Русская Википедия:Dragonfly (космический аппарат)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Значения Шаблон:Космический аппарат Dragonfly (Шаблон:Trf) — проект космического аппарата и одноимённой миссии, предполагающей посадку винтокрылого летательного аппарата на Титан, крупнейший спутник Сатурна. Целью исследований является поиск пребиотической химии и жизнепригодности в различных областях Титана, для чего спускаемый аппарат должен обладать возможностью вертикального взлёта и посадки (VTOL)[1][2][3].

Титан уникален тем, что на его поверхности находятся углеводороды в жидкой форме, из-за чего он представляет интерес для исследований в сфере астробиологии и абиогенеза[1]. Миссия была предложена Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в апреле 2017 года в рамках программы НАСА «Новые рубежи». В декабре 2017 года миссия стала финалистом конкурса, будучи выбранной (наряду с миссией CAESAR) из двенадцати предложений четвёртого этапа «Новых рубежей»[4][5][6]. 27 июня 2019 года НАСА выбрало проект в качестве победителя[7][8]. Запуск аппарата с Земли запланирован на июнь 2027 года, прибытие к Сатурну и спуск на поверхность Титан ожидается в 2036 году, после чего аппарат сможет работать на Титане более двух с половиной лет[9][10][11].

Обзор

Космический аппарат «Дрэгонфлай» совершит посадку на Титан, где будет осуществлять поиск микробной жизни и изучать жизнепригодность спутника, пребиотическую химию в разных местах Титана. Аппарат будет способен осуществлять контролируемые полёты, а также вертикальные взлёты и посадки. Генератор аппарата будет работать на радиоактивных изотопах. Миссия предполагает перелёты аппарата в разные области на поверхности Титана с последующим сбором и анализом образцов[12][13].

Из-за наличия на Титане поверхностных жидких углеводородов и, возможно, подповерхностной воды, там мог образоваться так называемый первичный бульон, в связи с чем этот спутник Сатурна представляет большой интерес для астробиологов[14].

История

Файл:TSSM-TandEM-Montgolfiere.jpg
Предыдущий проект миссии на Титан, TSSM, с воздушным шаром и посадочным модулем
Файл:Titan in true color.jpg
Титан, крупнейший спутник Сатурна, обладает плотной атмосферой и низкой силой тяжести по сравнению с Землей, что облегчает полёт в его атмосфере

Изначальная идея миссии «Дрэгонфлай» возникла в конце 2015 года в ходе беседы за ужином между учёными Джейсоном У. Барнсом (Jason W. Barnes) из Университета Айдахо и Ральфом Д. Лоренцом (Ralph D. Lorenz) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса[15]. Научным руководителем проекта стала Шаблон:Iw, планетолог Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса[13]. Концепция миссии основана на более ранних разработках, рассматривавших возможность воздушной навигации по Титану, включая исследование 2007 года Titan Explorer[16], в котором предлагалось запустить на Титане монгольфьер (TSSM)[17] или аэроплан (AVIATR)[12]. Концепция миссии «Дрэгонфлай» предполагает использование многовинтового аппарата[18] для перемещения научно-исследовательских инструментов в разные участки Титана и изучения деталей поверхности, атмосферы и геологии спутника Сатурна.

Миссия была предложена Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в апреле 2017 года в рамках программы НАСА «Новые рубежи». В декабре 2017 года миссия стала финалистом конкурса, будучи выбранной (наряду с миссией Шаблон:Iw) из двенадцати предложений четвёртого этапа «Новых рубежей». 27 июня 2019 года НАСА выбрало миссию Dragonfly, после чего начнётся разработка, детальное проектирование и строительство аппарата с ожидаемым запуском в 2027 году в рамках четвёртой миссии программы «Новые рубежи»[19][20][7][21].

Финансирование и разработка

До конца 2018 года проекты миссий CAESAR и Dragonfly получили по 4 млн долларов США на дальнейшую более детальную проработку[20]. После выбора миссии Dragonfly началось проектирование, разработка и строительство аппарата, а запуск будет осуществлён в 2027 году[19][20][7][10]. Данная миссия станет четвёртой в рамках программы «Новые рубежи».

Научные задачи

Файл:Huygens descent.ogg
Спуск зонда «Гюйгенс» на Титан

В 2005 году спускаемый аппарат «Гюйгенс» Европейского космического агентства получил некоторые данные о составе атмосферы и поверхности Титана. Так, зонд обнаружил толины[22], которые являются смесью углеводородов (органических веществ) в атмосфере и на поверхности Титана[23][24]. Из-за плотной атмосферы Титана точный химический состав, в том числе содержание определённых углеводородов на нём остаётся неизвестным, для чего и требуется изучение спускаемым аппаратом в различных зонах на его поверхности[25].

Наибольший интерес для исследований представляют места на Титане, где вследствие таяния или криовулканизма появляется вода в жидком виде, реагируя с органическими соединениями. «Дрэгонфлай» сможет, в случае своего воплощения, исследовать различные зоны на поверхности Титана в поисках пребиотической химии и биосигнатур, основанных на воде или углеводородах[1].

Роберт Зубрин полагает, что Титан обладает необходимыми условиями для поддержания микробной жизни: «Определённо, Титан является наиболее гостеприимным внеземным миром во всей нашей Солнечной системе для колонизации человечеством»[26]. Атмосфера Титана содержит азот и метан, также метан в жидком виде находится на поверхности спутника Сатурна. Возможно, что под поверхностью Титана также есть жидкая вода и аммиак, которые могут доставляться на поверхность криовулканической активностью[27].

19 июля 2021 года в журнале The Planetary Science Journal была опубликована статья «Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander»[28], в которой авторы во главе с заместителем руководителя проекта Dragonfly Джейсоном Барнсом из Университета Айдахо привели утвержденный список научных целей для ортокоптера[29]:

  • Картографирование поверхности Титана с помощью цветных детальных снимков, при этом на фотографиях мест отбора проб грунта должны быть различимы зерна размером менее 120 микрометров.
  • Изучение состава поверхностного слоя Титана как минимум в трех разных ландшафтах: дюны, окрестности ударных кратеров и области вблизи русел рек.
  • Поиск как органических, так и неорганических пребиотически релевантных молекул, в том числе, аминокислот, азотистых оснований, липидов и сахаров, а также определение их концентрации в грунте и других свойств, в том числе хиральность.
  • Определение содержания в грунте водяного льда.
  • Определение сейсмчиеской активности Титана.
  • Идентификация источников и поглотителей метана и определение их роли в метановом гидрологическом цикле Титана.
  • Определение химического состава атмосферы, в частности содержание в ней неона и аргона, что позволит наложить ограничения на модели эволюции атмосферы Титана и поможет разобраться в механизмах осаждения различных веществ из атмосферы на поверхности спутника.
  • Мониторинг температуры, давления, содержания водорода и метана в атмосфере, скорости и направления ветра.

Дизайн и конструкция

Файл:MMRTG for the MSL.jpg
Радиоизотопный термоэлектрический генератор Mars Science Laboratory, отправленный на Марс для питания «Кьюриосити»

Согласно проекту, «Дрэгонфлай» — винтокрылый летательный аппарат. После спуска на поверхность он должен работать как большой квадрокоптер с двойными винтами, то есть октокоптер[12]. Подобная конфигурация винтов позволит аппарату перемещаться даже в случае потери одного винта либо мотора[12]. Каждый винт будет диаметром около 1 метра[12]. Аппарат сможет перемещаться со скоростью около 36 км/ч и подниматься на высоту до 4 км[12].

Энергия, необходимая для того, чтобы аппарат с подобной массой завис в воздухе, на Титане в 38 раз меньше, чем на Земле[30] из-за более плотной атмосферы и низкой силы тяжести[1]. Атмосфера Титана в четыре раза плотнее, чем на Земле, а сила тяжести составляет около 15 % от земной, поэтому на Титане проще летать. С другой стороны, есть ряд факторов осложняющих миссию, нужно учитывать низкие рабочие температуры, которые составляют около −180 °C у поверхности, а также слабую освещённость[17]. «Дрэгонфлай» сможет преодолевать значительные расстояния, питаясь от батареи, подзаряжаемой от радиоизотопного термоэлектрического генератора (Шаблон:Нп5) в ночное время[31]. Радиоизотопный термоэлектрический генератор MMRTG преобразует тепловую энергию от естественного распада радиоизотопов в электрическую энергию[12]. На одном заряде батареи аппарат сможет летать несколько часов, преодолевая несколько десятков километров, после чего будет производиться подзарядка[1]. Во время полёта сенсоры аппарата будут фиксировать новые возможные места для исследования.

Согласно предварительным оценкам и моделированию, масса аппарата «Дрэгонфлай» может составить Шаблон:Convert. На аппарате будет размещён тепловой экран диаметром 3,7 м[12], а также два бура для сбора образцов (по одному у каждой посадочной лыжи) и последующего анализа в масс-спектрометре[12].

В ночное время, которое длится на Титане около 8 земных дней, аппарат будет находиться на поверхности[12]. В это время он сможет собирать и анализировать образцы грунта, проводить сейсмологические исследования, метеорологический мониторинг и микроскопическое фотографирование местности с использованием светодиодной подсветки, как на аппаратах «Феникс» и «Кьюриосити»[12].

Предполагаемое научное оборудование

  • Масс-спектрометр DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer) — масс-спектрометр для определения химического состава проб с Титана.
  • Спектрометр гамма-лучей и нейтронов DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) для определения химического состава проб с поверхности и из воздуха.
  • Геофизической и метеорологический блок DraGMet (Dragonfly Geophysics and Meteorology Package) — набор метеорологических и геофизических сенсоров для определения атмосферных условий, а также проб с поверхности.
  • Фотокамера DragonCam (Dragonfly Camera Suite) — несколько микро- и панорамных камер для фотосъёмки поверхности Титана и поиска потенциально интересных площадок для исследования.
  • Бур-манипулятор DrACO (Drill for Acquisition of Complex Organics) — не является научным оборудованием, но просверлит поверхность Титана и вакуумирует образцы поверхности и доставит их в прибор DraMS при криогенной температуре.

Место посадки

Файл:Titan globe.jpg
Шангри-Ла — обширная тёмная область в центре

Планируется, что местом посадки винтокрылого летательного аппарата Dragonfly станет область Шангри-Ла[32], расположенная около экватора и на 700 км севернее места посадки «Гюйгенса». Dragonfly должен будет исследовать эту область посредством серии полётов (до 8 км каждый) и анализа образцов с поверхности. Затем планируется полёт в сторону кратера Селк, где в прошлом, возможно, была вода в жидком виде. Общая протяжённость полётов аппарата может превысить 175 км[32].

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Титан Шаблон:Исследование Сатурна АМС Шаблон:Программы НАСА по исследованию Солнечной системы Шаблон:Планируемые космические запуски

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Шаблон:Cite web
  2. ↑ Шаблон:Cite web
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ Шаблон:Cite web
  5. ↑ Шаблон:Cite web
  6. ↑ Шаблон:Cite web
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Cite web
  10. ↑ 10,0 10,1 Шаблон:Cite web
  11. ↑ NASA New Frontiers 5: Third Community Announcement - SpaceRefШаблон:Недоступная ссылка
  12. ↑ 12,00 12,01 12,02 12,03 12,04 12,05 12,06 12,07 12,08 12,09 12,10 Шаблон:Cite web
  13. ↑ 13,0 13,1 Шаблон:Cite web
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ Шаблон:Cite web
  16. ↑ Шаблон:Cite web
  17. ↑ 17,0 17,1 Шаблон:Cite web
  18. ↑ Langelaan J. W. et al. (2017) Proc. Aerospace Conf. IEEE.
  19. ↑ 19,0 19,1 Шаблон:Cite web
  20. ↑ 20,0 20,1 20,2 Шаблон:Cite web
  21. ↑ Шаблон:Cite web
  22. ↑ Шаблон:Cite web
  23. ↑ Шаблон:Cite web
  24. ↑ Шаблон:Cite web
  25. ↑ Шаблон:Cite web
  26. ↑ Robert Zubrin, Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization, section: Titan, pp. 163—166, Tarcher/Putnam, 1999, Шаблон:ISBN
  27. ↑ Robert Zubrin, The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must, p. 146, Simon & Schuster/Touchstone, 1996, Шаблон:ISBN
  28. ↑ Шаблон:Cite web
  29. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ R. Lorenz, «Titan Here We Come!», New Scientist, July 15, 2000.
  31. ↑ Шаблон:Cite web
  32. ↑ 32,0 32,1 Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Dragonfly_(космический_аппарат)&oldid=8636191