Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

NASAs Dragonfly Rotorcraft for at udforske Saturns Giant Moon Titan

Kunstnerens illustration af NASAs Dragonfly rotorcraft-lander, som vil drage fordel af tæt atmosfære og lav tyngdekraft til at udforske Saturns måne, Titan. NASA/JHU-APL

NASA har meddelt, at det vil lancere en rumsonde kaldet Dragonfly på en ambitiøs mission til Saturns måne Titan, hvor en robot-rotorcraft-lander vil flyve rundt om Titans overflade og røre ned forskellige steder. Som en del af sin undersøgende mission, Dragonfly -rumsonden vil lede efter spor af kemiske processer, der ligner dem, der førte til liv på Jorden, ud over at indsamle andre oplysninger om månens overflade og atmosfære.

Dragonfly lanceres i 2026 og ankommer til Titan, som er 1,4 milliarder kilometer fra solen, i 2034. Når den er der, rumsonden - som er på størrelse med rumagenturets Spirit og Opportunity Mars -rovere - vil tænde sine otte rotorer og flyve gennem Titans tætte, uklar atmosfære, hvilket er omkring fire gange densiteten af ​​Jordens, og udforske dens stadig mystiske overflade.

Titan, den største af Saturns 62 måner og en anden i størrelse i vores solsystem ved siden af ​​Jupiters måne Ganymedes, har en radius på omkring 1, 600 miles (2, 475 kilometer), hvilket gør den omkring 50 procent bredere end Jordens måne. Men det er ikke kun Titans størrelse, der har gjort det til et langvarigt objekt for fascination for forskere.

Titan er også den eneste måne i solsystemet med meget atmosfære, og det er den eneste plads i solsystemet udover Jorden, der vides at have flydende floder, søer og hav på dens overflade. Selvom sidstnævnte består af flydende carbonhydrider som metan og etan, Titan menes også at have et underjordisk hav af vand 35 til 50 miles (55 til 80 kilometer) under sin iskolde overflade, der muligvis har indeholdt en eller anden form for liv, eller kan stadig indeholde det. Hvis der findes liv der, det ville have været ekstremt hårdt at overleve i Titans brutalt kolde overfladetemperatur på minus 290 grader Fahrenheit (minus 179 grader Celsius).

Titans tykke atmosfære er omkring 95 procent nitrogen, med resten for det meste sammensat af metan. Det skaber en tyk, orange-farvet dis, der hænger over månens overflade, gør det svært at observere fra Jorden. Meget af det, vi ved, stammer fra European Space Agency's Huygens rumfartøj, som landede på Titan og overførte data i 72 minutter i 2005, og fra NASAs Cassini -sonde, som lavede flere flybys af Titan mellem 2005 og 2017. (Huygens var faktisk knyttet til Cassini for den syv år lange tur til Titans nærhed.)

"Det er svært at forestille sig en mere spændende videnskabelig mission end en atomdrevet helikopter på en rejse på op til otte års udforskning af en ny verden, "siger Dale Skran, formand for forretningsudvalget for National Space Society, en nonprofit organisation, der går ind for udforskning og kolonisering af rummet.

Dragonfly's Flight Advantage

Forskere er særligt begejstrede for Dragonflys evne til at flyve frem for at kravle med på jorden. I modsætning til Mars, hvor NASA også planlægger at teste en lille robothelikopter med stor, højhastighedsblade i 2020, Titans atmosfære er tyk nok til at Dragonfly kan nå løft med relativt små rotorer, og i stand til at bære en større nyttelast over længere afstande end den eksperimentelle copter, der sendes til Mars. Det forventes at dække mere end 175 kilometer under sin næsten treårige mission på Titan. Det vil flyve i korte humle på op til fem minutter ad gangen.

"Flyvning giver os mulighed for at flytte landeren meget større afstande på kort tid end en traditionel rover, giver os mulighed for mere effektivt at udforske Titan, "Jason Soderblom, en forsker i Department of Earth, Atmosfærisk og planetarisk videnskab ved Massachusetts Institute of Technology og en af ​​Dragonfly's medforskere, forklarer i en e -mail.

Curt Niebur, New Frontiers programforsker for NASA, forklarer via e -mail, at Dragonfly's design er fundamentalt forskelligt fra Mars Helicopter. "Ikke kun fordi atmosfæren på Titan og Mars er så forskellig, men fordi de er forskellige køretøjer, "siger han." Mars-helikopteren er en kortvarig teknologidemonstration uden videnskabelig nyttelast. Dragonfly er et selvstændigt rumfartøj designet til at forfølge en videnskabelig mission med høj autonomi. Det er som at sammenligne en selvkørende bil og en elektrisk scooter:begge har hjul, men de har meget forskellige formål og derfor meget forskellige designs. "

Titans geologi

Forskerne, der arbejder på Dragonfly, er begejstrede for muligheden for at undersøge kæmpemånens mange mysterier. "Jeg glæder mig til Dragonfly endelig giver os detaljerede svar om Titans overflade i lille skala. Ikke kun dens sammensætning, men også dens geologi, "Neibur forklarer." Fortælle os om de komplekse organiske materialer, der findes der, og hvordan de interagerer, og giver os også et godt kig på overfladeegenskaber som klitter og Selk -krateret. Cassini gjorde et godt stykke arbejde med at give os brede svar på dette spørgsmål i stor skala (titalls miles, for eksempel), men intet slår at komme ned til overfladen og faktisk grave dine hænder og fødder ind, så at sige."

"Der er en overflod af ubesvarede spørgsmål om Titans overflade, "Soderblom siger." Et grundlæggende spørgsmål, vi mangler at svare på, er, hvad der er sammensætningen af ​​Titans store geologiske enheder, eller hvis vand-is-berggrunden er udsat hvor som helst på Titan, eller hvis den er blevet begravet under organisk gunk. Dette er fordi Titans atmosfære tilslører overfladen ved de fleste bølgelængder, begrænser vores evne til at bruge traditionelle fjernfølerteknikker til at studere overfladesammensætningen. "

Dragonflys undersøgelse af Titans overflade kan også give indsigt i månens atmosfære. "Det organiske på Titans overflade er alle lavet i atmosfæren, "forklarer Sarah Horst, en adjunkt på School of Earth and Planetary Sciences ved Johns Hopkins University, som også er efterforsker på projektet. "Så at forstå sammensætningen af ​​de komplekse organiske stoffer, vi finder på overfladen, giver os mulighed for dramatisk at forbedre vores forståelse, ikke kun for de processer, der sker på overfladen, men også den kemi, der forekommer i atmosfæren, " hun siger.

"At, på tur, er vigtig for at forstå den rolle, atmosfærer kan spille i livets oprindelse eller udvikling, og også hjælpe os med at finde ud af, hvilke typer molekyler der kan udgøre beviser for liv, når vi ser på observationer af fjerne atmosfærer som eksoplaneter, ”Siger Horst.

Nu er det interessant

Selvom Titan måske er de mindst ugæstfrie steder i det ydre solsystem for mennesker, NSS's Skran ser stadig ikke månen som et sandsynligt sted for en menneskelig koloni, på grund af den ekstreme kulde og mangel på viden om dens overflade. "Mars, kredsløbssætninger med kunstig tyngdekraft, og endda skybyer, der flyder i atmosfæren i Venus, synes bedre indledende mål for bosættelser, " han siger.