El 20 de diciembre de 2017, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de EE. UU. Decidió la dirección adicional de su programa llamado Nuevas Fronteras. Thomas Tsurbuchen, jefe de la Dirección de Ciencias de la NASA, habló sobre los planes de la agencia espacial en una conferencia de prensa. Según él, la próxima estación espacial automática en el marco del programa Nuevas Fronteras irá a Titán (un satélite de Saturno) o al cometa Churyumov-Gerasimenko. A cuál de estos dos objetos espaciales irá la estación espacial automática se conocerá recién en 2019.
En el caso de que los especialistas de la NASA opten por un cometa, la agencia le enviará una nave espacial, la cual deberá tomar muestras de su superficie, para luego enviarlas a la Tierra. Este proyecto finalista se llama CAESAR. El objetivo principal de esta misión es recolectar compuestos orgánicos para comprender cómo los cometas podrían contribuir al origen de la vida en nuestro planeta. Vale la pena señalar que la sonda Philae, entregada a su superficie por la estación europea Rosetta, ya aterrizó en el cometa Churyumov-Gerasimenko. Sin embargo, la sonda logró transmitir solo telemetría a la Tierra, luego de lo cual se perdió la conexión con el dispositivo. A finales de septiembre de 2016, la estación Rosetta fue desorbitada y enviada a colisionar con un cometa.
En el caso de que la elección de la NASA se haga a favor de Titán, la nave espacial Dragonfly será enviada a su superficie, que ya ha sido llamada helicóptero nuclear, pero exteriormente se parecerá más a un cuadricóptero. Dragonfly tendrá que escanear la superficie de Titán para determinar de qué está hecho exactamente y cómo está dispuesto. Además, el helicóptero espacial tendrá que responder a la pregunta: cuáles son las condiciones atmosféricas en este satélite de Saturno. Los especialistas de la agencia espacial estadounidense creen que pueden existir formas de vida extraterrestres en Titán.
Titanio en colores naturales (imagen "Cassini")
Los finalistas del concurso para el mejor proyecto de misión espacial en el marco del programa de exploración del sistema solar Nuevas Fronteras fueron dos equipos de desarrollo, un total de 12 candidatos participaron en el concurso. Ambos proyectos mencionados anteriormente recibirán aproximadamente $ 4 millones por año para trabajar en los detalles y el concepto. Deben finalizar sus programas para julio de 2019, después de haber estudiado todos los posibles riesgos de sus misiones, y luego presentar una propuesta final. El proyecto ganador se lanzará a finales de 2025. El desarrollo de cada una de las misiones requerirá aproximadamente $ 850 millones, el proyecto del ganador recibirá esta cantidad de la NASA y la agencia también cubrirá todos los costos de lanzamiento de la nave ganadora al espacio, aproximadamente otros $ 150 millones.
Como señalan los expertos, el "precio" anunciado es aproximadamente el doble del costo de las misiones espaciales "ligeras" en el marco de otro programa, el Discovery, así como entre 2 y 4 veces menos que el presupuesto de las estaciones robóticas "insignia" y el espacio de la NASA. telescopios. El presupuesto anunciado permite colocar en las sondas un conjunto bastante grande y extenso de instrumentos, así como fuentes de energía de radioisótopos de larga duración, pero en términos de sus capacidades y vida útil, estas sondas seguirán siendo inferiores a buques insignia como Cassini, Galileo y Voyager.
Vale la pena señalar que como parte del programa New Frontiers, la agencia espacial estadounidense ya ha completado tres misiones con éxito. Entonces, la sonda Juno está estudiando la órbita de Júpiter, la nave espacial New Horizons se dirige actualmente hacia Plutón y OSIRIS-REx está volando hacia el asteroide para tomar muestras de su superficie. Según Thomas Zurbuchen, la agencia aún no ha tomado una decisión sobre qué vehículos de lanzamiento se utilizarán para lanzar una misión en particular. Al mismo tiempo, expresó su confianza en que para cuando comience el trabajo en la creación de las estaciones y sondas requeridas, el cohete pesado SLS, así como los "camiones pesados" espaciales privados estarán listos para lanzar una nueva generación de sondas interplanetarias americanas..
Helicóptero nuclear en Titán - Misión DragonFly
“Titán es un cuerpo celeste único con una atmósfera densa, lagos y mares reales de hidrocarburos, un ciclo de sustancias y un clima difícil. Esperamos continuar con el caso de Cassini y Huygens para comprender si existen todos los "ladrillos de la vida" en la superficie de Titán y si puede existir vida en ella. A diferencia de otros módulos de aterrizaje, nuestra "libélula" podrá volar de un lugar a otro, moviéndose cientos de kilómetros ", dijo el jefe de la misión DragonFly Elizabeth Turtle.
Comparación de los tamaños de la Tierra, Titán (abajo a la izquierda) y la Luna
Titán es la luna más grande de Saturno y la segunda luna más grande de todo el sistema solar (solo superada por la luna de Júpiter, Ganímedes). Asimismo, Titán es el único cuerpo del sistema solar, a excepción de la Tierra, para el que se ha comprobado la existencia estable de líquido en su superficie, y también el único satélite del planeta que tiene una atmósfera densa. Todo esto hace de Titán un objeto muy atractivo para diversas investigaciones y estudios científicos.
El diámetro de este satélite de Saturno es de 5152 kilómetros, que es un 50% más grande que el de la Luna, mientras que Titán es un 80% más grande que el satélite de nuestro planeta en masa. Además, Titán es más grande que el planeta Mercurio. La fuerza de gravedad en Titán es aproximadamente una séptima parte de la de la Tierra. La superficie del satélite está compuesta principalmente de hielo de agua y materia orgánica sedimentaria. La presión en la superficie de Titán es aproximadamente 1,5 veces mayor que la presión en la superficie de la tierra, la temperatura del aire en la superficie es de -170.. -180 grados Celsius. A pesar de la temperatura bastante baja, este satélite se compara con la Tierra en las primeras etapas de su desarrollo. Por lo tanto, los científicos no excluyen la posibilidad de la existencia de las formas de vida más simples en Titán, en particular, en los reservorios subterráneos existentes, cuyas condiciones pueden ser mucho más cómodas que en su superficie.
El Dragonfly, una creación de científicos de la Universidad Johns Hopkins, será un módulo de aterrizaje versátil equipado con múltiples hélices que le permitirán despegar y aterrizar verticalmente. En el futuro, esto permitirá que un helicóptero inusual explore la superficie y la atmósfera de Titán. “Uno de nuestros principales objetivos es realizar investigaciones sobre ríos y lagos de metano. Queremos entender lo que está sucediendo en sus profundidades”, dijo la líder en jefe de la misión Dragonfly, Elizabeth Turtle. “En general, nuestra principal tarea es arrojar luz sobre el misterioso entorno del satélite de Saturno, rico en química orgánica y prebiótica. Después de todo, Titán hoy es una especie de laboratorio planetario, donde sería posible estudiar reacciones químicas similares a las que podrían haber causado el origen de la vida en la Tierra”.
Un proyecto como este, si gana la competencia en 2019, será muy inusual y nuevo incluso para la NASA. Gracias a sus dos características, el dispositivo Dragonfly podrá moverse de un lugar a otro. El primero es la presencia de una central nuclear, que le proporcionará energía durante mucho tiempo. El segundo es un conjunto de varios potentes motores de hélice que pueden llevar un vehículo de exploración pesado al denso aire de Titán. Todo esto hace que el Dragonfly sea algo similar a los helicópteros o cuadricópteros, con la única excepción de que el helicóptero nuclear espacial estará diseñado para operar en condiciones mucho más duras que en la Tierra.
Helicóptero nuclear Dragonfly en la superficie de Titán, ilustración de la NASA
Los expertos señalan que este dron se abastecerá completamente con energía producida por un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG). La atmósfera bastante densa y espesa de Titán hace que cualquier tecnología para convertir la energía solar en energía eléctrica sea ineficaz, por lo que la energía nuclear se convertirá en la fuente básica de energía para la misión. Un generador similar está instalado en el rover Curiosity. Durante la noche, dicho generador podrá cargar completamente las baterías del dron, lo que ayudará a la aeronave a realizar uno o varios vuelos durante el día, con una duración total de hasta una hora.
Se sabe que está previsto que el kit de herramientas Dragonfly incluya: espectrómetros gamma que podrán estudiar la composición de la capa subsuperficial de Titán (este dispositivo ayudará a los científicos a encontrar evidencia de la presencia de un océano líquido debajo de la superficie del satélite); espectrómetros de masas para analizar la composición isotópica de elementos ligeros (como nitrógeno, carbono, azufre y otros); sensores geofísicos y meteorológicos que medirán la presión atmosférica, temperatura, velocidad del viento, actividad sísmica; también tendrá cámaras para tomar fotografías. La movilidad del "helicóptero nuclear" le permitirá recolectar rápidamente varias muestras y realizar las mediciones necesarias.
En tan solo una hora de vuelo, este dispositivo podrá cubrir una distancia de 10 a 20 kilómetros. Es decir, en un solo vuelo, el dron DragonFly podrá cubrir una distancia mayor que la que pudo hacer el rover American Curiosity durante sus 4 años de estancia en el planeta rojo. Y durante toda su misión de dos años, el "helicóptero nuclear" podrá explorar un área bastante impresionante de la superficie de la luna de Saturno. Gracias a la presencia de una potente planta de energía a bordo, los datos del dispositivo, según Turtle, se transmitirán directamente a la Tierra.
Si el proyecto gana la competencia y recibe la aprobación final como parte del Programa de Exploración del Sistema Solar New Frontiers, la misión se lanzará a mediados de 2025. Al mismo tiempo, DragonFly llegará a Titán recién en 2034, donde, con un desarrollo favorable de los eventos, trabajará en su superficie durante varios años.
De camino al cometa "soviético" - la misión CAESAR
La segunda misión, que actualmente se adjudica la victoria en la competencia New Frontiers, puede ser la sonda CAESAR, la primera nave espacial de la NASA que toma muestras de compuestos volátiles y orgánicos de la superficie de un cometa y luego regresa a la Tierra. “Los cometas pueden llamarse los objetos más importantes, pero al mismo tiempo, los menos estudiados del sistema solar. Los cometas contienen aquellas sustancias a partir de las cuales se "moldeó" la Tierra, y también fueron los principales proveedores de materia orgánica para nuestro planeta. ¿Qué diferencia a los cometas de otros cuerpos conocidos del sistema solar? El interior de los cometas todavía contiene volátiles que estaban presentes en el sistema solar en el momento de su nacimiento”, dijo Steve Squires, jefe de la misión CAESAR.
Una instantánea del cometa Churyumov-Gerasimenko tomada el 19 de septiembre de 2014 con la cámara Rosetta
Según el jefe del departamento planetario de la NASA Jim Green, esta misión será enviada a un cometa muy estudiado, en las inmediaciones del cual ya ha visitado otra sonda, estamos hablando de una misión europea llamada Rosetta. El cometa con el índice 67P se llama "soviético", ya que fue descubierto por astrónomos soviéticos. Es un cometa de período corto con un período orbital de aproximadamente 6 años y 7 meses. El cometa Churyumov-Gerasimenko fue descubierto en la URSS el 23 de octubre de 1969. Fue descubierto por el astrónomo soviético Klim Churyumov en Kiev en placas fotográficas de otro cometa - 32P / Komas Sola, que fueron tomadas por Svetlana Gerasimenko en septiembre del mismo año en el Observatorio Alma-Ata (la primera imagen en la que el nuevo cometa fue visible fue tomada el 11 de septiembre de 1969)). El índice 67P significa que este es el 67º cometa abierto de período corto.
Se encontró que el cometa Churyumov-Gerasimenko tiene una estructura porosa, 75-78% de su volumen está vacío. En el lado iluminado del cometa, las temperaturas oscilan entre -183 y -143 grados Celsius. No hay un campo magnético constante en el cometa. Según las últimas estimaciones, su masa es de 10 mil millones de toneladas (el error de medición se estima en 10%), el período de rotación es de 12 horas 24 minutos. En 2014, utilizando el aparato de Rosetta, los científicos pudieron encontrar moléculas de 16 compuestos orgánicos en el cometa, cuatro de los cuales (acetona, propanal, isocianato de metilo y acetamida) no se habían encontrado previamente en los cometas.
Según representantes de la agencia espacial estadounidense, la elección de la misión CAESAR, que se envía a un cometa bien estudiado, permitirá matar tres pájaros de un tiro, lo que hace que la misión sea más segura, más barata y también acelera su lanzamiento. Según Squires, la instalación de una cápsula para la recolección y retorno de suelo de un cometa a la Tierra también jugará un papel. Esta cápsula fue creada previamente por la agencia espacial japonesa para la sonda Hayabusa. “La elección de esta cápsula se explica por el hecho de que la misión CAESAR requería una cápsula que continuaría reteniendo los volátiles del cometa en forma congelada durante todo el vuelo, hasta tocar la superficie de la tierra. La cápsula de la sonda Hayabusa tiene un escudo térmico que evita que se caliente hasta varios cientos de grados centígrados, lo que podría suceder con el uso de nuestras tecnologías”, señaló el científico estadounidense.
Posible vista de la sonda CAESAR, ilustración de la NASA
Según los planes de la NASA, se prevé que la sonda CAESAR esté equipada con un motor de iones. Alcanzará la superficie del cometa Churyumov-Gerasimenko con relativa rapidez. Muestras de su materia, como espera Steve Squires, podrían estar en la Tierra en 2038.
