في 20 ديسمبر 2017 ، قررت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء الأمريكية (ناسا) الاتجاه الإضافي لبرنامجها المسمى الحدود الجديدة. تحدث توماس تسوربوشن ، رئيس مديرية العلوم في ناسا ، عن خطط وكالة الفضاء في مؤتمر صحفي. ووفقًا له ، فإن المحطة الفضائية الأوتوماتيكية التالية في إطار برنامج New Frontiers ستذهب إما إلى Titan (قمر صناعي من Saturn) أو إلى المذنب Churyumov-Gerasimenko. إلى أي من هذين الجسمين الفضائيين ستنتقل المحطة الفضائية الأوتوماتيكية لن تُعرف إلا في عام 2019.
في حالة اختيار متخصصي ناسا لمذنب ، سترسل الوكالة مركبة فضائية إليه ، والتي سيتعين عليها أخذ عينات من سطحه ، ثم إرسالها إلى الأرض. هذا المشروع النهائي يسمى CAESAR. الهدف الرئيسي من هذه المهمة هو جمع المركبات العضوية لفهم كيف يمكن للمذنبات أن تساهم في نشأة الحياة على كوكبنا. ومن الجدير بالذكر أن مسبار فيلة ، الذي سلمته محطة روزيتا الأوروبية إلى سطحه ، قد هبط بالفعل على مذنب تشوريوموف-جيراسيمنكو. ومع ذلك ، تمكن المسبار من نقل القياس عن بعد فقط إلى الأرض ، وبعد ذلك فقد الاتصال بالجهاز. في نهاية سبتمبر 2016 ، تم إخراج محطة رشيد من المدار وإرسالها لتصطدم بمذنب.
في حالة اختيار ناسا لصالح تيتان ، سيتم إرسال المركبة الفضائية دراجونفلاي إلى سطحها ، والتي كانت تسمى بالفعل مروحية نووية ، ولكن ظاهريًا ستبدو أشبه بطائرة رباعية. سيتعين على Dragonfly مسح سطح تيتان لتحديد ما هو مصنوع بالضبط وكيفية ترتيبه. أيضًا ، سيتعين على المروحية الفضائية الإجابة على السؤال: ما هي الظروف الجوية على هذا القمر الصناعي لكوكب زحل. يعتقد المتخصصون من وكالة الفضاء الأمريكية أن أشكال الحياة خارج كوكب الأرض قد تكون موجودة على تيتان.
التيتانيوم بألوان طبيعية (صورة "كاسيني")
شارك في المسابقة النهائية في مسابقة أفضل مشروع لمهمة الفضاء في إطار برنامج استكشاف النظام الشمسي New Frontiers فريقان للتطوير ، وشارك ما مجموعه 12 مرشحًا في المسابقة. سيتلقى كلا المشروعين المذكورين أعلاه ما يقرب من 4 ملايين دولار سنويًا للعمل على التفاصيل والمفهوم. يجب عليهم إنهاء برامجهم بحلول يوليو 2019 ، بعد دراسة جميع المخاطر المحتملة لمهامهم ، ثم الخروج باقتراح نهائي. سيتم إطلاق مشروع الفائز في نهاية عام 2025. سيتطلب تطوير كل مهمة ما يقرب من 850 مليون دولار ، وسيتلقى مشروع الفائز هذا المبلغ من وكالة ناسا ، وستغطي الوكالة أيضًا جميع تكاليف إطلاق المركبة الفضائية الفائزة إلى الفضاء - حوالي 150 مليون دولار أخرى.
كما يلاحظ الخبراء ، فإن "السعر" المعلن عنه هو ما يقرب من ضعف تكلفة المهام الفضائية "الخفيفة" في إطار برنامج آخر - ديسكفري ، بالإضافة إلى 2-4 مرات أقل من ميزانية المحطات الروبوتية "الرئيسية" وفضاء ناسا. التلسكوبات. تسمح الميزانية المعلنة بوضع مجموعة كبيرة وواسعة من الأدوات على المجسات ، بالإضافة إلى مصادر طاقة النظائر المشعة طويلة العمر ، ولكن من حيث قدراتها وعمرها ، ستظل هذه المجسات أدنى من السفن الرائدة مثل كاسيني وجاليليو و مسافرون.
تجدر الإشارة إلى أنه كجزء من برنامج الحدود الجديدة ، أكملت وكالة الفضاء الأمريكية بالفعل ثلاث بعثات ناجحة. لذا يدرس مسبار جونو مدار كوكب المشتري ، وتتجه المركبة الفضائية نيو هورايزونز حاليًا نحو بلوتو ، ويطير أوزيريس ريكس إلى الكويكب لأخذ عينات من سطحه.وفقًا لتوماس زوربوشن ، لم تتخذ الوكالة قرارًا بعد بشأن مركبات الإطلاق التي سيتم استخدامها لإطلاق مهمة معينة. في الوقت نفسه ، أعرب عن ثقته في أنه بحلول الوقت الذي يبدأ فيه العمل على إنشاء المحطات والتحقيقات المطلوبة ، سيكون صاروخ SLS الثقيل ، بالإضافة إلى "الشاحنات الثقيلة" الفضائية الخاصة ، جاهزين لإطلاق جيل جديد من المجسات الأمريكية بين الكواكب..
مروحية نووية على تيتان - مهمة DragonFly
"تيتان هو جرم سماوي فريد من نوعه مع جو كثيف وبحيرات وبحار حقيقية من الهيدروكربونات ، ودورة من المواد ومناخ صعب. نتوقع أن نستمر في قضية Cassini و Huygens من أجل فهم ما إذا كانت هناك كل "قوالب الحياة" على سطح تيتان وما إذا كانت الحياة يمكن أن توجد عليها. على عكس وحدات الهبوط الأخرى ، ستكون "اليعسوب" قادرة على الطيران من مكان إلى آخر ، وتتحرك مئات الكيلومترات ، "- قال رئيس بعثة DragonFly إليزابيث ترتل.
مقارنة أحجام الأرض ، تيتان (أسفل اليسار) والقمر
تيتان هو أكبر قمر لكوكب زحل وثاني أكبر قمر في النظام الشمسي بأكمله (في المرتبة الثانية بعد قمر كوكب المشتري جانيميد). أيضًا ، تيتان هو الجسم الوحيد في المجموعة الشمسية ، باستثناء الأرض ، الذي ثبت وجود سائل ثابت على سطحه ، وهو أيضًا القمر الصناعي الوحيد للكوكب الذي يتمتع بجو كثيف. كل هذا يجعل تيتان كائنًا جذابًا للغاية للبحث والدراسة العلمية المختلفة.
يبلغ قطر هذا القمر الصناعي من زحل 5152 كيلومترًا ، وهو أكبر بنسبة 50٪ من القمر ، بينما تيتان أكبر بنسبة 80٪ من كتلة القمر الصناعي لكوكبنا. أيضا ، تيتان أكبر من كوكب عطارد. تبلغ قوة الجاذبية على تيتان حوالي سُبع قوة الجاذبية الأرضية. يتكون سطح القمر الصناعي بشكل أساسي من جليد مائي ومواد عضوية رسوبية. الضغط على سطح تيتان أعلى بحوالي 1.5 مرة من الضغط على سطح الأرض ، ودرجة حرارة الهواء على السطح هي -170.. -180 درجة مئوية. على الرغم من درجة الحرارة المنخفضة نسبيًا ، تتم مقارنة هذا القمر الصناعي بالأرض في المراحل الأولى من تطوره. لذلك ، لا يستبعد العلماء إمكانية وجود أبسط أشكال الحياة على تيتان ، على وجه الخصوص ، في الخزانات الموجودة تحت الأرض ، حيث يمكن أن تكون الظروف أكثر راحة من سطحه.
ستكون دراجونفلاي ، من بنات أفكار العلماء في جامعة جونز هوبكنز ، مركبة هبوط متعددة الاستخدامات ومجهزة بمراوح متعددة تمكنها من الإقلاع والهبوط عموديًا. في المستقبل ، سيسمح هذا لطائرة هليكوبتر غير عادية باستكشاف سطح وجو تيتان. "أحد أهدافنا الرئيسية هو إجراء البحوث على الأنهار والبحيرات الميثان. نريد أن نفهم ما يجري في أعماقهم ، "- قال قائد مهمة Dragonfly ، إليزابيث ترتل. "بشكل عام ، مهمتنا الرئيسية هي إلقاء الضوء على البيئة الغامضة للقمر الصناعي لكوكب زحل ، الغنية بالكيمياء العضوية والبريبايوتيك. بعد كل شيء ، تيتان اليوم هو نوع من المختبرات الكوكبية ، حيث سيكون من الممكن دراسة التفاعلات الكيميائية المشابهة لتلك التي يمكن أن تسببت في نشأة الحياة على الأرض."
مشروع مثل هذا ، إذا فاز بالمنافسة في عام 2019 ، سيكون غير عادي وجديد للغاية حتى بالنسبة لناسا. بفضل ميزتيه ، سيتمكن جهاز Dragonfly من الانتقال من مكان إلى آخر. الأول هو وجود محطة طاقة نووية ستزودها بالطاقة لفترة طويلة جدًا. والثاني عبارة عن مجموعة من عدة محركات دفع قوية يمكنها رفع مركبة استكشاف ثقيلة إلى هواء تيتان الكثيف. كل هذا يجعل دراجونفلاي يشبه إلى حد ما المروحيات أو المروحيات الرباعية ، مع الاستثناء الوحيد أن المروحية النووية الفضائية ستُصمم لتعمل في ظروف أقسى بكثير من الأرض.
مروحية نووية اليعسوب على سطح تيتان ، رسم توضيحي لناسا
يلاحظ الخبراء أن هذه الطائرة بدون طيار سيتم تزويدها بالكامل بالطاقة التي ينتجها مولد كهربائي حراري للنظائر المشعة (RTG). يجعل الغلاف الجوي الكثيف والسميك لتيتان أي تقنيات لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية غير فعالة ، وهذا هو السبب في أن الطاقة النووية ستصبح المصدر الأساسي للطاقة للمهمة. تم تثبيت مولد مماثل على Curiosity روفر. خلال الليل ، سيكون هذا المولد قادرًا على شحن بطاريات الطائرة بدون طيار بالكامل ، مما سيساعد الطائرة على أداء رحلة واحدة أو عدة رحلات خلال النهار ، لمدة تصل إلى ساعة واحدة.
من المعروف أن مجموعة أدوات دراجونفلاي مخطط لها لتشمل: مقاييس طيف غاما التي ستكون قادرة على دراسة تكوين طبقة تيتان تحت السطحية (سيساعد هذا الجهاز العلماء في العثور على دليل على وجود محيط سائل تحت سطح القمر الصناعي) ؛ مطياف الكتلة لتحليل التركيب النظائري للعناصر الخفيفة (مثل النيتروجين والكربون والكبريت وغيرها) ؛ أجهزة الاستشعار الجيوفيزيائية والجوية التي ستقيس الضغط الجوي ودرجة الحرارة وسرعة الرياح والنشاط الزلزالي ؛ سيكون لديه أيضًا كاميرات لالتقاط الصور. إن تنقل "المروحية النووية" سيسمح لها بجمع عينات مختلفة بسرعة وإجراء القياسات اللازمة.
في ساعة طيران واحدة فقط ، سيتمكن هذا الجهاز من قطع مسافة تتراوح بين 10 و 20 كيلومترًا. وهذا يعني أنه في رحلة واحدة فقط ، ستكون الطائرة بدون طيار DragonFly قادرة على قطع مسافة أكبر مما كانت قادرة على القيام به خلال 4 سنوات من إقامتها على الكوكب الأحمر. وخلال مهمتها الكاملة التي تستغرق عامين ، ستكون "المروحية النووية" قادرة على استكشاف منطقة رائعة إلى حد ما من سطح قمر زحل. بفضل وجود محطة طاقة قوية على متن الطائرة ، سيتم نقل البيانات من الجهاز ، وفقًا لـ Turtle ، إلى Earth مباشرة.
إذا فاز المشروع بالمسابقة وحصل على الموافقة النهائية كجزء من برنامج New Frontiers لاستكشاف النظام الشمسي ، فسيتم إطلاق المهمة في منتصف عام 2025. في الوقت نفسه ، ستصل DragonFly إلى Titan في عام 2034 فقط ، حيث ستعمل على سطحها لعدة سنوات مع تطور مناسب للأحداث.
في الطريق إلى المذنب "السوفيتي" - مهمة قيصر
قد تكون المهمة الثانية ، التي تدعي حاليًا الفوز في مسابقة New Frontiers ، هي مسبار CAESAR - أول مركبة فضائية تابعة لناسا تأخذ عينات من المواد المتطايرة والمواد العضوية من سطح مذنب ثم تعود إلى الأرض. "يمكن تسمية المذنبات بأنها الأكثر أهمية ، ولكن في نفس الوقت هي الأجسام الأقل دراسة في النظام الشمسي. تحتوي المذنبات على تلك المواد التي "تشكلت" منها الأرض ، وكانت أيضًا المورِّدين الرئيسيين للمواد العضوية لكوكبنا. ما الذي يجعل المذنبات مختلفة عن الأجسام الأخرى المعروفة في النظام الشمسي؟ قال ستيف سكوايرز ، رئيس بعثة CAESAR: "لا يزال الجزء الداخلي من المذنبات يحتوي على مواد متطايرة كانت موجودة في النظام الشمسي وقت ولادته".
لقطة لمذنب Churyumov-Gerasimenko تم التقاطها في 19 سبتمبر 2014 بكاميرا Rosetta
وفقًا لرئيس قسم الكواكب في ناسا جيم غرين ، سيتم إرسال هذه المهمة إلى مذنب مدروس جيدًا ، والذي زار حوله مسبار آخر بالفعل ، نحن نتحدث عن مهمة أوروبية تسمى Rosetta. يُطلق على المذنب ذي المؤشر 67P اسم "السوفيتي" ، حيث اكتشفه علماء الفلك السوفييت. إنه مذنب قصير المدة تبلغ مدته المدارية حوالي 6 سنوات و 7 أشهر. تم اكتشاف المذنب تشوريوموف-جيراسيمنكو في الاتحاد السوفيتي في 23 أكتوبر 1969. اكتشفه عالم الفلك السوفيتي كليم تشوريوموف في كييف على لوحات فوتوغرافية لمذنب آخر - 32P / Komas Sola ، التقطتها سفيتلانا جيراسيمنكو في سبتمبر من نفس العام في مرصد ألما آتا (الصورة الأولى التي يظهر فيها المذنب الجديد) كان مرئيًا تم التقاطه في 11 سبتمبر 1969)).يعني الفهرس 67P أن هذا هو المذنب المفتوح قصير المدة رقم 67.
وجد أن مذنب Churyumov-Gerasimenko له بنية مسامية ، 75-78٪ من حجمه باطل. على الجانب المضيء من المذنب ، تتراوح درجات الحرارة من -183 إلى -143 درجة مئوية. لا يوجد مجال مغناطيسي ثابت على المذنب. وفقًا لآخر التقديرات ، تبلغ كتلته 10 مليارات طن (يقدر خطأ القياس بنسبة 10 ٪) ، وتبلغ فترة الدوران 12 ساعة و 24 دقيقة. في عام 2014 ، باستخدام جهاز Rosetta ، تمكن العلماء من العثور على جزيئات من 16 مركبًا عضويًا على المذنب ، أربعة منها - الأسيتون ، والبروبانال ، والميثيل أيزوسيانات ، والأسيتاميد - لم يتم العثور عليها سابقًا على المذنبات.
وفقًا لممثلي وكالة الفضاء الأمريكية ، فإن اختيار مهمة CAESAR ، التي يتم إرسالها إلى مذنب مدروس جيدًا ، سيسمح بقتل ثلاثة طيور بحجر واحد - وهذا يجعل المهمة أكثر أمانًا وأرخص ويسرع إطلاقها أيضًا. وفقًا لـ Squires ، فإن تركيب كبسولة لجمع التربة وإعادتها من مذنب إلى الأرض سيلعب أيضًا دورًا. تم إنشاء هذه الكبسولة سابقًا بواسطة وكالة الفضاء اليابانية لمسبار هايابوسا. يفسر اختيار هذه الكبسولة بحقيقة أن مهمة CAESAR تطلبت كبسولة تستمر في احتجاز المواد المتطايرة من المذنب في شكل متجمد طوال الرحلة بأكملها ، حتى تلامس سطح الأرض. وأشار العالم الأمريكي إلى أن كبسولة مسبار هايابوسا تحتوي على درع حراري يمنعها من التسخين حتى عدة مئات من درجات مئوية ، وهو ما يمكن أن يحدث باستخدام تقنياتنا.
عرض محتمل لمسبار سيزار ، رسم توضيحي لوكالة ناسا
وفقًا لخطط ناسا ، من المقرر أن يتم تجهيز مسبار CAESAR بمحرك أيوني. سيصل إلى سطح مذنب تشوريوموف-جيراسيمنكو بسرعة نسبيًا. عينات من مادته ، كما يأمل ستيف سكوايرز ، يمكن أن تكون على الأرض في عام 2038.
