Миссия НАСА «Стрекоза», которая отправит перемещаемый посадочный модуль винтокрылого аппарата на поверхность Титана в середине 2030-х годов, станет первой миссией по исследованию поверхности Титана, и у нее большие цели.
19 июля научная группа Dragonfly опубликовала «Научные цели и задачи перемещаемого посадочного модуля Dragonfly Titan Rotorcraft» в журнале Planetary Science Journal. Ведущий автор статьи – Джейсон Барнс, заместитель главного исследователя Dragonfly и профессор физики Университета Айдахо.
Цели Dragonfly включают поиск химических биосигнатур; исследование активного метанового цикла Луны; и изучение пребиотической химии, происходящей в настоящее время в атмосфере Титана и на его поверхности.
Миссия НАСА «Стрекоза», которая отправит перемещаемый посадочный модуль винтокрылого аппарата на поверхность Титана в середине 2030-х годов, станет первой миссией по исследованию поверхности Титана.
«Титан представляет собой утопию исследователя», – сказал соавтор Алекс Хейс, доцент астрономии Колледжа искусств и наук и соисследователь Dragonfly. "Вопросы науки, которые мы задаем для Титана, очень широки, потому что мы еще мало знаем о том, что на самом деле происходит на поверхности. На каждый вопрос, на который мы ответили во время исследования Титана с орбиты Сатурна миссией Кассини, мы получили 10 новых."
Хотя Кассини находится на орбите Сатурна в течение 13 лет, плотная атмосфера метана на Титане сделала невозможным надежную идентификацию материалов на его поверхности.
Хотя радар Кассини позволил ученым проникнуть в атмосферу и идентифицировать морфологические структуры земного типа, включая дюны, озера и горы, данные не могли выявить их состав.
«Фактически, в то время, когда был запущен« Кассини », мы даже не знали, была ли поверхность Титана глобальным жидким океаном метана и этана или твердой поверхностью из водяного льда и твердой органики», – сказал Хейс, также директор Корнельский центр астрофизики и планетологии и космический аппарат для получения изображений планет в A&S.
Зонд Гюйгенс, который приземлился на Титане в 2005 году, был разработан для плавания в метаново-этановом море или приземления на твердую поверхность. Его научные эксперименты проводились преимущественно в атмосфере, потому что они не были уверены, что он переживет посадку.
Dragonfly станет первой миссией по исследованию поверхности Титана и определению детального состава его богатой органическими веществами поверхности.
«Что меня так захватывает, так это то, что мы сделали прогнозы о том, что происходит в локальном масштабе на поверхности и как Титан работает как система, – сказал Хейс, – а изображения и измерения Dragonfly расскажут нам, насколько правильно или они ошибаются."
Хейс работал над Титаном почти всю свою карьеру.
Он особенно хочет ответить на некоторые вопросы, поднятые Кассини в области его специальности: процессы на поверхности планет и взаимодействия поверхности и атмосферы.
«Мои основные научные интересы заключаются в понимании Титана как сложного земного мира и в попытке понять процессы, которые движут его эволюцией», – сказал он. "Это включает в себя все, от взаимодействия цикла метана с поверхностью и атмосферой до маршрутизации материала по поверхности и потенциального обмена с внутренними частями"."
Хейс будет вносить значительный вклад в другую область: опыт работы с марсоходами на Марсе.
«Миссия Dragonfly выгодна и представляет собой пересечение существенной истории Корнелла с марсоходами и наукой Кассини», – сказал Хейс. "Он объединяет эти две вещи, исследуя Титан с перемещаемым движущимся кораблем."
Астрономы Корнелла в настоящее время участвуют в миссиях Mars Science Laboratory и Mars 2020, а также возглавляют миссию Mars Exploration Rovers. Хейс сказал, что уроки, извлеченные из этих марсоходов, переносятся на Титан.
Стрекоза проведет полный день Титана (эквивалентный 16 земным дням) в одном месте, проводя научные эксперименты и наблюдения, а затем полетит в новое место. Научной группе необходимо будет принять решение о том, что будет делать космический корабль дальше, на основе уроков из предыдущего местоположения – «именно это марсоходы делали в течение десятилетий», – сказал Хейс.
Низкая гравитация Титана (примерно одна седьмая земной) и плотная атмосфера (в четыре раза плотнее, чем у Земли) делают его идеальным местом для летательного аппарата. Его относительно спокойная атмосфера с более легкими ветрами, чем на Земле, делает его еще лучше.
И хотя научная группа не ожидает дождя во время полетов Dragonfly, Хейс отметил, что на самом деле никто не знает погодных условий на Титане в местном масштабе – пока.
Многие из научных вопросов, изложенных в статье группы, касаются химии пребиотиков, области, которая очень интересует Хейса. Многие из пребиотических химических соединений, которые сформировались на ранней Земле, также образуются в атмосфере Титана, и Хейс жаждет увидеть, как далеко Титан действительно продвинулся по пути пребиотической химии.
Атмосфера Титана может быть хорошим аналогом того, что произошло на ранней Земле.
Поиск химических биосигнатур Dragonfly также будет широким.
Помимо изучения пригодности для жизни на Титане в целом, они будут исследовать потенциальные химические биосигнатуры, прошлые или настоящие, как от водных организмов, так и от тех, которые могут использовать жидкие углеводороды в качестве растворителя, например, в его озерах, морях или водоносных горизонтах.