Libelula (sonda spațială)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Viitoare misiune spațială
Acest articol sau secțiune conține informații referitoare la o misiune spațială în curs sau anunțată.
Conținutul s-ar putea schimba dramatic pe măsură ce vor fi disponibile mai multe informații. Vă rugăm să nu adăugați speculații la zvon.
libelulă
Imaginea vehiculului
Misiunea NASA Dragonfly la Titan.jpg
Date despre misiune
Operator NASA
Destinaţie întinderea dunelor Shangri-La [1]
Rezultat în dezvoltare
Vector Delta IV Heavy , Space Launch System
Lansa 2027 (așteptat) [2]
Proprietatea navei spațiale
Constructor Laboratorul de Fizică Aplicată
Site-ul oficial
Editați datele din Wikidata · Manual

Libelula este o navă spațială de tip dronă care va fi trimisă la suprafața lui Titan , cea mai mare lună a lui Saturn , pentru a studia chimia prebiotică și posibilitatea vieții extraterestre în alte medii decât cele ale Pământului. Vehiculul va putea vizita diferite zone ale suprafeței datorită capacității de a se deplasa în zbor. [3] [4] [5]

Titan este singurul corp ceresc din sistemul solar, altul decât Pământul, care are chimie complexă, bogată în carbon și hidrocarburi la suprafață și cu un ocean de ape interioare, făcându-l o țintă prioritară pentru astrobiologie . [3] Misiunea a fost propusă în aprilie 2017 ca parte a programului NASA New Frontiers de către Laboratorul de fizică aplicată Johns Hopkins și a fost selectată ca una dintre cele două finaliste (din cele douăsprezece propuneri) în decembrie 2017 pentru a rafina în continuare conceptul. misiune. [6] [7] Pe 27 iunie 2019, Dragonfly a fost selectată pentru a deveni a patra misiune în programul New Frontiers . [8] [9]

Prezentare generală

Libelula este o misiune de astrobiologie pentru Titan pentru a-și evalua habitabilitatea planetară și a studia chimia sa prebiotică. Sonda spațială Dragonfly va efectua zboruri controlate cu decolare și aterizare verticale , alimentate de un generator termoelectric radioizotop (RTG). Misiunea va permite eșantionarea diferitelor regiuni și contexte geologice. [10] [11]

Titanul este o țintă ambițioasă pentru studiul astrobiologiei, atât pentru că suprafața sa conține o chimie complexă abundentă bogată în carbon și apă lichidă, cât și pentru că pe suprafața sa se pot forma hidrocarburi lichide, formând probabil o supă prebiotică primordială . [12]

Istorie

Misiunea TSSM examinată anterior a propus lui Titan o aeronavă sub forma unui balon cu aer cald pentru a transporta un lander

Concepția inițială a misiunii Dragonfly a avut loc în timpul unei conversații la cină între oamenii de știință Jason W. Barnes (Departamentul de Fizică, Universitatea din Idaho ) și Ralph D. Lorenz (Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins ) și sunt necesare 15 luni pentru a realiza este o propunere de misiune detaliată. [13] Investigatorul principal este Elizabeth Turtle , un om de știință planetar la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins . [11]

Misiunea Dragonfly se bazează pe mai multe studii anterioare privind explorarea aeriană a lui Titan, inclusiv studiul pilot Titan Explorer 2007 [14] , care propunea un balon pentru explorarea regională și AVIATR , un fel de avion propus pentru program. Descoperire. [10] Conceptul unui lander cu un rotor alimentat de baterie, reîncărcat în timpul nopții de 8 zile de la Titan de la o sursă de energie nucleară, a fost propus de Lorenz în 2000. [15] O discuție mai recentă a inclus un studiu de explorare a rotorului, realizat de Larry Matthies în 2014 la Jet Propulsion Laboratory , care ar fi folosit o aeronavă mică, asemănătoare unei drone, eliberată dintr-un lander sau un balon cu aer cald. [16]

Folosind sistemele și tehnologiile avioanelor cu rotor deja dovedite, Dragonfly va folosi un vehicul cu mai multe rotori pentru a se deplasa cu instrumentele sale în locații multiple pentru a face măsurători ale compoziției suprafeței, condițiilor meteorologice și proceselor geologice. [17]

Dragonfly și CAESAR au fost cei doi finaliști în misiunea numărul 4 al programului New Frontiers , [18] iar pe 27 iunie 2019, NASA a selectat Dragonfly pentru dezvoltare; va fi lansat în 2026 pentru a ajunge în 2034. [19]

Finanțare

Misiunile CAESAR și Dragonfly au primit finanțări de câte 4 milioane de dolari fiecare în 2018 pentru a revizui și programa detaliile expediției. [20] NASA a anunțat selecția Dragonfly pe 27 iunie 2019, pentru construirea și lansarea în 2026. [21] Dragonfly va fi a patra misiune a New Frontiers, o serie de investigații științifice planetare conduse de cercetare, care fac parte dintr-o limita maximă de dezvoltare de aproximativ 850 milioane dolari și, inclusiv serviciile de lansare, costul total va fi de aproximativ un miliard. [22]

Obiective științifice

Video despre coborârea lui Huygens pe Titan în 2005. Misiunea a durat doar câteva ore din cauza imposibilității reîncărcării bateriilor.

Titan reprezintă pentru astrobiologi un analog al Pământului în faza sa primordială și poate oferi indicii cu privire la modul în care s-ar fi putut proveni viața. În 2005, agentulde aterizare Huygensal Agenției Spațiale Europene a efectuat măsurători în atmosferă și pe suprafața Titan, detectând tolin [23] , un amestec de diferite tipuri de hidrocarburi ( compuși organici ). [24] [25] Întrucât atmosfera lui Titan ascunde suprafața la multe lungimi de undă, compozițiile specifice ale materialelor solide cu hidrocarburi de pe suprafața lui Titan rămân în esență necunoscute. [26] Măsurarea compozițiilor de materiale în diferite setări geologice va dezvălui cât de mult a avansat chimia prebiotică în medii care furnizează ingrediente cheie pentru viață, cum ar fi pirimidinele (bazele utilizate pentru codificarea informațiilor în ADN) și aminoacizii , blocuri de proteine.

Zonele de interes deosebit sunt siturile în care apa lichidă extraterestră , prezentă datorită evenimentelor de impact sau fluxurilor criovolcanice , a interacționat cu compuși organici abundenți. Dragonfly are capacitatea de a explora diferite locații pentru a caracteriza habitabilitatea mediului Titan, de a investiga cât de mult a progresat chimia prebiotică și de a căuta markeri biologici indicativi ai vieții pe bază de apă, cum ar fi solvenți sau chiar biochimici ipotetici . [3]

Atmosfera conține azot abundent și metan, iar dovezi puternice indică faptul că metanul lichid există la suprafață. Există, de asemenea, dovezi care indică prezența apei lichide și a amoniacului sub suprafață, care poate fi eliberată la suprafață prin activitatea criovolcanică . [27]

Design si constructii

Cea mai mare lună a lui Saturn, Titan, are o atmosferă densă și o greutate redusă față de Pământ, doi factori care facilitează zborul elicei
Generatorul de radioizotop termoelectric al Mars Science Laboratory a fost trimis la suprafața lui Marte pentru a alimenta roverul

Dragonfly va fi un lander rotor , la fel ca un quadcopter mare cu rotoare duble, pentru un total de opt elice. [10] Configurația redundantă a rotoarelor va permite continuarea misiunii (în zbor) în caz de deteriorare a acestora, garantând-o cel puțin dacă va exista pierderea unei elice sau a unui motor. [10] Fiecare dintre cele opt rotoare va avea un diametru de aproximativ un metru. [10] Aeronava va putea călători cu aprox 10 m / s și poate zbura până la 4 km altitudine. [10]

Zborul aerian pe Titan este aerodinamic mai favorabil decât pe Pământ, deoarece gravitația este mai mică, vânturile sunt slabe, iar atmosfera sa densă permite o propulsie eficientă a rotorului. [28] Sursa de energie radioizotopică a fost folosită anterior cu succes în multe nave spațiale, iar utilizarea pe scară largă a dronelor pe Pământ permite o tehnologie bine dovedită, completată de algoritmi care permit corecțiile să fie făcute în timp, în mediul real în care va fi folosită. . [28] Aeronava va fi proiectată să funcționeze în condiții extreme, sub efectul radiației cosmice și cu temperaturi medii de 94 K (-179,2 ° C; -290,5 ° F). [28]

Pe Titan, densitatea atmosferică (de aproximativ 4 ori mai mare decât cea de pe Pământ la nivelul mării) și greutatea redusă (13,8% din cea de pe Pământ) ne spun că puterea necesară pentru a zbura o anumită masă este cu un factor de aproximativ 40 de ori mai mică decât ceea ce este necesar pe Pământ, deci va fi mai ușor să zboare, [10] deși va trebui să ne confruntăm cu provocarea temperaturilor foarte reci, a celei mai slabe lumini și a celei mai mari rezistențe aerodinamice asupra corpului aeronavei. [29] Printre factorii negativi se numără și fricțiunea atmosferică mai mare care implică o cheltuială mai mare de energie pentru a se deplasa paralel cu suprafața. Aeronava poate parcurge distanțe semnificative datorită puterii bateriei, care va fi reîncărcată de un generator termoelectric cu radioizotop multi-misiune (MMRTG) în timpul nopții. [30] MMRTG-urile transformă căldura din decăderea naturală a unui radioizotop în electricitate. [10] Aeronava va putea parcurge zeci de kilometri pe încărcare a bateriei și va rămâne în zbor câteva ore. [3] Vehiculul va folosi senzori pentru a explora noi ținte științifice, revenind la locul inițial până când noile locuri de aterizare sunt verificate ca fiind sigure prin controlul misiunii.

Proiectul preliminar prevede o masă de 450 kg (990 lb) pentru quadcopter, care în timpul fazei de aterizare pe Titan va fi ambalat într-un scut termic de 3,7 metri diametru. [10] De asemenea, va fi echipat cu două burghie de prelevare a probelor de suprafață, câte unul pe fiecare tren de aterizare. [10]

Realizarea artistică a Dragonfly pe suprafața Titanului

Aeronava va rămâne pe sol în timpul nopților Titan, care vor dura aproximativ 8 zile pe Pământ sau 192 de ore. [10] Activitățile de peste noapte pot include colectarea și analiza eșantioanelor, studii seismologice, monitorizare meteorologică și imagistică microscopică locală folosind iluminatoare cu LED-uri, cum ar fi cele găsite pe Phoenix Lander și Curiosity rover. [10] [31] Comunicațiile cu Pământul vor fi direcționate cu o antenă cu câștig mare. [10]

Centrul de excelență pentru cercetarea ridicării verticale Penn State este responsabil pentru proiectarea și analiza rotorului, dezvoltarea sistemului de control al zborului rotorului, testarea simulată a mediului, suportul testării la sol și evaluarea performanței zborului. [32]

Sarcina științifică

  • Drams (Dragonfly Mass Spectrometer) este un spectrometru de masă pentru identificarea componentelor chimice, în special a celor legate de procesele biologice din probele de suprafață;
  • DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer), este un set de spectrometru cu raze gamma și un spectrometru de neutroni pentru a identifica compoziția probelor de suprafață și aer;
  • DraGMet (Dragonfly Geophysics and Meteorology Package) este o suită de senzori meteorologici și un seismometru ;
  • DragonCam (Dragonfly Camera Suite) este un set de camere microscopice și panoramice pentru captarea imaginilor terenului și identificarea locurilor de aterizare interesante din punct de vedere științific.

Site de aterizare

Shangri-La este marea regiune întunecată din centrul acestei imagini cu infraroșu a lui Titan
Imagine a craterului de impact al lui Selk pe Titan produsă datorită radarului lui Cassini. Craterul are 90 de kilometri în diametru. [33]

Avionul cu aripi rotative Dragonfly va ateriza într-o regiune întunecată numită Shangri-La . El va explora această regiune într-o serie de zboruri de până la 8 km fiecare și va achiziționa mostre din zone interesante cu geografie diferită. După aterizare, se va deplasa la craterul de impact Selk, unde, pe lângă compușii organici ai tolinei , există dovezi ale apei lichide din trecut.

Craterul Selk , un crater de impact tânăr din punct de vedere geologic, cu un diametru de 90 km, este situat la aproximativ 800 km distanță de landerul Huygens [34] (7 ° N 199 ° E [33] [35] ). Măsurătorile cu infraroșu și alte spectre de pe orbitatorul lui Cassini arată că terenul adiacent are o luminozitate care sugerează diferențe în structura sau compoziția termică, posibil cauzate de criovulcanismul generat de impact. [34] [36] Această regiune, care prezintă un amestec de compuși organici și apă cu gheață, este o țintă importantă pentru evaluarea măsurii în care chimia prebiotică poate progresa la suprafață.



Notă

  1. ^ Libelula NASA va zbura în jurul titanului, căutând origini, semne de viață . Grey Hautaluoma și Alana Johnson, NASA . Comunicat de presă 27 iunie 2019.
  2. ^ Jeff Foust, NASA întârzie lansarea Dragonfly cu un an , în SpaceNews , 25 septembrie 2020. Adus 25 septembrie 2020 .
  3. ^ a b c d Dragonfly: Exploring Titan's Prebiotic Organic Chemistry and Habitability (PDF). EP Turtle, JW Barnes, MG Trainer, RD Lorenz, SM MacKenzie, KE Hibbard, D. Adams, P. Bedini, JW Langelaan, K. Zacny și echipa Dragonfly. Conferința științei lunare și planetare 2017 .
  4. ^ Dragonfly: Titan Rotorcraft Lander , de la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory , 2017. Accesat la 20 septembrie 2017 .
  5. ^ Nola Taylor Redd, Drona „Dragonfly” ar putea explora Saturn Moon Titan , în spațiu , 25 aprilie 2017. Adus pe 20 septembrie 2017 .
  6. ^ NASA investește în dezvoltarea conceptului pentru misiuni de cometă, Saturn Moon Titan | Știri - Explorarea sistemului solar NASA [ link rupt ] , pe NASA Solar System Exploration . Adus la 20 decembrie 2017 .
  7. ^ Dragonfly and CAESAR: NASA Greenlights Concepts For Missions To Titan And Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko , în Science 2.0 , 20 decembrie 2017. Accesat 22 decembrie 2017 .
  8. ^ Jim Bridenstine, New Science Mission to Explore Our Solar System , pe Twitter , 27 iunie 2019. Accesat 27 iunie 2019 .
  9. ^ David W. Brown, NASA anunță o nouă misiune de dronă libelula pentru explorarea titanului - Quadcopterul a fost selectat pentru a studia luna lui Saturn după o competiție asemănătoare „Shark Tank” care a durat doi ani și jumătate. , în The New York Times , 27 iunie 2019. Accesat pe 27 iunie 2019 .
  10. ^ a b c d e f g h i j k l m Dragonfly: A Rotorcraft Lander Concept for Scientific Exploration at Titan (PDF). Ralph D. Lorenz, Elizabeth P. Turtle, Jason W. Barnes, Melissa G. Trainer, Douglas S. Adams, Kenneth E. Hibbard, Colin Z. Sheldon, Kris Zacny, Patrick N. Peplowski, David J. Lawrence, Michael A Ravine, Timothy G. McGee, Kristin S. Sotzen, Shannon M. MacKenzie, Jack W. Langelaan, Sven Schmitz, Larry S. Wolfarth și Peter D. Bedini. Johns Hopkins APL Technical Digest, 34 (3), 374-387.
  11. ^ a b NASA selectează Johns Hopkins Misiune condusă de APL la Titan pentru dezvoltare ulterioară . Laboratorul de fizică aplicată Johns Hopkins - Comunicat de presă. 21 decembrie 2017.
  12. ^ Dragonfly: Exploring Titan's Surface with a New Frontiers Relocatable Lander . American Astronomical Society, întâlnirea DPS # 49, id.219.02. Octombrie 2017.
  13. ^ Dragonfly APL TechDigest (PDF)
  14. ^ Titan Explorer - Flagship Study Arhivat 1 februarie 2017 la Internet Archive . (PDF). NASA și APL. Ianuarie 2008.
  15. ^ Post-Cassini Exploration of Titan: Science Rationale and Mission Concepts PDF). R. Lorenz, Jurnalul Societății Interplanetare Britanice, 2000, Vol. 53, paginile 218-234.
  16. ^ Raportul de studiu final al fazei 1 NIAC privind Titan Aerial Daughtercraft. (PDF) Larry Matthies. NASA / JPL. 2014.
  17. ^ Langelaan JW și colab. (2017) Proc. Aerospace Conf. IEEE
  18. ^ Giuseppe Corleo, NASA selectează două posibile misiuni științifice pentru 2020 , pe AstronautiNEWS . Adus la 17 iulie 2019 .
  19. ^ Luca Frigerio, O libelula pentru Titan . Adus la 17 iulie 2019 .
  20. ^ Finalisti la loteria NASA a navei spatiale: o dronă pe titan și un comet-Chaser . Kenneth Chang, The New York Times . 20 noiembrie 2017.
  21. ^ Luca Frigerio, O libelula pentru Titan , pe AstronautiNEWS . Adus la 17 iulie 2019 .
  22. ^ Bill Keeter, NASA primește propuneri pentru viitoarea misiune a sistemului solar , NASA News , 5 mai 2017. Adus pe 20 septembrie 2017 . [ link rupt ]
  23. ^ Sarah Hörst "Ce în lume sunt lumile tholins?" , Planetary Society, 23 iulie 2015. Accesat la 30 noiembrie 2016.
  24. ^ Lacuri tropicale de metan pe luna lui Saturn Titan , saturntoday.com , 2012. Accesat la 16 iunie 2012 (arhivat din original la 10 octombrie 2012) .
  25. ^ Noi imagini din sonda Huygens: țărmuri și canale, dar o suprafață aparent uscată Arhivat 29 august 2007 la Internet Archive ., Emily Lakdawalla, 15 ianuarie 2005, verificat 28 martie 2005
  26. ^ Dragonfly Proposed to NASA as Daring New Frontiers Mission to Titan . Matt Williams, Universul de azi . 25 august 2017.
  27. ^ Robert Zubrin, Cazul pentru Marte: Planul de a stabili planeta roșie și de ce trebuie , p. 146, Simon & Schuster / Touchstone, 1996, ISBN 978-0-684-83550-1
  28. ^ a b c Elizabeth P. Turtle, The Dragonfly Mission to Titan: Exploration of an Ocean World , pe youtube.com , JHU Applied Physics Laboratory, 2019. Accesat pe 9 martie 2019 .
  29. ^ Montgolfiere Aerobots for Titan Arhivat 22 decembrie 2016 la Internet Archive . (PDF). Jack A. Jones și Jiunn Jenq Wu. Laboratorul de propulsie cu jet al NASA.
  30. ^ Post-Cassini Exploration of Titan: Science Rationale and Mission Concepts (PDF). R. Lorenz, Journal of the British Interplanetary Society, 2000, Vol. 53, paginile 218-234.
  31. ^ Eyes on Titan: Dragonfly Team Shapes Science Instrument Payload , la dragonfly.jhuapl.edu , Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins , 9 ianuarie 2019. Accesat la 15 martie 2019 .
  32. ^ Ingineri aerospațiali care dezvoltă drone pentru misiunea conceptului NASA la Titan . Chris Spallino , PhysOrg . 10 ianuarie 2018.
  33. ^ a b Craterele de impact pe Titan. Charles A. Wood, Ralph Lorenz, Randy Kirk, Rosaly Lopes, Karl Mitchell, Ellen Stofan. Icar , 206 (2010) 334-344. DOI : 10.1016 / j.icarus.2009.08.021
  34. ^ a b "Geologia regiunii craterului Selk pe Titan din observațiile Cassini VIMS." JM Soderblom, RH Brown, LA Soderblom, JW Barnes, R. Jaumann, Stéphane Le Mouélic, Christophe Sotin, K. Stephan, KH Baines, BJ Buratti, RN Clark și PD Nicholson. Icar . Volumul 208, numărul 2, august 2010, paginile 905-912. DOI : 10.1016 / j.icarus.2010.03.001
  35. ^ Selk . Gazetteer of Nomenclature Planetary . Accesat la 29 iunie 2019.
  36. ^ "Topografia craterului pe Titan: Implicații pentru evoluția peisajului." CD Neish, RL Kirk, RD Lorenz, VJ Bray, P. Schenk, BW Stiles, E. Turtle, K. Mitchell, A. Hayes. Icarus , 223 (2013) DOI : 10.1016 / j.icarus.2012.11.030

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Dragonfly_(sonda_spaziale)&oldid=122416060 ”