NASA vliegt een quadcopter van een miljard dollar naar Titan, de methaanrijke maan van Saturnus

NASA vliegt een quadcopter van een miljard dollar naar Titan, de methaanrijke maan van Saturnus

Door Paul VoosenJun. 27, 2019, 16:00

De sirene-oproep van Titan kon niet worden genegeerd. NASA's volgende miljard dollar missie, Dragonfly genaamd, zal een innovatieve quadcopter zijn om Titan te verkennen, de grootste maan van Saturnus, kondigde het bureau vandaag aan. Het vaartuig zweeft en zweeft over het oppervlak van de ijzige maan - en landt erop - op zoek naar de omstandigheden en chemie die het leven kunnen bevorderen.

De missie - onder leiding van Elizabeth "Zibi" Turtle, een planetaire wetenschapper aan het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, en ook beheerd door APL - wordt gelanceerd in 2026. Het vertegenwoordigt een berekend risico voor het agentschap, omarmen een nieuw paradigma van robotachtige exploratie voor gebruik op een verre maan. "Titan is anders dan elke andere plaats in het zonnestelsel, en Dragonfly is als geen andere missie, " zei Thomas Zurbuchen, NASA's associate administrator voor wetenschap in Washington, DC, terwijl hij de selectie van de missie aankondigde. “De wetenschap is dwingend. Het is het juiste moment om het te doen. "

Titan wordt versluierd door een stikstofatmosfeer en groter dan Mercurius. Men denkt dat het een vloeibare oceaan herbergt onder zijn bevroren korst van waterijs. Het Cassini-ruimtevaartuig van NASA bestudeerde Titan tijdens zijn historische campagne en liet in 2005 de Huygens-sonde met een korte levensduur in de atmosfeer van Titan vallen.

Het oppervlak dat het zag had veel geologische kenmerken vergelijkbaar met die op aarde, waaronder plateaus, met duinen gevulde woestijnen en, aan zijn polen, vloeibare zeeën en rivieren. Maar op Titan, waar de temperaturen gemiddeld een ijskoude 94 K zijn, zijn de "rotsen" gemaakt van waterijs en zijn de zeeën gevuld met ethaan en methaan, koolwaterstoffen die op aarde gassen zijn. De stoofpot van de maan van organische moleculen en water, volgens veel wetenschappers, zou kunnen hebben geresulteerd in reacties om aminozuren te maken en de basen die worden gebruikt om de dubbele helix van DNA te bouwen. Het is alsof Titan al miljoenen jaren experimenten op het gebied van levensvorming uitvoert, zegt Turtle. "Dragonfly is ontworpen om de resultaten van die experimenten op te pakken en te bestuderen."

Dragonfly is een inspirerende selectie, voegt Lindy Elkins-Tanton toe, een planetaire wetenschapper aan de Arizona State University in Tempe en hoofdonderzoeker van Psyche, NASA's missie naar een metalen asteroïde. "Titan is misschien echt de bakermat van een soort leven - en of het leven nu is ontstaan ​​of niet, de koolwaterstofrivieren en -meren van Titan en de koolwaterstofsneeuw maken het tot een van de meest fantasieloze landschappen in ons zonnestelsel."

Gezien het complexe oppervlak van Titan, zou een lander op een enkele locatie niet veel kunnen zeggen over de chemie van de maan. Dragonfly maakt gebruik van de ontwikkelingen op het gebied van informatica en vliegtuigen die hebben geleid tot de explosie van zwevende drones op aarde. Het zal acht rotorbladen dragen, aan de boven- en onderkant van elk van de vier armen. Het is in feite een beweegbare lander die in staat is om elke 16 aardedagen kilometers tussen bemonsteringslocaties te rangeren. Dankzij de dichte lucht en lage zwaartekracht van Titan kan de 300 kilogram grote sedan-grootte, die wordt aangedreven door een radioactieve generator, 38 keer minder energie zweven dan op aarde nodig is.

De timing van Dragonfly's aankomst, in 2034 tijdens de lange noordelijke winter van Titan, sloot een landing uit bij de noordpool, de thuisbasis van de suggestieve methaanzeeën van de maan; die sites zouden het niet mogelijk maken om naar huis te radio. In plaats daarvan zal de quadcopter de enorme equatoriale woestijnen van de maan verkennen, die waarschijnlijk worden gevoed door een tas met materiaal van over de maan. ("De grootste zen-tuin in het zonnestelsel, " zegt Turtle.) Het zal vooral zoeken naar inslagkraters of ijsvulkanen, energetische processen die een vonk kunnen geven - en het vloeibare water - dat nodig is voor de opkomende organische chemie. Tijdens zijn bijna 3-jarige primaire missie, na 175 kilometer te hebben afgelegd in een reeks vluchten van elk maximaal 8 kilometer, zal Dragonfly uiteindelijk de 80 kilometer brede Selk inslagkrater bereiken, het primaire doelwit. De impact die Selk creëerde was groot genoeg om de waterijskorst van Titan te smelten en zuurstof vrij te maken, waardoor reacties ontstonden die zijn vastgelegd in de ontsluitingen.

Dragonfly zal niet worden uitgerust met een robotarm, zoals de recente Mars-rovers. De verkenning ervan zal eerst worden geleid door een instrument op zijn buik dat de grond zal bombarderen met neutronenstraling, met behulp van de gammastraling die deze aanval afgeeft om onderscheid te maken tussen basistypen terreinen, zoals ammoniakrijk ijs of koolstofrijke zandduinen. De twee landingssloffen dragen ook elk een roterende slagboor die in staat is monsters te nemen en ze door een pneumatische buis naar een massaspectrometer te voeren die hun samenstelling kan analyseren. Het bemonsteringssysteem vormde een risico voor de missie; NASA-wetenschappers waren bezorgd dat de koolwaterstofrijke atmosfeer van Titan hem zou kunnen verstoppen, zegt Zurbuchen. "Het is de olievlekversie van een atmosfeer." In de afgelopen 2 jaar, na uitgebreide testen met "pathologische" materialen en een nieuw ontwerp, zegt Turtle, waren de angsten van het bureau weggenomen.

Voorbij het oppervlak van Titan zal Dragonfly zich ook richten op de sfeer en het interieur. Tijdens de vlucht kan het metingen verzamelen, net zoals instrumenten die op een ballon zijn gemonteerd. En het is ook uitgerust met een seismometer die op de maan veroorzaakte trillingen zou kunnen gebruiken die worden veroorzaakt door zijn getijdesluis met Saturnus om de oceaan te meten die verborgen is onder zijn korst, waarvan wetenschappers hebben gesuggereerd dat deze uit ammoniakwater of water en sulfaat zou kunnen bestaan. Uiteindelijk kunnen de verkenningen van de quadcopter tot 8 jaar na de landing duren voordat de nucleaire krachtbron opraakt.

Het kostenafhankelijke New Frontiers-programma, met $ 850 miljoen voor de missie en ongeveer $ 150 miljoen voor lancering, is de grootste planetaire onderzoekslijn die NASA opent voor concurrentie en leiderschap van buitenaf. Een belangrijke factor in de selectie van Dragonfly, voegt Zurbuchen toe, was het vermogen van APL om de Parker Solar Probe te leveren, nu op een missie om de zon te verkennen die op tijd en binnen het budget is. Dragonfly ging hand in hand met een andere finalist, de Comet Astrobiology Exploration Sample Return, die primordiaal ijs van een komeet zou hebben gesampled en het had teruggestuurd voor studie op aarde.

Vorige ruimtevaartuigen gelanceerd onder New Frontiers omvatten New Horizons, die Pluto onderzocht en onlangs vloog door MU 69, een ijzig object in de verste uithoeken van het zonnestelsel; Juno, nu in een baan rond Jupiter; and the Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer, draait nu om de asteroïde Bennu voordat monsters worden verzameld en teruggebracht naar de aarde.