"Dragonfly" -Drohne könnte über Saturns Mond Titan fliegen - - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Der Quadcopter-Lander könnte einige der vielversprechendsten Orte des Mondes für Bewohnbarkeit und Leben erkunden

Nach einem neuen Missionsvorschlag könnte ein verschiebbarer Lander den dunstigen Himmel des Saturn-Mondes Titan erkunden. Während der achtblättrige Whirlybird über den Mond reist, könnte er einige der vielversprechendsten potenziell bewohnbaren Standorte des Saturn-Satelliten untersuchen, an denen Methan und Ethan vom Himmel fallen und als Flüsse und Seen strömen.

Das Instrument in der Größe eines Landers, bekannt als Dragonfly, würde die geringe Schwerkraft und die dichte Atmosphäre von Titan nutzen, um mehrere Standorte über mehrere Jahre hinweg zu besuchen, von einem vielversprechenden Standort zum nächsten zu wechseln und zwischen den kurzen Flügen aufzuladen.

"Es ist ein so reichhaltiger Ort, um in situ erforschen zu können, und dann bekommen wir den Weg, um es zu erkunden", sagte Elizabeth Turtle, die Hauptermittlerin des Projekts, gegenüber Space.com. Turtle, ein Planetenwissenschaftler am Johns Hopkins Applied Research Laboratory in Maryland, leitet das Team, das eine eingehende Erkundung von Titan als Teil des New Frontiers-Missionsprogramms der NASA vorschlägt, das im Allgemeinen mittelgroße Missionen zur Erkundung des Sonnensystems finanziert. Sie stellte das Dragonfly-Konzept letzten Monat auf der Lunar and Planetary Sciences Conference in The Woodlands, Texas vor. Erstaunliche Fotos von Titan: Saturns größter Mond

Auf Titan bieten fließende Flüsse und Meere aus Methan und Ethan eine einzigartige Gelegenheit, die Chemie zu erforschen, die zum Aufstieg des Lebens führen könnte. Aber es ist die dicke Atmosphäre, die die Mission möglich machen würde.

"Die Atmosphäre ist es, die uns diese Fähigkeit gibt, auf Titan zu reisen", sagte Turtle.

"Nur auf uns warten"

Als die Mission Cassini-Huygens, eine gemeinsame Initiative der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation, 2004 bei Titan ankam, entdeckte sie eine Welt, in der Methan in organisch reiche Seen und Meere regnete. Es ließ die Oberfläche der Huygens-Sonde auf Titan fallen und gab einen Blick auf die Chemie unter den Wolken. Im letzten Jahrzehnt enthüllte der Orbiter noch mehr Details über die Oberfläche von Titan, darunter eine Vielzahl von Umgebungen mit dem Potenzial einer chemischen Entwicklung, die der der Erde ähnelt, sagte Turtle.

"Die Art von präbiotischer Chemie, die wir uns ansehen, sind Dinge, die wir im Labor nicht tun können - die Zeitskalen sind zu lang, um diese Experimente im Labor durchzuführen - aber Titan hat sie schon seit Ewigkeiten gemacht", sagte Turtle .

"Die Ergebnisse sitzen nur an der Oberfläche", fügte sie hinzu. "Wenn wir diese verschiedenen Stellen auf der Oberfläche von Titan erreichen können, können wir die Ergebnisse der Experimente aufgreifen. Sie warten nur auf uns."

Wenn es darum ging, verschiedene Orte auf dem Mars zu erkunden, bedeutete dies Rover. Jeder Rover, der an einem vielversprechenden Ort abgesetzt wurde, konnte im Laufe seiner Lebensdauer Dutzende Kilometer zurücklegen. Bis April 2017 hatte der Opportunity-Rover der NASA insgesamt mehr als 43 Kilometer (43 km) zurückgelegt, und Curiosity hatte fast 16 Kilometer (10 Meilen) zurückgelegt.

Anstatt mehrere Rover zu Titan zu schicken, will Turtle die dichte Atmosphäre des Mondes nutzen, um effizienter zu reisen. Die Atmosphäre von Titan ist etwa viermal so dicht wie die der Erde, während seine Schwerkraft etwa ein Zehntel so stark ist.

"Schwerer als der Flug ist auf Titan wesentlich einfacher", sagte Turtle. "Das bedeutet, dass wir einen wirklich fähigen Lander nehmen und ihn in einem einzigen Flug um einige zehn Kilometer und in der Zeit der Mission um Hunderte von Kilometern bewegen können."

In der Vergangenheit hatten Titan-Missionsvorschläge Luftballons und Luftschiffe enthalten, die die dicke Atmosphäre zum Reisen nutzten. Für diese Missionen müssten diese Fahrzeuge jedoch ständig in der Luft sein, was viel Energie verbrauche, sagte Turtle. Sie lieferten auch nur eine flüchtige Erkundung der Oberfläche.

Stattdessen benutzte Dragonfly zwei Rotoren, die an jeder seiner vier Ecken positioniert waren, um von einer Mondregion zur nächsten zu fliegen, und dann während der Landung mit dem Multimission-Radioisotop-Thermoelektrikgenerator (MMRTG), den er mit sich führen würde, wieder aufzuladen, wodurch die Wärme umgewandelt wird Plutonium-238 in Elektrizität zerfallen lassen. Dies könnte bedeuten, dass Dragonfly jahrelang oder sogar Jahrzehnte um Titan herumfliegen könnte, sagte Turtle. Gleichzeitig würde die dicke Atmosphäre schädliche Strahlung blockieren und eine einladende Umgebung für eine langlebige Mission schaffen, fügte sie hinzu.

Wenn die NASA Dragonfly auswählt, wäre die Raumsonde Mitte der 2020er Jahre startbereit und sollte in den 2030er Jahren eintreffen, sagte Turtle. Cassinis Daten würden potenzielle Landeplätze bereitstellen, aber sobald Dragonfly ankam, wäre es in der Lage, sie ausfindig zu machen und unter Verwendung des gleichen Programms, das Mars-Rover verwenden, um sicher zu landen, welcher der beste Landeplatz ist. Nach der Landung könnte der Quadrocopter mehrere potenzielle Standorte starten und kartieren und dann an seinen ursprünglichen Platz zurückkehren, um weiter zu untersuchen, während die Wissenschaftler entscheiden, wohin er als nächstes gehen soll. Wie Menschen auf Saturns Mond Titan leben könnten (Infografik)

Das Fliegen ist nicht die einzige Aufgabe von Dragonfly, sagte Turtle: Ein Bohrer und ein Probenahmesystem würden es ermöglichen, die Oberfläche aus der Nähe zu untersuchen, während ein Spektrometer die Oberflächenzusammensetzung in größeren Flecken untersuchen ließe. Meteorologie und Fernerkundung würden dazu beitragen, die Atmosphäre und das Wetter von Titan zu charakterisieren, wo ein Methankreislauf für den Wasserkreislauf der Erde steht, fügte sie hinzu.

Die Bewegungsfähigkeit des Raumfahrzeugs würde ihm helfen, die Erde in Sichtweite zu halten, da es direkt mit dem Planeten kommunizieren wird. Libelle würde während des nördlichen Winters von Titan ankommen, also würde sie in der südlichen Hemisphäre beginnen, weil die Erde im Norden nicht im Himmel ist, sagte Turtle. Wenn sich die Jahreszeiten ändern, könnte sich auch der Quadrocopter nach Norden bewegen, wenn unser Planet wieder aufsteigt.

Bittet uns zu besuchen

Da Methan und Ethan als Regentropfen vom Himmel herabfallen, verfügt Titan über einen Hydratationszyklus, der der Erde ähnlich ist oder sich von ihr unterscheidet. Der Mond ist mit organischen Materialien bedeckt, die ihn zu einem potenziellen Zuhause für eine andere Art von Leben machen. Das ist nur ein Grund, warum viele Wissenschaftler den Saturn-Satelliten unbedingt besuchen möchten. Leben auf Titan? Saturns kalter Mond fasziniert Wissenschaftler (Video)

"Titan ist das ideale Ziel, um präbiotische Chemie zu betreiben", sagte Turtle. "Es hat unglaublich reiches organisches Material auf der gesamten Oberfläche."

Die riesigen Sanddünen aus organischem Material, die sich über Tausende von Kilometern über den Äquator von Titan erstrecken, sind ein potenziell faszinierendes Ziel. Obwohl sich die Wissenschaftler nicht sicher sind, wie sich diese Dünen bilden, repräsentieren sie das, was Turtle als "Grabbag" von Materialien von der Oberfläche her bezeichnet.

Impaktkrater bieten eine weitere interessante Region zum Erkunden. Die Einschläge hätten Eis in der Kruste schmelzen lassen, wodurch flüssiges Wasser über einen längeren Zeitraum mit organischem Material in engen Kontakt gebracht werde, sagte Turtle.

"Wir können anfangen zu sehen, wie sich die organische Chemie entwickelt hat", fügte sie hinzu.

Auf dem Weg konnte Dragonfly auf der methanreichen Welt nach sehr einfachen Lebenszeichen suchen.

"Wenn wir die Instrumente zur Messung der Details der Chemie verwenden, können wir auch nach Biosignaturen suchen, weil es sich um dieselben Messungen handelt", sagte Turtle.

Mit einem Preis von 1 Milliarde US-Dollar erkunden die New Frontiers-Missionen der NASA einige der faszinierendsten Orte im Universum. Zu den vorherigen Auswahlen gehörten die New Horizons-Mission zu Pluto, die Juno-Sonde zu Jupiter und die OSIRIS-REx-Asteroiden-Rückführungsmission. Der aktuelle Wettbewerb listet sechs Missionsmotive auf, darunter Muster-Rückkehr-Missionen von Kometen oder vom Mond, einen Ozeanweltenforscher, eine Sondenuntersuchung, die Erkundung der trojanischen Asteroiden und einen Venus-In-situ-Explorer. Die NASA plant, alle fünf Jahre eine neue Mission auszuwählen.

Die letzte Runde der New-Frontiers-Vorschläge endet am 28. April, und Dragonfly wird einer der Kandidaten sein. Im November 2017 wird die NASA einen Teil der Vorschläge für weitere Studien auswählen und ihre endgültige Auswahl im Juli 2019 treffen. Das bedeutet, dass Turtle lange warten muss, um zu hoffen, dass Dragonfly an der Spitze steht.

"Titan bittet uns nur darum", sagte sie.

  • Unterseeboot erforscht Saturns Mond Titan in der NASA-Animation
  • Titan, Saturns größter Mond, erklärt (Infografik)
  • Tiefe, überflutete Schluchten auf dem Saturnmond Titan (Video)

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