토성의 달 Titan에 잠자리 임무의 예술가의 개념. 크레딧 : NASA
NASA는 새로운 10 억 달러 규모의 로봇 우주 탐사선에 대한 선택을 좁혔습니다. 토성의 가장 큰 달인 타이탄의 흐릿한 풍경을 탐사하는 원자력 발전 쿼드 코퍼 또는 혜성 조각을 긁어 지구로 되돌려 보내는 탐사선.
우주 당국은 수요일, 과학자들이 올해 초에 제출 한 12 건의 제안서에서 두 가지 개념을 선정하여 2025 년 말까지 임무를 맺고 착수 할 정부 자금을 확보했다.
타이탄에 대한 Dragonfly 사명과 67P / Churyumov-Gerasimenko 혜성에 대한 CAESAR 사명 뒤에있는 팀은 내년에 NASA로부터 4 백만 달러를 수령하여 NASA가 2019 년 7 월 결정할 미션을 정한 계획과 디자인을 다듬습니다. 앞으로 발사.
우승자는 NASA의 뉴 프론티어 프로그램에서 네 번째 임무가 될 것입니다. 과학적으로 연구 된 태양계 탐침은 약 10 억 달러에 달하며, 지금까지 명왕성에 대한 뉴 호라이즌 임무, 목성에서의 주노 궤도, OSIRIS 소행성의 샘플을 잡아서 지구로 되돌려 놓는 방법에 -REx 우주선.
Dragonfly 임무는 2034 년에 타이탄에 도달 할 것이고, 두꺼운 대기를 통해 내려 가고, 2 년 임무를 통해 달의 외계인 표면을 가로 지르는 여러 홉을 만들기 위해 회전익을 배치하여, 언덕과 강, 그리고 메탄과 에탄의 호수를 조사하여 삶의 빌딩 블록.
Johns Hopkins University의 Applied Physics Laboratory에서 Dragonfly 사명의 수석 연구원 인 Elizabeth Turtle은 "Titan은 독특한 바다 세계입니다. "그것은 매우 복잡한 탄화수소가 대기 중에 생성되어 표면을 흩어지게하면서 밀도가 높은 분위기를 가지고 있습니다.
과학자들이 타이탄에 대해 알고있는 대부분의 것은 NASA의 카시니 (Cassini) 우주선과 2005 년에 토성의 가장 큰 달에 처음으로 착륙 한 호이겐스 (Huygens)라는 유럽 우주 탐사선에서 나왔다.
카시니 (Cassini)는 9 월에 임무가 끝나기 전에 13 년 동안 토성을 탐사 한 타이탄 (Titan) 127 대를 만들었으며, 처음으로 달 표면을 공개하여 험준한 해안선, 시내 및 사구가있는 바다를 볼 수있었습니다. NASA의 보이저 탐사선은 1980 년과 1981 년에 토성에 의해 날아간 타이탄의 흐릿한 베니어를 볼 수 없었습니다.
"그것은 액체 메탄과 에탄의 강과 바다와 강이 표면을 가로 질러 흐르고 있으며 우리가이 미션 컨셉을 계속 이어 나가는 것에 흥분한 것은 Cassini-Huygens가 타이탄을 탐사하는 것입니다. 잠자리는 로터리 크래프트입니다 착륙선, "거북이가 수요일에 말했다,.
"Titan의 독특한 점은 지구의 물 순환과 매우 흡사 한 액체 순환을 가지고 있지만 메탄과 함께한다는 것입니다."라고 메릴랜드 주 로렐 (Laurel)의 Applied Physics Laboratory에서 잠수 프로젝트 관리자 인 Peter Bedini는 기술을 설계하고 제작할 것이라고 말했다.
그러나 타이탄에 관한 많은 질문에는 답이 없습니다. 이것은 주로 질소와 메탄으로 만들어지는 고밀도의 대기를 지닌 태양계의 유일한 달입니다. 그러나 Titan의 오렌지색 연무는 기존의 카메라에서 그것의 표면을 숨 깁니다.
카시니 (Cassini)는 거대한 육지, 대양 및 기타 표면 특징을 드러내 기 위해 이미징 레이더로 대기권을 들여다 보았다.
그러나 카시니와 호이겐스는 "우리에게 많은 근본적인 알려지지 않은 것들이 남아있다"고 거북이가 말했다. "우리는 Titan의 단단한 표면의 기본 구성을 알지 못합니다. 우리는 궤도의 스펙트럼 특성에 대한 정보를 가지고 있습니다. 우리는 호이겐스 (Huygens) 탐침의 정보를 가지고 있지만, 카시니 (Cassini) 나 호이겐스 (Huygens)도 우리가 알고있는 풍부한 유기 화학에 대한 상세한 측정을 할 수 없었습니다. 그래서 잠자리는 카시니 - 호이겐스 (Cassini-Huygens)에서 배운 것을 토대로 만들어졌으며 타이탄에 관한 근원적 인 미지의 문제에 답하기 위해 다시 설계되었습니다. "
Dragonfly 무인 항공기는 카메라, 훈련, 지진 및 기상 센서 및 분광계를 탑재하여 Titan의 암석 및 토양 성분을 조사하여 네 가지 기본 유형의 측정을 수집했습니다. 다중 임무 방사성 동위 원소 열전기 발전기 (MMRTG)로 알려진 플루토늄 전원은 장비에 전원을 공급하고 전기 구동 식 로터 8 개와 고 이득 안테나를 사용하여 지구에 직접 데이터를 전송합니다.
카트리안은 잠자리의 이동성이 주요 장점이라고 관계자는 말했다. 거북이는 타이탄 전역에서 수십에서 수백 킬로미터를 여행 할 수 있다고 말했다.
"이런 방식으로, 우리는 생명을위한 성분, 즉 수성 생활이나 탄화수소 기반의 삶까지도 알고있는 환경에서 프리 바이오틴 화학이 어느 정도 진행되었는지 평가할 수 있습니다.
"초자연적 인 개념을 처음 들었을 때 조금 야심적이거나 어쩌면 약간 대담 해 보일 수도 있습니다."Bedini는 올해 초 발표에서 말했다.
플라잉 드론은 과학자들이 상대적으로 평탄한 지역에서 처음으로 타이탄에서 더 넓은 범위를 탐험 할 수있게 해주었습니다. 더 흥미롭고 위험한 곳으로 출발하여 한 번에 몇 주 동안 육지와 관측을 한 다음 다시 이동합니다.
"우리는 착륙선을 타고 타이탄에 올려 놓을 수 있습니다. 우리는이 네 가지 측정을 한 곳에서 할 수 있으며 타이탄과 다른 바다 세계와 같은 시체에 대한 이해를 크게 높일 것입니다." "그러나 우리는 공중 이동성을 추가하면이 임무의 가치를 배가시킬 수 있습니다. 이제 우리는 Titan이라는 매우 다양한 표면을 볼 수 있기 때문입니다. 그것은 다양한 지질 학적 설정을 가지고 있습니다. 단지 한 곳에서 측정하는 대신, 우리는 많은 장소에 가서 과학적 수익을 실질적으로 증가시킬 수 있습니다. "
그리고 표면의 로버와는 달리, 계측 된 무인 항공기는 암석과 가파른 경사와 같은 장애물에 의해 멈추거나 지연되지 않습니다.
타이탄의 두꺼운 분위기 때문에 바닥으로 내려 오는 것이 힘들지 만 일단 거기에 도착하면 무인 항공기를 타는 것이 가능해야합니다.
"태양계에서 쿼드 코프를 비행하는 가장 쉬운 장소는 타이탄입니다."Bedini가 말했다. "타이탄은 지구만큼 밀도가 4 배 이상 높고 중력은 지구의 1/7에 불과합니다."
새로운 뉴 프론티어 결선 진출자인 Astrobiology Exploration Sample Return 임무 또는 CAESAR는 2014 년부터 2016 년까지 유럽 우주국 (European Space Agency)의 Rosetta 임무가 탐구 한 동일한 혜성을 다시 방문하여 67P / Churyumov-Gerasimenko 혜성 왕복 여행에 착수합니다.
CAESAR 미션 컨셉은 코넬 대학의 천문학 교수 인 스티브 스콰 이어 (Steve Squyres)와 NASA의 성령과 기회 로버 (Mars)의 수석 과학자가 이끄는 것입니다.
2020 년 중반에 발사 된 CAESAR는 태양 전기 스러 스터 (solar-electric thrusters)로 작동하는 혜성 67P로 출발하여 얼음 핵으로부터 적어도 100 그램 또는 3.5 온스의 물질을 포착 할 수있는 연장 가능한 수집기로 무장하였습니다.
Orbital ATK가 제작 한이 우주선은 과학자들이 지상 실험실에서 분석 할 수 있도록 표본을 다시 지구로 가져올 것입니다. NASA의 스타 더스트 임무가 2006 년 혜성의 혼수 상태에서 먼지 입자를 되찾았지만 혜성 핵의 샘플은 우주에서 돌아온 적이 없다.
"혜성은 태양계에서 가장 과학적으로 중요한 물체 중 하나이지만, 또한 가장 잘 이해되지 않은 물체 중 하나이다."스콰 이어 (Squyres)가 수요일에 말했다.
"그들은 행성의 가장 원시적 인 빌딩 블록입니다"라고 그는 말했다. "그것들은 태양계 형성 초기부터 그리고 심지어 이전에 만들어진 물질들을 포함하고 있습니다. 혜성은 지구의 해양을위한 물의 원천이었고, 생명의 기원에 기여한 유기 분자의 원천이었습니다. "
67P / Churyumov-Gerasimenko 혜성에서 CAESAR 사명의 아티스트 개념. 크레딧 : NASA
CAESAR는 휘발성 물질과 비 휘발성 물질의 두 가지 유형을 검색하기 위해 touch-and-go 조작을 위해 혜성 67P에 접근합니다.
혜성이 태양에 가까워지면 물 얼음과 같은 얼어 붙은 휘발성 화합물이 가열되어 수십 마일의 먼지와 가스가 우주로 분출됩니다.
"혜성을 정말 특별하게 만드는 것은 그 밖의 모든 원시적 인 몸체와 구별되는 것이고 우리가 그들의 휘발성 구성 요소라고 부르는 것"이라고 Squyres는 말했다. "휘발성 유기 화합물 인 ices는 다른 종류의 유성체에는 존재하지 않습니다."
두 가지 유형의 샘플은 2038 년 11 월에 유타주에서 낙하산 보조 착륙으로 복귀 할 재진입 캡슐 내부의 다른 챔버로 분리 될 것입니다.
"인내심은이 사업에서 미덕"Squyres 고 말했다.
반환 용기는 2010 년 상륙 한 일본의 하야부사 소행성 샘플 반환 임무에 사용 된 설계를 기반으로 일본 항공 우주 탐사 국에 의해 제공 될 것입니다.
"물론, 비행 종료일은 실제로 선교의 시작일뿐입니다."스콰 이어가 말했다. "그것은 그 표본이 돌아 오면 선교 과학의 시작이며, 과학은 수십 년 동안 연장 될 것입니다."
Squyres는 67P / Churyumov-Gerasimenko 혜성으로 돌아가는 것은 선교 계획가에게 미리 목적지에서 무엇을 기대해야하는지에 대한 아이디어를 줄 것이라고 말했다.
"혜성에 가면, 우리는 이미 좋은지도를 가지고있는 대상으로 갈 것이기 때문에 엄청난 양의 위험 감소가 발생합니다."라고 Squyres는 말했습니다.
그는 "우리가 추 류모프 - 게라 시멘코 (Churyumov-Gerasimenko)에가는 이유는 그것이 우리 사명을 수행하는 방법에 관한 방대한 양의 정보를 우리에게 제공한다는 것"이라고 말했다. "Churyumov-Gerasimenko는 Rosetta 사의 임무에 의해 세부적으로 매핑되었으므로, 우리는 우리 우주선이 우리가 거기에 존재하는 조건에 맞게 특별히 설계 할 수 있습니다."
Squyres는 NASA가 개발 및 발사를 위해 CAESAR를 선택한다면 그가 도착한 지 약 14 년 후에도 화성에서 여전히 작동하는 Opportunity rover 임무에서 리드 과학자로서 사임 할 것이라고 말했다.
NASA의 과학 임무 담당관 인 Thomas Zurbuchen은 수요일 기자들에게 과학적, 기술적 장점을 토대로 Dragon과 CAESAR를 선정했다고 밝혔다.
"과학적이고 기술적 인 가능성을 모두 보여주는 엄격한 선발 과정의 승인은 물론 뛰어난 과학에 기반한 선교 개념을 선택했습니다."라고 Zurbuchen은 말했습니다.
4 월에 NASA에 제출 된 12 건의 제안은 National Academy of Sciences에서 제시 한 6 가지 주제에 중점을 두었습니다.
◾Comet Surface 표본 반환
◾ 음력 남극 - 아이 텐 켄 분지 샘플 돌아 가기
◾ 오션 월드 (타이탄 및 / 또는 엔 셀라 두)
◾Saturn 프로브
◾ 트로이 투어 및 랑데부
◾ Venus In Situ Explorer
2019 년에 선정 된 선임 임무는 850 억 달러의 비용 상한을 가지게 될 것입니다. 이것은 발사대 또는 운영비를 포함하지 않기 때문에 프로젝트의 총 예산을 10 억 달러 이상으로 끌어 올릴 수 있습니다.
미 항공 우주국 (NASA)은 2020 년 초에 다음 뉴 프론티어 (New Frontiers) 임무를위한 발사체를 선택할 것으로 예상됩니다.
우주국은 수요일의 삭감을하지 않은 두 개의 다른 제안에 대한 기술 연구에 자금을 지원할 계획이다.
토성의 위성 인 엔셀라두스 (Enceladus)에서 생물 신호 탐색을 위해 ELSAH라는 로봇 임무를 보내는 제안은 NASA의 자금 지원을 추가로 받음으로써 생명 탐지를위한 엄격한 오염 통제를 달성 할 수있는 방법을 개발할 예정이다. VICI 제안에 참여한 과학자들 - Venus에 대한 쌍무 - 착륙 임무 -는 또한 지구의 극심한 기압과 온도에 견딜 수있는 기술을 발전시키는 데 도움을 줄 것입니다.
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