Dragonfly (rymdfarkost)

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 maj 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .
Trollslända
Trollslända
Kund NASA
Tillverkare Laboratoriet för tillämpad fysik
Operatör NASA och tillämpad fysiklaboratorium
Uppgifter Titan utforskning
lansera juni 2027  ( 2027-06 )
NSSDCA ID TROLLSLÄNDA
Specifikationer
Vikt 450 kg
Kraft 70 W
dragonfly.jhuapl.edu
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Dragonfly (översatt från  engelska  -  "trollslända") - ett projekt av en rymdfarkost och ett uppdrag med samma namn, som involverar landning av ett roterande flygplan Titan , Saturnus största satellit. Syftet med forskningen är att söka efter prebiotisk kemi och livsduglighet i olika områden av Titan, för vilka landaren måste vara kapabel till vertikal start och landning (VTOL) [1] [2] [3] .

Titan är unikt genom att dess yta innehåller kolväten i flytande form, varför det är av intresse för forskning inom området astrobiologi och abiogenes [1] . Uppdraget föreslogs av Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i april 2017 som en del av NASA :s New Frontier Program . I december 2017 blev uppdraget en finalist i tävlingen och valdes ut (tillsammans med CAESAR-uppdraget) från tolv förslag för den fjärde etappen av New Frontier [4] [5] [6] . Den 27 juni 2019 valde NASA projektet som vinnare [7] [8] . Uppskjutningen av rymdfarkosten från jorden är planerad till juni 2027, ankomst till Saturnus och nedstigning till Titans yta förväntas 2036, varefter rymdfarkosten kommer att kunna arbeta på Titan i mer än två och ett halvt år [9] [10] [11] .

Översikt

Rymdfarkosten Dragonfly kommer att landa på Titan, där den kommer att söka efter mikrobiellt liv och studera satellitens livsduglighet , prebiotisk kemi på olika platser på Titan. Enheten kommer att kunna utföra kontrollerade flygningar, såväl som vertikala starter och landningar. Apparatens generator kommer att köras på radioaktiva isotoper . Uppdraget innebär flygningar av apparaten till olika områden på Titans yta, följt av insamling och analys av prover [12] [13] .

På grund av närvaron av flytande kolväten på ytan och eventuellt vatten under ytan på Titan kunde den så kallade ursoppan ha bildats där , i samband med vilken denna Saturnus satellit är av stort intresse för astrobiologer [14] .

Historik

Den första idén för Dragonfly-uppdraget kom till i slutet av 2015 under ett middagssamtal mellan forskarna Jason W. Barnes från University of Idaho och Ralph D. Lorenz från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory [15] . Elizabeth Turtle , en planetforskare vid Applied Physics Laboratory vid Johns Hopkins University [13] blev den vetenskapliga ledaren för projektet . Uppdragskonceptet är baserat på tidigare utvecklingar som övervägde möjligheten av flygnavigering på Titan, inklusive 2007 års Titan Explorer [16] studie , som föreslog uppskjutning av en luftballong ( TSSM ) [17] eller ett flygplan ( AVIATR ) [ 12] på Titan . Konceptet med Dragonfly-uppdraget involverar användningen av ett fordon med flera rotorer [18] för att flytta forskningsinstrument till olika delar av Titan och studera detaljerna om ytan, atmosfären och geologin på Saturnus måne.

Uppdraget föreslogs av Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i april 2017 som en del av NASA :s New Frontier Program . I december 2017 blev uppdraget finalist i tävlingen och valdes ut (tillsammans med CAESAR- uppdraget ) från tolv förslag för den fjärde etappen av New Frontier. Den 27 juni 2019 valde NASA Dragonfly-uppdraget, varefter utvecklingen, den detaljerade designen och konstruktionen av fordonet kommer att börja med en förväntad lansering 2027 som en del av det fjärde uppdraget av New Frontier- programmet [19] [20] [ 7] [21] .

Finansiering och utveckling

Fram till slutet av 2018 fick uppdragsprojekten CAESAR och Dragonfly 4 miljoner dollar var för ytterligare mer detaljerad studie [20] . Efter att ha valt Dragonfly-uppdraget började designen, utvecklingen och konstruktionen av enheten, och lanseringen kommer att genomföras 2027 [19] [20] [7] [10] . Detta uppdrag kommer att vara det fjärde under New Frontiers- programmet.

Vetenskapliga uppgifter

År 2005 erhöll den europeiska rymdorganisationens Huygens landare vissa data om sammansättningen av Titans atmosfär och yta. Således upptäckte sonden toliner [22] som är en blandning av kolväten ( organiska ämnen ) i atmosfären och på ytan av Titan [23] [24] . På grund av Titans täta atmosfär förblir den exakta kemiska sammansättningen, inklusive innehållet av vissa kolväten på den, okänd, vilket kräver studier av nedstigningsfordonet i olika zoner på dess yta [25] .

Av störst intresse för forskning är platser på Titan, där vatten på grund av smältning eller kryovulkanism uppstår i flytande form och reagerar med organiska föreningar. Dragonfly skulle kunna, om den inkarnerades, utforska olika zoner på Titans yta i jakt på prebiotisk kemi och biosignaturer baserade på vatten eller kolväten [1] .

Robert Zubrin tror att Titan har de nödvändiga förutsättningarna för att stödja mikrobiellt liv : "Definitivt är Titan den mest gästvänliga utomjordiska världen i hela vårt solsystem för mänsklig kolonisering" [26] . Titans atmosfär innehåller kväve och metan , och flytande metan finns också på ytan av Saturnus måne. Det är möjligt att det även finns flytande vatten och ammoniak under Titans yta, som kan föras upp till ytan genom kryovulkanisk aktivitet [27] .

Den 19 juli 2021 publicerades Science Goals and Objectives for Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander [28] i The Planetary Science Journal , där författarna, ledda av Dragonflys biträdande projektledare Jason Barnes från University of Idaho, gav en godkänd lista över vetenskapliga mål för ortokopter [29] :

Design och konstruktion

Enligt projektet är Dragonfly ett flygplan med roterande vingar . Efter att ha sjunkit till ytan ska den fungera som en stor quadcopter med dubbla propellrar, det vill säga en oktokopter [12] . Denna propellerkonfiguration gör att fordonet kan röra sig även om en propeller eller motor tappas bort [12] . Varje skruv blir cirka 1 meter i diameter [12] . Enheten kommer att kunna röra sig med en hastighet av cirka 36 km/h och stiga till en höjd av upp till 4 km [12] .

Energin som krävs för att sväva i luften med en liknande massa på Titan är 38 gånger mindre än på jorden [30] på grund av den tätare atmosfären och låga gravitationen [1] . Titans atmosfär är fyra gånger tätare än jordens, och gravitationen är cirka 15 % av jordens, vilket gör Titan lättare att flyga. Å andra sidan finns det ett antal faktorer som komplicerar uppdraget, man måste ta hänsyn till låga driftstemperaturer, som är ca -180°C vid ytan, samt svagt ljus [17] . Dragonfly kommer att kunna täcka avsevärda avstånd, driven av ett batteri som laddas upp av en radioisotop termoelektrisk generator ( MMRTG ) på natten [31] . Radioisotop termoelektrisk generator MMRTG omvandlar termisk energi från det naturliga sönderfallet av radioisotoper till elektrisk energi [12] . På en enda batteriladdning kommer enheten att kunna flyga i flera timmar, övervinna flera tiotals kilometer, varefter den laddas om [1] . Under flygningen kommer enhetens sensorer att registrera nya möjliga platser för forskning.

Enligt preliminära uppskattningar och simuleringar kan Dragonfly-apparatens massa vara 450 kg (990 pund). Apparaten kommer att förses med en värmesköld med en diameter på 3,7 m [12] , samt två borrar för provtagning (en för varje landningsskida) och efterföljande analys i en masspektrometer [12] .

På natten, som varar cirka 8 jorddagar på Titan, kommer enheten att vara på ytan [12] . Vid denna tidpunkt kommer han att kunna samla in och analysera jordprover, genomföra seismologiska studier, meteorologisk övervakning och mikroskopisk fotografering av området med hjälp av LED-belysning, som på enheterna Phoenix och Curiosity [12] .

Påstådd vetenskaplig utrustning

Landningspunkt

Det är planerat att landningsplatsen för Dragonfly-rotorcraften kommer att vara Shangri-La- regionen [32] , belägen nära ekvatorn och 700 km norr om Huygens landningsplats. Dragonfly kommer att behöva utforska detta område genom en serie flygningar (upp till 8 km vardera) och analys av ytprover. Sedan planeras en flygning mot kratern Selk , där det tidigare kan ha funnits flytande vatten. Den totala längden på enhetens flygningar kan överstiga 175 km [32] .

Se även

Anteckningar

  1. 1 2 3 4 5 Dragonfly: Utforska Titans prebiotiska organiska kemi och boende  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . USRA Houston. Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 5 april 2018.
  2. Dragonfly: Titan Rotorcraft  Lander . Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (2017). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 20 september 2017.
  3. Redd, Nola Taylor 'Dragonfly ' Drönare kunde utforska Saturn Moon Titan  . Space.com (25 april 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 25 april 2017.
  4. NASA investerar i konceptutveckling för uppdrag till kometen, Saturn Moon Titan  (engelska)  (otillgänglig länk - historia ) . Utforskning av NASAs solsystem.
  5. Dragonfly And CAESAR: NASA Greenlights Concepts for Missions to Titan and Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . Science 2.0 (20 december 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 24 januari 2018.
  6. NASA kommer att skicka en "kärnhelikopter" till Titan och återvända till den "sovjetiska" kometen . RIA.ru (20 december 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 1 januari 2018.
  7. 1 2 3 Edward Helmore och byråer. Nasa skickar Dragonfly-drönare för att utforska Titan, Saturnus största  måne . The Guardian (27 juni 2019). Hämtad 28 juni 2019. Arkiverad från originalet 28 juni 2019.
  8. NASA skickar Dragonfly för att söka efter liv på Saturnus måne Titan . Tass.ru (28 juni 2019). Hämtad 27 juni 2019. Arkiverad från originalet 27 juni 2019.
  9. Flygtekniker som utvecklar drönare för NASAs konceptuppdrag till  Titan . Pennsylvania State University (9 januari 2018). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 7 november 2019.
  10. 1 2 Dragonfly Launch Flyttad till 2027  . NASA (25 september 2020). Hämtad 29 september 2020. Arkiverad från originalet 27 september 2020.
  11. NASA New Frontiers 5: Tredje gemenskapsmeddelande - SpaceRef
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Dragonfly: A Rotorcraft Lander Concept for Scientific Exploration at Titan (PDF)  (  otillgänglig länk) . Johns Hopkins APL Technical Digest (2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 22 december 2017.
  13. 1 2 NASA väljer Johns Hopkins APL-ledd uppdrag till Titan för vidareutveckling  . Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (21 december 2017). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 26 april 2018.
  14. ↑ Dragonfly : Utforska Titans yta med en New Frontiers Relocatable Lander  American Astronomical Society, DPS möte #49, id.219.02. (2017). 
  15. Dragonfly APL TechDigest (PDF)  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . JHUAPL.edu. Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 22 december 2017.
  16. Titan Explorer - Flagship Study (PDF)  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . NASA och APL (2008). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 1 februari 2017.
  17. 1 2 Montgolfiere Aerobots for Titan (PDF)  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . NASA:s Jet Propulsion Laboratory. Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 22 december 2016.
  18. Langelaan JW et al. (2017) Proc. Aerospace Conf. IEEE.
  19. 1 2 Spacewatch: drönare som inte är den här världen med en Titanic-uppgift  framför sig . The Guardian (21 december 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 13 juli 2019.
  20. 1 2 3 Chang, Kenneth Finalister i NASA:s rymdfarkosttävlingar: En drönare på Titan och en  kometjagare . New York Times (19 november 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 13 juli 2019.
  21. ↑ NASA:s trollslända kommer att flyga runt Titan och letar efter ursprung, tecken liv  . NASA.gov (27 juni 2019). Hämtad 27 juni 2019. Arkiverad från originalet 28 juni 2019.
  22. Vad i hela världen är toliner?  (engelska) . Planetary.org (23 juli 2015). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 13 januari 2020.
  23. Jätte tropisk sjö hittad på Saturn Moon Titan  (engelska)  (otillgänglig länk - historia ) . Space.com (13 juni 2012).
  24. Nya bilder från Huygens-sonden: kustlinjer och kanaler, men en tydligen torr  yta . Planetary.org (15 januari 2005). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 30 mars 2018.
  25. Williams, Matt Dragonfly föreslog till NASA som vågat New Frontiers uppdrag till  Titan . Universum idag (25 augusti 2017). Hämtad 25 januari 2018. Arkiverad från originalet 13 juli 2019.
  26. Robert Zubrin, Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization , avsnitt: Titan, s. 163-166, Tarcher/Putnam, 1999, ISBN 978-1-58542-036-0
  27. Robert Zubrin, The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , s. 146, Simon & Schuster/Touchstone, 1996, ISBN 978-0-684-83550-1
  28. Vetenskapsmål och mål för Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander . The Planetary Science Journal (2021-07-19). Hämtad 29 oktober 2021. Arkiverad från originalet 17 augusti 2021.
  29. Planetforskare identifierar drönarmål på Titan . N+1 (2021-08-13). Hämtad 29 oktober 2021. Arkiverad från originalet 29 oktober 2021.
  30. R. Lorenz, "Titan Here We Come!", New Scientist, 15 juli 2000.
  31. Utforskning efter Cassini av Titan: Vetenskapens motivering och uppdragskoncept (PDF  ) . Journal of the British Interplanetary Society (2000). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 25 januari 2020.
  32. 1 2 NASA:s trollslända kommer att flyga runt Titan och letar efter ursprung, tecken på  liv . NASA.gov (27 juni 2019). Hämtad 27 juni 2019. Arkiverad från originalet 2 maj 2021.

Länkar