Семінар планетознавців «Planetary Science Vision 2050 Workshop» відбувся 27 лютого — 1 березня поточного року в штаб-квартирі NASA. Під час презентацій, виступів і панельних дискусій його учасники поділилися з міжнародним співтовариством своїми планами на майбутні перспективи освоєння космосу. Серед найамбітніших з них була пропозиція вивчити Титан, використовуючи повітряний дослідник і посадковий модуль.
Зважаючи на успіх місії Cassini-Huygen, цей план передбачає використання повітряної кулі, яка буде досліджувати поверхню Титана з малої висоти, а також всюдихід в стилі місії Mars Pathfinder— для дослідження поверхні. Мета місії — вивчення багатства органічних складових атмосфери, яка є унікальним природним середовищем для науковців. Попередні дослідження неоднозначно дали зрозуміти, що на поверхні супутника і в його атмосфері присутня велика кількість органічних сполук і всієї пребіотичної хімії, необхідної для функціонування життя.
Арт-концепція посадки зонда Huygens на Титан. Фото з сайту www.universetoday.com.
Презентація під назвою «Повітряна мобільність: ключ до вивчення хімічного розмаїття Титана» (Aerial Mobility: The Key to Exploring Titan’s Rich Chemical Diversity), відбулася під головуванням Ральфа Лоренца (Ralph Lorenz) з Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) та співголів Елізабет Tуртль (Elizabeth Turtle) (також APL) і Джейсона Барнса (Jason Barnes) — факультет фізики в університеті штату Айдахо. Як пояснила Tуртль, Титан вельми цікавий для місії наступного покоління: «Титан має велику цінність як науковий об’єкт в силу того, що його надзвичайно багата і складна органічна хімія може бути джерелом знань про хімічні взаємодії, які могли мати місце на Землі (і в інших місцях?), сприяючи зародженню і розвитку життя. Крім того, Титан не тільки встиг завести внутрішній водний океан, але й мав дуже потрібні супутні умови для тісної взаємодії органічного матеріалу з рідкою водою на поверхні, наприклад, ударні кратери і, можливо, кріовулканічні виверження. Поєднання органічного матеріалу з рідкою водою, зазвичай, збільшує астробіологічний потенціал».
З огляду на ці причин, дослідження Tитана були аж надто серйозною науковою метою протягом багатьох десятиліть. Єдине питання полягає в тому, який шлях був би найкращим для вивчення унікального довкілля Титана. Під час попередніх сезонних обстежень — таких, як Campaign Strategy Working Group (CSWG), по пребіотичній хімії в зовнішній Сонячній системі, де Лоренц був одним із співавторів, висловлювалось припущення, що великі перспективи має варіант використання мобільного літального апарату (наприклад, дирижабля або повітряної кулі).
Проте, такий транспортний засіб малоефективний для вивчення метанових озер, які є однією з найцікавіших особливостей супутника, оскільки вони найперспективніші для вивчення пребіотичної хімії. Ба більше, повітряний варіант не дає можливості проводити місцевий хімічний аналіз поверхні — в чому були вельми спритними марсоходи Spirit, Opportunityта Curiosity, результати досліджень яких виявилися надзвичайно цікавими.
Перспективний космічний апарат TALISE (Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer), розроблений вченими Європейського космічного агентства) — зліва; праворуч проект NASA Titan Mare Explorer (TiME). Фото з сайту www.universetoday.com.
Водночас Лоренц і його колеги вивчили концепції для розвідки вуглеводневих морів Титана з використанням капсули TiME. Як один з кількох фіналістів проведеного вченими NASA конкурсу Discovery 2010, ця концепція пропонує розробити в найближче десятиріччя морського робота для досліджень Титана.Він буде вивчати метанові озера, щоб дізнатися більше про метановий цикл і пошук ознак органічного життя.
Хоча така пропозиція була б економічно ефективною і сама собою указує на деякі дуже цікаві можливості для виконання досліджень, проте вона також не бездоганна і має деякі обмеження. Наприклад, протягом 2020—2030 років, у північній півкулі Титана буде зимовий сезон; при цьому зв’язок космічного апарата із Землею буде неможливим, технічні умови передачі спостережної інформації на земні приймальні антени не дозволять виконати повноцінний цикл досліджень. Окрім того, повітряний дослідник не зможе провести розвідку поверхні Титана.
Існують інші перспективні проекти досліджень Титана, серед них вивчення розвинутої хімічної еволюції Титана, зокрема його дюнних пісків. Як у районах з потужним вітровими потоками, в цих областях спостерігається, ймовірно, велике розмаїття зразків осадових матеріалів з усіх регіонів супутника, зокрема, можна сподіватися на можливе виявлення порід в широкому віковому діапазоні. Аналогічно тому, як місце посадки космічного апарата Mars Pathfinder було обрано з міркувань можливості збору в цьому місці великої колекції зразків поверхневого покрову, схожа процедура може бути застосована і цьому випадку — при виборі оптимального місця посадки.
Отже, Лоренц і його колеги виступили за тип місії, яка була визначена проектом 2007 Flagship Study, тобто підтримали ідею використання повітряної кулі Montgolfière для регіональної розвідки і Pathfinder-подібного спускного апарата. Це дало б можливість докладно вивчати поверхню, що неможливо робити з орбіти (через щільну атмосферу), а також вивчити хімію поверхні й внутрішню будову супутника.
Таким чином, у той час, коли повітряна куля буде збирати з високою роздільною здатністю географічні дані Титана, спусковий апарат міг би виконати сейсмологічні обстеження щодо товщини льоду підповерхневого водяного океану. Проте, посадкова місія буде обмежена можливістю космічного апарата швидко подорожувати по поверхні супутника (тобто його мобільністю). Для ліквідації цієї вади проекту варто використати декілька спускних апаратів або один переміщуваний — це найкращий варіант.
Арт-концепція можливої структури підземних водних резервуарів на Титані. Фото з сайту www.universetoday.com.
«Потенційними цілями є області, де ми можемо дослідити тверді матеріали, склад яких до цих пір невідомий, піскові дюни Титана», ― поділився своїми міркуваннями Туртль. «Для визначення їх складу потрібний детальний аналіз на місці. Озера і моря також дуже цікаві, але найближчі перспективні місії (які будуть потенційно можливі для проведення в 2030-х роках) припадають на зимові сезони на Титані (в нічній темряві). Таким чином, з проведенням таких цікавих досліджень доведеться чекати до 2040-х років».
Своєю чергою, деякі інші проблеми, про які не говорили на семінарі «Planetary Science Vision 2050 Workshop», вимагають зміни і деталізації концепції.Замість використання повітряної кулі і спускних апаратів можна задіяти концептуально новітню транспортну систему — чотири-роторний всюдихід. Такий транспортний засіб здатний використати надані природою особливості атмосфери Титана — її високу щільність і низьку гравітацію — для отримання зразків і визначення складу поверхні в різних геологічних умовах.
Оновлені мапи Титана, створені на основі результатів використання підсистеми наукової візуалізації апарата Cassini. Фото з сайту www.universetoday.com.
Модифікована концепція передбачає також використання останніх досягнень в галузі новітніх технологій, зокрема тих, що стосуються сучасних систем управління і конструкцій безпілотних літальних апаратів. Крім цього, застосування квадрокоптера дозволить відмовитися від використання хімічних джерел живлення бортових наукових приладів, що сприяє значному збільшенню терміну служби.
Ці та інші концепції для вивчення супутника Сатурна Титана впевнено набирають обертів. З огляду на численні таємниці цього світу — надлишок водного льоду, пребіотична хімія, метановий цикл, підповерхневий океан, який, ймовірно, може бути ідеальним пребіотичним середовищем — це, безумовно, надзвичайно популярний об’єкт для наукових досліджень.
За інф. з сайту www.universetoday.com підготував Георгій Ковальчук
