El 20 de desembre de 2017, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) dels Estats Units va decidir la nova direcció del seu programa anomenat New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, cap de la direcció científica de la NASA, va parlar sobre els plans de l'agència espacial en una conferència de premsa. Segons ell, la propera estació espacial automàtica en el marc del programa New Frontiers anirà a Titan (un satèl·lit de Saturn) o al cometa Churyumov-Gerasimenko. A quin d'aquests dos objectes espacials anirà l'estació espacial automàtica només es coneixerà el 2019.
En el cas que els especialistes de la NASA opten per un cometa, l’agència li enviarà una nau espacial que haurà de prendre mostres de la seva superfície i enviar-les a la Terra. Aquest projecte finalista es diu CAESAR. L’objectiu principal d’aquesta missió és recollir compostos orgànics per entendre com els cometes podrien contribuir a l’origen de la vida al nostre planeta. Val a dir que la sonda Philae, lliurada a la seva superfície per l’estació europea Rosetta, ja ha aterrat al cometa Churyumov-Gerasimenko. No obstant això, la sonda va aconseguir transmetre només telemetria a la Terra, després de la qual es va perdre la connexió amb el dispositiu. A finals de setembre de 2016, l'estació de Rosetta va ser desorbitada i enviada a xocar amb un cometa.
En cas que l’opció de la NASA es faci a favor de Tità, la nau espacial Dragonfly s’enviarà a la seva superfície, que ja s’ha anomenat helicòpter nuclear, però exteriorment semblarà més un quadrocòpter. La libèl·lula haurà d’escanejar la superfície de Tità per tal de determinar de què està feta exactament i com es disposa. A més, l’helicòpter espacial haurà de respondre a la pregunta: quines són les condicions atmosfèriques d’aquest satèl·lit de Saturn. Especialistes de l'agència espacial nord-americana creuen que a Tità poden existir formes de vida extraterrestres.
Titani en colors naturals (imatge "Cassini")
Els finalistes del concurs per al millor projecte de missió espacial en el marc del programa d’exploració del sistema solar New Frontiers van ser dos equips de desenvolupament, un total de 12 candidats van participar al concurs. Tots dos projectes sonats anteriorment rebran aproximadament 4 milions de dòlars a l'any per conèixer els detalls i el concepte. Han de finalitzar els seus programes el juliol del 2019, després d’haver estudiat tots els riscos possibles de les seves missions, i després presentar una proposta final. El projecte del guanyador es llançarà a finals del 2025. El desenvolupament de cadascuna de les missions requerirà aproximadament 850 milions de dòlars, el projecte del guanyador rebrà aquesta quantitat de la NASA i l’agència també cobrirà tots els costos del llançament de la nau espacial guanyadora a l’espai, aproximadament uns altres 150 milions de dòlars.
Com assenyalen els experts, el "preu" anunciat suposa aproximadament el doble del cost de les missions espacials "lleugeres" en el marc d'un altre programa - Discovery, així com 2-4 vegades menys que el pressupost de les estacions robotitzades "insígnies" i de l'espai de la NASA telescopis. El pressupost anunciat permet col·locar a les sondes un conjunt d’instruments bastant gran i extens, així com fonts d’energia de radioisòtops de llarga vida, però en termes de les seves capacitats i vida útil, aquestes sondes seran encara inferiors a insígnies com Cassini, Galileo i Viatgers.
Val a dir que, com a part del programa New Frontiers, l'agència espacial nord-americana ja ha completat tres missions reeixides. Així doncs, la sonda Juno estudia l’òrbita de Júpiter, la sonda New Horizons es dirigeix actualment cap a Plutó i OSIRIS-REx està volant cap a l’asteroide per tal de prendre mostres de la seva superfície. Segons Thomas Zurbuchen, l'agència encara no ha pres cap decisió sobre quins vehicles de llançament s'utilitzaran per llançar una missió concreta. Al mateix temps, va expressar la seva confiança que en el moment en què comencin els treballs de creació de les estacions i sondes necessàries, el coet pesat SLS, així com els "camions pesats" espacials privats, estaran preparats per llançar una nova generació de sondes interplanetàries americanes.
Helicòpter nuclear a Tità - Missió DragonFly
“Tità és un cos celeste únic amb una atmosfera densa, llacs i mars reals d’hidrocarburs, un cicle de substàncies i un clima difícil. Esperem continuar el cas Cassini i Huygens per comprendre si hi ha tots els "maons de la vida" a la superfície de Tità i si hi pot existir vida. A diferència d'altres mòduls d'aterratge, la nostra "libèl·lula" podrà volar d'un lloc a un altre, movent-se centenars de quilòmetres ", va dir la cap de la missió DragonFly Elizabeth Turtle.
Comparació de les mides de la Terra, Tità (a la part inferior esquerra) i la Lluna
Tità és la lluna més gran de Saturn i la segona lluna més gran de tot el sistema solar (només la segona de la lluna de Júpiter, Ganímedes). A més, Tità és l’únic cos del sistema solar, a excepció de la Terra, per al qual s’ha demostrat l’existència estable de líquid a la seva superfície, i també l’únic satèl·lit del planeta que té una atmosfera densa. Tot això fa que Titan sigui un objecte molt atractiu per a diverses investigacions i estudis científics.
El diàmetre d’aquest satèl·lit de Saturn és de 5152 quilòmetres, un 50% més gran que el de la Lluna, mentre que Tità és un 80% més gran que el satèl·lit del nostre planeta en massa. A més, Tità és més gran que el planeta Mercuri. La força de la gravetat sobre Tità és aproximadament una setena part de la gravetat de la Terra. La superfície del satèl·lit es compon principalment de gel d’aigua i matèria orgànica sedimentària. La pressió a la superfície de Tità és aproximadament 1,5 vegades superior a la pressió a la superfície terrestre, la temperatura de l'aire a la superfície és de -170.. -180 graus centígrads. Tot i la temperatura bastant baixa, aquest satèl·lit es compara amb la Terra en les primeres etapes del seu desenvolupament. Per tant, els científics no exclouen la possibilitat de l'existència de les formes de vida més senzilles a Tità, en particular, als embassaments subterranis existents, les condicions en les quals poden ser molt més còmodes que a la seva superfície.
La libèl·lula, idea de científics de la Universitat Johns Hopkins, serà un lander versàtil equipat amb diverses hèlixs que li permetran enlairar-se i aterrar verticalment. En el futur, això permetrà a un helicòpter inusual explorar la superfície i l'atmosfera de Titan. “Un dels nostres principals objectius és investigar sobre els rius i llacs de metà. Volem entendre què passa a les seves profunditats ", va dir la líder de la missió Dragonfly, Elizabeth Turtle. “En general, la nostra tasca principal és donar llum al misteriós entorn del satèl·lit de Saturn, ric en química orgànica i prebiòtica. Al cap i a la fi, Titan avui és una mena de laboratori planetari, on seria possible estudiar reaccions químiques similars a les que podrien haver causat l’origen de la vida a la Terra ".
Un projecte com aquest, si guanya la competició el 2019, serà molt inusual i nou fins i tot per a la NASA. Gràcies a les seves dues funcions, el dispositiu Dragonfly podrà moure’s d’un lloc a un altre. La primera és la presència d’una central nuclear, que li proporcionarà energia durant molt de temps. El segon és un conjunt de diversos motors d’hèlix potents que poden elevar un vehicle pesat d’exploració a l’aire dens de Titan. Tot això fa que la libèl·lula sigui una mica similar als helicòpters o quadcòpters, amb l'única excepció que l'helicòpter nuclear espacial estarà dissenyat per funcionar en condicions molt més dures que a la Terra.
Helicòpter nuclear Libèl·lula a la superfície de Tità, il·lustració de la NASA
Els experts assenyalen que aquest dron serà completament subministrat amb energia produïda per un generador termoelèctric de radioisòtops (RTG). L'atmosfera bastant densa i gruixuda de Titan fa que qualsevol tecnologia per convertir l'energia solar en energia elèctrica sigui ineficaç, motiu pel qual l'energia nuclear es convertirà en la font bàsica d'energia de la missió. Un generador similar s’instal·la al rover Curiosity. Durant la nit, aquest generador podrà carregar completament les bateries del dron, cosa que ajudarà l’avió a realitzar un o diversos vols durant el dia, amb una durada total de fins a una hora.
Se sap que el conjunt d’eines Dragonfly està previst que inclogui: espectròmetres gamma que seran capaços d’estudiar la composició de la capa subterrània de Titan (aquest dispositiu ajudarà els científics a trobar proves de la presència d’un oceà líquid sota la superfície del satèl·lit); espectròmetres de masses per analitzar la composició isotòpica d’elements lleugers (com el nitrogen, el carboni, el sofre i altres); sensors geofísics i meteorològics que mesuraran la pressió atmosfèrica, la temperatura, la velocitat del vent i l'activitat sísmica; també tindrà càmeres per fer fotografies. La mobilitat de l '"helicòpter nuclear" li permetrà recollir ràpidament diverses mostres i realitzar les mesures necessàries.
En només una hora de vol, aquest dispositiu podrà recórrer una distància de 10 a 20 quilòmetres. És a dir, en un sol vol, el dron DragonFly podrà recórrer una distància superior a la que va poder fer el rover American Curiosity durant els seus 4 anys d’estada al planeta vermell. I durant tota la seva missió de dos anys, l '"helicòpter nuclear" podrà explorar una àrea bastant impressionant de la superfície de la lluna de Saturn. Gràcies a la presència d'una potent central elèctrica a bord, les dades del dispositiu, segons Turtle, es transmetran directament a la Terra.
Si el projecte guanya el concurs i rep l’aprovació final com a part del Programa d’exploració del sistema solar New Frontiers, la missió es llançarà a mitjan 2025. Al mateix temps, DragonFly arribarà a Titan només el 2034, on, amb un desenvolupament favorable dels esdeveniments, treballarà a la seva superfície durant diversos anys.
En el camí cap al cometa "soviètic": la missió CAESAR
La segona missió, que actualment reclama la victòria a la competició New Frontiers, pot ser la sonda CAESAR, la primera nau espacial de la NASA que pren mostres de substàncies volàtils i orgàniques de la superfície d’un cometa i després torna a la Terra. “Els cometes es poden anomenar els objectes més importants, però al mateix temps els menys estudiats del sistema solar. Els cometes contenen aquelles substàncies a partir de les quals es va "modelar" la Terra, i també van ser els principals proveïdors de matèria orgànica del nostre planeta. Què fa que els cometes siguin diferents d'altres cossos coneguts del sistema solar? L'interior dels cometes encara conté volàtils que eren presents al sistema solar en el moment del seu naixement ", va dir Steve Squires, cap de la missió CAESAR.
Una instantània del cometa Churyumov-Gerasimenko presa el 19 de setembre de 2014 amb la càmera Rosetta
Segons el cap del departament planetari de la NASA Jim Green, aquesta missió s’enviarà a un cometa molt ben estudiat, a les rodalies del qual ja ha visitat una altra sonda, parlem d’una missió europea anomenada Rosetta. El cometa amb l'índex 67P s'anomena "soviètic", ja que va ser descobert pels astrònoms soviètics. És un cometa de període curt amb un període orbital d’aproximadament 6 anys i 7 mesos. El cometa Churyumov-Gerasimenko va ser descobert a l’URSS el 23 d’octubre de 1969. Va ser descobert per l'astrònom soviètic Klim Churyumov a Kíev en plaques fotogràfiques d'un altre cometa: 32P / Komas Sola, que van ser preses per Svetlana Gerasimenko el setembre del mateix any a l'Observatori Alma-Ata (la primera imatge en què es va veure el nou cometa). era visible es va fer l'11 de setembre de 1969)). L’índex 67P significa que es tracta del 67è cometa obert de curt termini.
Es va trobar que el cometa Churyumov-Gerasimenko té una estructura porosa, el 75-78% del seu volum és nul. Al costat il·luminat del cometa, les temperatures oscil·len entre -183 i -143 graus centígrads. No hi ha cap camp magnètic constant al cometa. Segons les darreres estimacions, la seva massa és de 10.000 milions de tones (l’error de mesura s’estima en un 10%), el període de rotació és de 12 hores i 24 minuts. El 2014, mitjançant l’aparell Rosetta, els científics van poder trobar molècules de 16 compostos orgànics al cometa, quatre dels quals –acetona, propanal, isocianat de metil i acetamida– no s’havien trobat prèviament en els cometes.
Segons representants de l’agència espacial nord-americana, l’elecció de la missió CAESAR, que s’envia a un cometa ben estudiat, permetrà matar tres ocells d’una sola pedra; això fa que la missió sigui més segura, més barata i que també acceleri el seu llançament. Segons Squires, la instal·lació d’una càpsula per a la recollida i retorn del sòl d’un cometa a la Terra també tindrà un paper important. Aquesta càpsula va ser creada prèviament per l'agència espacial japonesa per a la sonda Hayabusa. "L'elecció d'aquesta càpsula s'explica pel fet que la missió CAESAR requeria una càpsula que continués contenint volàtils del cometa en forma congelada durant tot el vol, fins a tocar la superfície terrestre. La càpsula per a la sonda Hayabusa té un escut tèrmic que impedeix que s'escalfi fins a diversos centenars de graus centígrads, cosa que podria passar amb l'ús de les nostres tecnologies ", va assenyalar el científic nord-americà.
Possible vista de la sonda CAESAR, il·lustració de la NASA
Segons els plans de la NASA, es preveu que la sonda CAESAR estigui equipada amb un motor iònic. Arribarà a la superfície del cometa Churyumov-Gerasimenko amb relativa rapidesa. Mostres de la seva matèria, com espera Steve Squires, podrien ser a la Terra el 2038.
