เมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2017 องค์การการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) ได้ตัดสินใจเกี่ยวกับทิศทางเพิ่มเติมของโครงการที่เรียกว่า New Frontiers Thomas Tsurbuchen หัวหน้าคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ของ NASA กล่าวถึงแผนการของหน่วยงานอวกาศในงานแถลงข่าว ตามที่เขาพูด สถานีอวกาศอัตโนมัติถัดไปภายในกรอบของโครงการ New Frontiers จะไปที่ไททัน (ดาวเทียมของดาวเสาร์) หรือดาวหาง Churyumov-Gerasimenko วัตถุอวกาศทั้งสองชิ้นใดที่สถานีอวกาศอัตโนมัติจะไปเป็นที่รู้จักในปี 2019 เท่านั้น
ในกรณีที่ผู้เชี่ยวชาญของ NASA เลือกใช้ดาวหาง หน่วยงานจะส่งยานอวกาศไปที่นั่น ซึ่งจะต้องเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวของมันแล้วจึงส่งไปยังโลก โครงการที่เข้ารอบสุดท้ายนี้เรียกว่า CAESAR เป้าหมายหลักของภารกิจนี้คือการรวบรวมสารประกอบอินทรีย์เพื่อทำความเข้าใจว่าดาวหางสามารถมีส่วนทำให้เกิดชีวิตบนโลกของเราได้อย่างไร เป็นที่น่าสังเกตว่าโพรบ Philae ซึ่งส่งไปยังพื้นผิวโดยสถานี Rosetta ของยุโรปได้ลงจอดบนดาวหาง Churyumov-Gerasimenko แล้ว อย่างไรก็ตาม โพรบสามารถส่งข้อมูลทางไกลไปยังโลกได้เท่านั้น หลังจากนั้นการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ก็ขาดหายไป ณ สิ้นเดือนกันยายน 2559 สถานีโรเซตตาถูกยกเลิกและส่งไปชนกับดาวหาง
ในกรณีที่ NASA เลือกใช้ Titan มากกว่า ยานอวกาศ Dragonfly จะถูกส่งไปยังพื้นผิวของมัน ซึ่งถูกเรียกว่าเฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์แล้ว แต่ภายนอกจะดูเหมือนเครื่องบิน Quadrocopter แมลงปอจะต้องสแกนพื้นผิวของไททันเพื่อดูว่ามันทำมาจากอะไรและจัดเรียงอย่างไร นอกจากนี้ เฮลิคอปเตอร์อวกาศยังต้องตอบคำถาม: สภาพบรรยากาศบนดาวเทียมของดาวเสาร์ดวงนี้เป็นอย่างไร ผู้เชี่ยวชาญจากหน่วยงานอวกาศของอเมริกาเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตนอกโลกอาจมีอยู่บนไททัน
ไทเทเนียมสีธรรมชาติ (ภาพ "Cassini")
ผู้เข้ารอบสุดท้ายของการแข่งขันสำหรับโครงการภารกิจอวกาศที่ดีที่สุดภายใต้กรอบของโครงการสำรวจระบบสุริยะ New Frontiers คือทีมพัฒนา 2 ทีม มีผู้สมัครเข้าร่วมการแข่งขันทั้งหมด 12 คน ทั้งสองโครงการที่กล่าวไว้ข้างต้นจะได้รับเงินประมาณ 4 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปีสำหรับรายละเอียดและแนวคิด พวกเขาต้องทำให้โปรแกรมเสร็จสิ้นภายในเดือนกรกฎาคม 2019 โดยได้ศึกษาความเสี่ยงที่เป็นไปได้ทั้งหมดจากภารกิจของพวกเขา แล้วจึงเสนอข้อเสนอขั้นสุดท้าย โครงการของผู้ชนะจะเปิดตัวในปลายปี พ.ศ. 2568 การพัฒนาแต่ละภารกิจจะต้องใช้เงินประมาณ 850 ล้านดอลลาร์ โครงการของผู้ชนะจะได้รับเงินจำนวนนี้จาก NASA และหน่วยงานจะครอบคลุมค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการส่งยานอวกาศที่ชนะไปในอวกาศด้วย - อีกประมาณ 150 ล้านดอลลาร์
ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า "ป้ายราคา" ที่ประกาศนั้นมีค่าใช้จ่ายประมาณสองเท่าของค่าใช้จ่ายของภารกิจอวกาศ "เบา" ภายในกรอบของโปรแกรมอื่น - Discovery เช่นเดียวกับงบประมาณของสถานีหุ่นยนต์ "เรือธง" และพื้นที่ของ NASA 2-4 เท่า กล้องโทรทรรศน์ งบประมาณที่ประกาศไว้ช่วยให้สามารถวางชุดเครื่องมือที่มีขนาดใหญ่และกว้างขวางบนโพรบได้ เช่นเดียวกับแหล่งพลังงานไอโซโทปรังสีที่มีอายุการใช้งานยาวนาน แต่ในแง่ของความสามารถและอายุขัย โพรบเหล่านี้ยังคงด้อยกว่าเรือธงอย่างแคสสินี กาลิเลโอ และ นักเดินทาง
เป็นที่น่าสังเกตว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ New Frontiers หน่วยงานอวกาศของสหรัฐได้ทำภารกิจที่ประสบความสำเร็จไปแล้วสามภารกิจ ดังนั้นยานสำรวจจูโนจึงกำลังศึกษาวงโคจรของดาวพฤหัสบดี ยานอวกาศ New Horizons กำลังมุ่งหน้าไปยังดาวพลูโต และ OSIRIS-REx กำลังบินไปยังดาวเคราะห์น้อยเพื่อเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวของมันตามคำกล่าวของ Thomas Zurbuchen หน่วยงานยังไม่ได้ตัดสินใจว่าจะใช้ยานเกราะชนิดใดในการเปิดตัวภารกิจเฉพาะ ในเวลาเดียวกันเขาแสดงความมั่นใจว่าเมื่อถึงเวลาที่งานเริ่มต้นในการสร้างสถานีและยานสำรวจที่จำเป็นจรวดหนัก SLS รวมถึง "รถบรรทุกหนัก" พื้นที่ส่วนตัวจะพร้อมที่จะเปิดตัวยานสำรวจอวกาศอเมริกันรุ่นใหม่.
เฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์บนไททัน - ภารกิจ DragonFly
“ไททันเป็นเทห์ฟากฟ้าที่มีเอกลักษณ์ซึ่งมีบรรยากาศหนาแน่น ทะเลสาบ และทะเลไฮโดรคาร์บอนที่แท้จริง วัฏจักรของสาร และสภาพอากาศที่ยากลำบาก เราคาดว่าจะดำเนินการต่อในคดี Cassini และ Huygens เพื่อที่จะเข้าใจว่ามี "อิฐแห่งชีวิต" อยู่บนพื้นผิวของไททันหรือไม่และสิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้หรือไม่ แตกต่างจากโมดูลการลงจอดอื่น ๆ "แมลงปอ" ของเราสามารถบินได้จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งซึ่งเคลื่อนที่ได้หลายร้อยกิโลเมตร "- บอกหัวหน้าภารกิจ DragonFly Elizabeth Turtle
เปรียบเทียบขนาดโลก ไททัน (ล่างซ้าย) และดวงจันทร์
ไททันเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์และเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะทั้งหมด (รองจากแกนีมีดของดาวพฤหัสบดีเท่านั้น) นอกจากนี้ ไททันยังเป็นวัตถุเพียงตัวเดียวในระบบสุริยะ ยกเว้นโลก ซึ่งได้รับการพิสูจน์การมีอยู่ของของเหลวบนพื้นผิวอย่างมั่นคง และเป็นดาวเทียมดวงเดียวในโลกที่มีชั้นบรรยากาศหนาแน่น ทั้งหมดนี้ทำให้ไททันเป็นวัตถุที่น่าสนใจมากสำหรับการวิจัยและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ
เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเทียมดาวเสาร์ดวงนี้อยู่ที่ 5152 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าของดวงจันทร์ 50% ในขณะที่ไททันมีขนาดใหญ่กว่าดาวเทียมมวลสารประมาณ 80% นอกจากนี้ ไททันยังมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธอีกด้วย แรงโน้มถ่วงบนไททันนั้นประมาณหนึ่งในเจ็ดของแรงโน้มถ่วงโลก พื้นผิวของดาวเทียมประกอบด้วยน้ำแข็งน้ำและสารอินทรีย์ตะกอนเป็นหลัก ความดันที่พื้นผิวของไททันนั้นสูงกว่าความดันที่พื้นผิวโลกประมาณ 1.5 เท่า อุณหภูมิอากาศที่พื้นผิวคือ -170.. -180 องศาเซลเซียส แม้จะมีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ แต่ดาวเทียมดวงนี้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับโลกในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงไม่ละเว้นความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายที่สุดบนไททัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในอ่างเก็บน้ำใต้ดินที่มีอยู่ สภาพที่สบายกว่าบนพื้นผิวของมันมาก
Dragonfly ซึ่งเป็นผลิตผลของนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins จะเป็นเครื่องบินลงจอดเอนกประสงค์ที่มีใบพัดหลายใบพัดเพื่อให้สามารถบินขึ้นและลงจอดในแนวตั้งได้ ในอนาคต สิ่งนี้จะทำให้เฮลิคอปเตอร์ที่ไม่ธรรมดาสามารถสำรวจพื้นผิวและบรรยากาศของไททันได้ “เป้าหมายหลักประการหนึ่งของเราคือการทำวิจัยเกี่ยวกับแม่น้ำมีเทนและทะเลสาบ เราต้องการทำความเข้าใจกับสิ่งที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของพวกเขา” - หัวหน้าหัวหน้าภารกิจแมลงปอเอลิซาเบ ธ เทอร์เทิลกล่าว “โดยทั่วไป ภารกิจหลักของเราคือทำให้กระจ่างเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมลึกลับของดาวเทียมของดาวเสาร์ ซึ่งอุดมไปด้วยเคมีอินทรีย์และพรีไบโอติก ท้ายที่สุด ไททันในปัจจุบันเป็นห้องปฏิบัติการของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นไปได้ที่จะศึกษาปฏิกิริยาเคมีที่คล้ายคลึงกับปฏิกิริยาที่อาจก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตบนโลก"
โครงการแบบนี้ถ้าชนะการแข่งขันในปี 2019 จะเป็นเรื่องแปลกใหม่และแปลกใหม่แม้แต่กับ NASA ด้วยคุณสมบัติทั้งสองของมัน อุปกรณ์ Dragonfly จึงสามารถย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ ประการแรกคือการมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งจะให้พลังงานเป็นเวลานานมาก ประการที่สองคือชุดของมอเตอร์ใบพัดทรงพลังหลายตัวที่สามารถยกยานสำรวจขนาดใหญ่ขึ้นสู่อากาศที่หนาแน่นของไททัน ทั้งหมดนี้ทำให้แมลงปอคล้ายกับเฮลิคอปเตอร์หรือเฮลิคอปเตอร์สี่ใบพัด ยกเว้นอย่างเดียวว่าเฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์ในอวกาศจะได้รับการออกแบบให้ทำงานในสภาวะที่รุนแรงกว่าบนโลกมาก
เฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์ แมลงปอ บนพื้นผิวของไททัน ภาพประกอบของ NASA
ผู้เชี่ยวชาญทราบว่าโดรนนี้จะได้รับพลังงานอย่างเต็มที่จากเครื่องกำเนิดความร้อนด้วยความร้อนด้วยไอโซโทปไอโซโทป (RTG) บรรยากาศที่ค่อนข้างหนาแน่นและหนาแน่นของไททันทำให้เทคโนโลยีใดๆ ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าไม่ได้ผล ซึ่งเป็นสาเหตุที่พลังงานนิวเคลียร์จะกลายเป็นแหล่งพลังงานพื้นฐานสำหรับภารกิจ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คล้ายกันได้รับการติดตั้งบนรถแลนด์โรเวอร์ Curiosity ในช่วงกลางคืน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวจะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ของโดรนได้อย่างเต็มที่ ซึ่งจะช่วยให้เครื่องบินสามารถบินได้หนึ่งหรือหลายเที่ยวบินในระหว่างวัน โดยมีระยะเวลารวมสูงสุดหนึ่งชั่วโมง
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าชุดเครื่องมือแมลงปอมีการวางแผนที่จะรวมถึง: แกมมาสเปกโตรมิเตอร์ที่จะสามารถศึกษาองค์ประกอบของชั้นใต้ผิวของไททัน (อุปกรณ์นี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหาหลักฐานของการมีอยู่ของมหาสมุทรของเหลวใต้พื้นผิวของดาวเทียม); แมสสเปกโตรมิเตอร์สำหรับวิเคราะห์องค์ประกอบไอโซโทปของธาตุแสง (เช่น ไนโตรเจน คาร์บอน กำมะถัน และอื่นๆ) เซ็นเซอร์ธรณีฟิสิกส์และอุตุนิยมวิทยาที่จะวัดความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ ความเร็วลม กิจกรรมแผ่นดินไหว เขาจะมีกล้องสำหรับถ่ายภาพด้วย ความคล่องตัวของ "เฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์" จะช่วยให้เก็บตัวอย่างต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วและทำการวัดที่จำเป็น
ด้วยเที่ยวบินเพียงหนึ่งชั่วโมง อุปกรณ์นี้สามารถครอบคลุมระยะทาง 10 ถึง 20 กิโลเมตร นั่นคือในเที่ยวบินเดียว โดรน DragonFly จะสามารถครอบคลุมระยะทางที่ไกลกว่ารถแลนด์โรเวอร์ American Curiosity ที่สามารถทำได้ในช่วง 4 ปีที่อยู่บนดาวเคราะห์สีแดง และในระหว่างภารกิจสองปีทั้งหมด "เฮลิคอปเตอร์นิวเคลียร์" จะสามารถสำรวจพื้นที่ที่ค่อนข้างน่าประทับใจของพื้นผิวดวงจันทร์ของดาวเสาร์ได้ ด้วยการมีโรงไฟฟ้าที่ทรงพลังอยู่บนเรือ ข้อมูลจากอุปกรณ์ดังกล่าวตาม Turtle จะถูกส่งไปยัง Earth โดยตรง
หากโครงการชนะการแข่งขันและได้รับการอนุมัติขั้นสุดท้ายโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจระบบสุริยะแห่งพรมแดนใหม่ ภารกิจจะเริ่มในกลางปี 2568 ในเวลาเดียวกัน DragonFly จะมาถึง Titan เฉพาะในปี 2034 ซึ่งด้วยการพัฒนากิจกรรมที่ดี มันจะทำงานบนพื้นผิวของมันเป็นเวลาหลายปี
ระหว่างทางไปยังดาวหาง "โซเวียต" - ภารกิจ CAESAR
ภารกิจที่สองซึ่งกำลังได้รับชัยชนะในการแข่งขัน New Frontiers อาจเป็นยานสำรวจของ CAESAR ซึ่งเป็นยานอวกาศนาซ่าลำแรกที่นำตัวอย่างสารระเหยและสารอินทรีย์จากพื้นผิวของดาวหางแล้วกลับสู่พื้นโลก “ดาวหางสามารถเรียกได้ว่าสำคัญที่สุด แต่ในขณะเดียวกัน วัตถุที่มีการศึกษาน้อยที่สุดของระบบสุริยะก็มี ดาวหางประกอบด้วยสารที่โลกถูก "หล่อหลอม" และพวกมันยังเป็นซัพพลายเออร์หลักของอินทรียวัตถุสำหรับโลกของเราด้วย อะไรทำให้ดาวหางแตกต่างจากวัตถุอื่นๆ ที่รู้จักในระบบสุริยะ ภายในของดาวหางยังคงมีสารระเหยที่มีอยู่ในระบบสุริยะในขณะที่มันเกิด” สตีฟ สไควร์ส หัวหน้าภารกิจของ CAESAR กล่าว
ภาพถ่ายของดาวหาง Churyumov-Gerasimenko เมื่อวันที่ 19 กันยายน 2014 ด้วยกล้อง Rosetta
ตามที่หัวหน้าแผนกดาวเคราะห์นาซ่าจิมกรีนภารกิจนี้จะถูกส่งไปยังดาวหางที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีในบริเวณใกล้เคียงที่ยานสำรวจอื่นได้ไปเยี่ยมชมแล้วเรากำลังพูดถึงภารกิจของยุโรปที่เรียกว่าโรเซตตา ดาวหางที่มีดัชนี 67P เรียกว่า "โซเวียต" เนื่องจากมันถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์โซเวียต เป็นดาวหางคาบสั้นที่มีคาบการโคจรประมาณ 6 ปี 7 เดือน ดาวหาง Churyumov-Gerasimenko ถูกค้นพบในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 23 ตุลาคม 2512 มันถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์โซเวียต Klim Churyumov ในเคียฟบนจานภาพถ่ายของดาวหางอีกดวง - 32P / Komas Sola ซึ่งถ่ายโดย Svetlana Gerasimenko ในเดือนกันยายนของปีเดียวกันที่หอดูดาว Alma-Ata (ภาพแรกที่ดาวหางใหม่ ปรากฏให้เห็นเมื่อ 11 กันยายน พ.ศ. 2512))ดัชนี 67P หมายความว่านี่คือดาวหางเปิดช่วงสั้นที่ 67
พบว่าดาวหาง Churyumov-Gerasimenko มีโครงสร้างเป็นรูพรุน 75-78% ของปริมาตรเป็นโมฆะ ด้านสว่างของดาวหาง อุณหภูมิอยู่ในช่วง -183 ถึง -143 องศาเซลเซียส ไม่มีสนามแม่เหล็กคงที่บนดาวหาง ตามการประมาณการล่าสุด มวลของมันคือ 10 พันล้านตัน (ข้อผิดพลาดในการวัดประมาณ 10%) ระยะเวลาการหมุนคือ 12 ชั่วโมง 24 นาที ในปี 2014 ด้วยการใช้อุปกรณ์ Rosetta นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์ 16 ชนิดบนดาวหาง ซึ่งสี่ในนั้นคืออะซิโตน โพรพานัล เมทิลไอโซไซยาเนต และอะซิตาไมด์ ไม่เคยพบในดาวหางมาก่อน
ตามที่ตัวแทนของหน่วยงานอวกาศของอเมริการะบุว่า ทางเลือกของภารกิจ CAESAR ซึ่งถูกส่งไปยังดาวหางที่ได้รับการศึกษามาอย่างดี จะช่วยให้สามารถฆ่านกได้สามตัวด้วยหินก้อนเดียว ทำให้ภารกิจนี้ปลอดภัยขึ้น ถูกกว่า และเร่งการเปิดตัวด้วย ตามที่สไควร์สกล่าวว่าการติดตั้งแคปซูลสำหรับการรวบรวมและการคืนดินจากดาวหางสู่โลกจะมีบทบาทเช่นกัน แคปซูลนี้เคยสร้างโดยหน่วยงานอวกาศของญี่ปุ่นสำหรับยานสำรวจฮายาบูสะ “ทางเลือกของแคปซูลนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าภารกิจของ CAESAR นั้นต้องการแคปซูลที่จะกักเก็บสารระเหยจากดาวหางในรูปแบบที่แช่แข็งตลอดเที่ยวบิน จนถึงสัมผัสพื้นผิวโลก แคปซูลสำหรับโพรบ Hayabusa มีแผงป้องกันความร้อนที่ป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนสูงถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้จากการใช้เทคโนโลยีของเรา” นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันกล่าว
มุมมองที่เป็นไปได้ของโพรบ CAESAR ภาพประกอบโดย NASA
ตามแผนของ NASA โพรบ CAESAR ถูกวางแผนให้ติดตั้งเครื่องยนต์ไอออน มันจะไปถึงพื้นผิวของดาวหาง Churyumov-Gerasimenko ค่อนข้างเร็ว ตัวอย่างของเรื่องนี้ดังที่สตีฟ สไควร์สหวังไว้ อาจอยู่บนโลกในปี 2038
