Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Исследователь кобылы титанов
TSSM-TandEM-Lander.jpg
Впечатление художника от спускаемого аппарата на озеро TiME
Тип миссииПосадочный модуль Титан
ОператорНАСА
Продолжительность миссии7,5 лет
Круиз: 7 лет;
3–6 месяцев на Титане [1]
Свойства космического корабля
Сухая масса700 кг ("репрезентативная" посадочная масса) [2]
Мощность140 Вт
Начало миссии
Дата запуска2016 г. (предложено) [3] [4] [5]
Не принимается помимо предложения
РакетаАтлас V 411
Запустить сайтМыс Канаверал SLC-41
ПодрядчикUnited Launch Alliance
 

Titan Mare Explorer , ( TiME ) является предлагаемым дизайном для посадочного модуля для Сатурна «s луны Титана . [3] TiME - это относительно недорогая космическая миссия, предназначенная для измерения органических составляющих на Титане, и она должна была провести первое морское исследование внеземного моря, проанализировать его природу и, возможно, наблюдать за его береговой линией. Как миссия класса Discovery, он был спроектирован таким образом, чтобы его стоимость не превышала 425 миллионов долларов США, не считая финансирования ракеты-носителя. [4] Он был предложен НАСА в 2009 году компанией Proxemy Research.как новаторская разведывательная миссия, первоначально как часть программы NASA Discovery . [6] Проект миссии TiME достиг стадии финалиста во время выбора миссии Discovery, но не был выбран, и, несмотря на попытки Сената США получить целевое финансирование в 2013 году, не удалось получить целевое финансирование. [7] Также была предложена соответствующая подводная лодка Titan . [8] [9]

Финалист класса Discovery [ править ]

TiME был одним из трех финалистов Discovery Mission, получивших в мае 2011 года 3 миллиона долларов США на разработку подробного концептуального исследования. Две другие миссии были InSight и Comet Hopper . После обзора в середине 2012 года НАСА объявило в августе 2012 года о выборе миссии InSight на Марс. [10]

В частности, если запуск запланирован до конца 2025 года, прибытие TiME должно было произойти в середине 2030-х годов, в период северной зимы. Это означает, что моря у северного полюса Титана находятся в темноте, и прямая связь с Землей невозможна. [11]

Миссии по высадке на озера или моря Титана также рассматривались в Десятилетнем обзоре Солнечной системы. Кроме того, флагманская миссия Titan Saturn System Mission , которая была предложена в 2009 году для запуска в 2020-х годах, включала недолговечный озерный спускаемый аппарат с батарейным питанием. [6] [12] Возможности для запуска временны; следующая возможность - в 2023–2024 годах, последний шанс в этом поколении. [13]

История [ править ]

Открытие 22 июля 2006 г. озер и морей в северном полушарии Титана подтвердило гипотезу о существовании на нем жидких углеводородов . [14] Кроме того, предыдущие наблюдения южных полярных бурь и новые наблюдения бурь в экваториальной области предоставляют свидетельства активных процессов образования метана , возможно, криовулканических образований из недр Титана. [12]

Большая часть Титана столетиями не видела дождя, но ожидается, что на полюсах осадки будут гораздо более частыми. [1]

Считается, что метановый цикл Титана аналогичен гидрологическому циклу Земли , с метеорологической рабочей жидкостью, существующей в виде дождя, облаков, рек и озер. [14] TiME непосредственно распознает метановый цикл Титана и поможет понять его сходства и различия с гидрологическим циклом на Земле. [1] [12] Если бы НАСА выбрало TiME, Эллен Стофан - член радиолокационной группы Кассини и нынешний главный научный сотрудник НАСА - возглавила бы миссию в качестве главного исследователя, тогда как Лаборатория прикладной физики (APL) руководила бы миссией. . [15] Локхид Мартинбудет строить капсулу TiME с научными приборами, предоставленными APL, Годдардским Центром космических полетов и Малинскими космическими научными системами .

Цель [ править ]

Сравнение размеров Лигейи (слева) с Верхним озером на Земле (справа)

Запуск TiME должен был осуществляться с помощью ракеты Atlas V 411 в 2016 году и прибыть на Титан в 2023 году. Целевое озеро - Лигейя-Маре (78 ° северной широты, 250 ° западной долготы). [1] Это одно из крупнейших озер Титана, идентифицированных на сегодняшний день, с площадью поверхности около 100 000 км 2 . Резервная цель - Kraken Mare . [3] [12]

Научные цели [ править ]

Titan Mare Explorer совершит 7-летний простой межпланетный круиз без каких-либо научных пролетов. Некоторые научные измерения будут проводиться во время входа и спуска, но передача данных начнется только после приводнения . Научные цели миссии: [3] [12]

  1. Определите химический состав моря Титанов. Инструменты : масс-спектрометр (МС), пакет метеорологии и физических свойств (MP3).
  2. Определите глубину Титанового моря. Инструмент : Пакет метеорологии и физических свойств (сонар) (MP3).
  3. Сдерживайте морские процессы на Титане. Инструмент : пакет «Метеорология и физические свойства» (MP3), спускаемые и наземные камеры.
  4. Определите, как местная метеорология над морем меняется в суточных временных масштабах. Прибор : пакет метеорологии и физических свойств (MP3), фотоаппараты.
  5. Охарактеризуйте атмосферу над морем. Прибор : пакет метеорологии и физических свойств (MP3), фотоаппараты.

Компания Malin Space Science Systems , которая занимается производством и эксплуатацией систем камер для космических аппаратов, подписала контракт на раннюю разработку с НАСА для проведения предварительных проектных исследований. [16] Там будет две камеры. Один делал снимки во время спуска на поверхность Ligeia Mare, а другой делал снимки после приземления. [16]

Пакет «Метеорология и физические свойства» (MP3) [17] будет создан Лабораторией прикладной физики. Этот набор инструментов будет измерять скорость и направление ветра, влажность метана, давление и температуру над «ватерлинией», а также мутность, температуру моря, скорость звука и диэлектрические свойства под поверхностью. Гидролокатор будет измерять глубину моря. Было проведено моделирование распространения звука, и датчики гидролокатора были испытаны при температурах жидкого азота, чтобы охарактеризовать их работу в условиях Титана. [18]

Источник питания [ править ]

Титан перед Дионой и Сатурном

Плотная атмосфера Титана и слабый солнечный свет на расстоянии Титана от Солнца исключают использование солнечных батарей . [19] [20] Если бы он был выбран НАСА, посадочный модуль TiME стал бы испытательным полетом усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга (ASRG), [6] который является прототипом, предназначенным для обеспечения доступности долговечных источников питания для приземляемые сети и другие планетарные миссии. Для этой миссии он будет использоваться в двух средах: глубокий космос и внеземная атмосфера. ASRG - это радиоизотопная энергосистема, использующая технологию преобразования энергии Стирлинга, которая, как ожидается, будет вырабатывать 140–160 Вт электроэнергии; это в четыре раза эффективнее, чемРИТЭГи используются в настоящее время. Его масса составляет 28 кг, а номинальный срок службы - 14 лет. [3] Хотя оно продолжает исследования ASRG, [21] NASA с тех пор аннулировало контракт с Lockheed, который подготовил бы ASRG к запуску в 2016 году, и решило полагаться на существующие радиоизотопные энергетические системы MMRTG для зондов дальнего действия. [22] [23]

Характеристики
  • ≥14 лет жизни
  • Номинальная мощность: 140 Вт
  • Масса ~ 28 кг
  • КПД системы: ~ 30%
  • Два GPHS 238
    Пу
     модули
  • Использует 0,8 кг плутония-238.

Капсула не будет нуждаться в силовой установке: ожидается, что ветер и возможные приливные течения будут продвигать этот плавучий корабль вокруг моря в течение нескольких месяцев. [5]

Связь [ править ]

Транспортное средство было бы сообщаться непосредственно с Землей и, в принципе, это может быть возможным поддерживать прерывистый контакт в течение нескольких лет после прибытия: Земля , наконец , опускается ниже горизонта , как видна из Лигех в 2026 [24] Это не будет иметь линию прицелитесь на Землю, чтобы передать больше данных до 2035 года. [25]

Состояние поверхности [ править ]

То же самое с другой обработкой данных

Модели показали, что волны на Ligeia Mare обычно не превышают 0,2 метра (0,66 фута) в течение предполагаемого сезона миссии TiME и иногда могут достигать чуть более 0,5 метра (1,6 фута) в течение нескольких месяцев. [26] Моделирование проводилось для оценки реакции капсулы на волну и возможное попадание на берег на берег. [27] Ожидается, что капсула будет дрейфовать по поверхности моря со скоростью 0,1 м / с под воздействием течения и ветра с типичной скоростью 0,5 м / с, но не более 1,3 м / с (4,2 фута / с). [24]Зонд не будет оснащен двигательной установкой, и, хотя его движение невозможно контролировать, сведения о его последующих местоположениях можно использовать для оптимизации научных результатов, таких как глубина озера, колебания температуры и получение изображений берега. Некоторые предлагаемые методы определения местоположения включают измерение доплеровского сдвига , измерение высоты Солнца и интерферометрию с очень длинной базой . [24]

Потенциальная пригодность [ править ]

Возможность обнаружить форму жизни с биохимией, отличной от земной, побудила некоторых исследователей считать Титан самым важным миром для поиска внеземной жизни . [28] Некоторые ученые предполагают, что если химический состав углеводородов на Титане переступит порог перехода от неодушевленной материи к какой-либо форме жизни, это будет трудно обнаружить. [28] Более того, поскольку Титан очень холодный, количество энергии, доступной для построения сложных биохимических структур, ограничено, и любая водная жизнь замерзнет без источника тепла. [28] Однако некоторые ученые предположили, что гипотетические формы жизни могут существовать в растворителе на основе метана.. [29] [30] Эллен Стофан, главный исследователь TiME, считает, что жизнь, которую мы знаем, нежизнеспособна в морях Титана, но заявила, что «в морях будет химия, которая может дать нам представление о том, как органические системы развиваются в направлении жизни. . " [31]

Похожие концепции миссий [ править ]

  • Хотя в настоящее время не финансируется ни одна посадочная миссия для исследования озер Титана, научный интерес растет . [32] Исследователь из НАСА предположил, что если TiME будет запущен, логичной последующей миссией будет озерный подводный аппарат под названием Titan Submarine . [8] [9] [32] [33]
  • Озерный спускаемый аппарат с батарейным питанием считался элементом флагманского исследования миссии Titan Saturn System (TSSM), в котором орбитальный аппарат Saturn использовался в качестве ретранслятора. В десятилетнем обзоре NASA Planetary Science за 2010 год был кратко рассмотрен ряд вариантов озерно-посадочных устройств. [34]
  • Капсула с озером была предложена в Европе на встрече EPSC в 2012 году; он называется Титановый самосвал для отбора проб на месте (TALISE). [35] [36] Основным отличием будет силовая установка, возможно, использующая винты Архимеда для работы как в грязной, так и в жидкой среде. Однако эта попытка была лишь кратким концептуальным исследованием.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ральф Лоренц (2018). НАСА / ЕКА / ASI «Кассини-Гюйгенс»: с 1997 г. (орбитальный аппарат «Кассини», зонд «Гюйгенс» и концепции будущих исследований) (Руководство для владельцев) . Руководства Haynes, Великобритания. ISBN 978-1785211119.

См. Также [ править ]

  • Исследователь Энцелада и Титана (E 2 T)
  • Путешествие на Энцелад и Титан (JET)
  • Oceanus
  • Самоходный исследовательский аппарат для отбора проб на озере Титан (TALISE)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Йирка, Боб (23 марта 2012 г.). «Предложена исследовательская миссия по исследованию крошечных осадков на Титане» . Physorg . Проверено 23 марта 2012 .
  2. ^ Мореходность на море лигеи: динамический отклик плавающей капсулы Волну на углеводородных морях Луны Сатурн Титан Ralph D. Lorenz и Дженнифер Л. Манн, Джон Хопкинс APL технического Digest, том 33, номер 2 (2015)
  3. ^ a b c d e Стофан, Эллен (2010). "TiME: Titan Mare Explorer" (PDF) . Калтех. Архивировано из оригинального (PDF) 24 мая 2012 года . Проверено 17 августа 2011 .
  4. ^ a b Тейлор, Кейт (9 мая 2011 г.). «НАСА составляет список проектов для следующей миссии Discovery» . TG Daily . Проверено 20 мая 2011 .
  5. ^ a b Гринфилдбойс, Нелл (16 сентября 2009 г.). «Изучение Луны с лодки» . Национальное общественное радио (NPR) . Проверено 8 ноября 2009 .
  6. ^ a b c Сюй, Джереми (14 октября 2009 г.). "Корабль-робот с ядерной установкой может плыть по морям Титана" . Space.com . Imaginova Corp . Проверено 10 ноября 2009 .
  7. ^ «Финалистам миссии открытия может быть дан второй выстрел» . Космические новости . 26 июля 2013 . Проверено 15 февраля 2014 .
  8. ^ a b Овербай, Деннис (21 февраля 2021 г.). «Семьсот лье под метановыми морями Титана - Марс, Шмарс; этот путешественник с нетерпением ждет поездки на подводной лодке под айсбергами на странную луну Сатурна» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 февраля 2021 года .
  9. ^ a b Олесон, Стивен Р .; Lorenz, Ralph D .; Пол, Майкл В. (1 июля 2015 г.). «Заключительный отчет фазы I: подводная лодка« Титан »» . НАСА . Проверено 21 февраля 2021 года .
  10. ^ Vaştag, Брайан (20 августа 2012). «НАСА отправит на Марс робот-дрель в 2016 году» . Вашингтон Пост .
  11. ^ 1Dragonfly: Концепция посадочного модуля винтокрылого аппарата для научных исследований на Титане (PDF). Ральф Д. Лоренц, Элизабет П. Тертл, Джейсон В. Барнс, Мелисса Г. Трейнер, Дуглас С. Адамс, Кеннет Э. Хиббард, Колин З. Шелдон, Крис Закни, Патрик Н. Пепловски, Дэвид Дж. Лоуренс, Майкл А. Рэвин, Тимоти Г. МакГи, Кристин С. Сотцен, Шеннон М. Маккензи, Джек В. Лангелаан, Свен Шмитц, Ларри С. Вулфарт и Питер Д. Бедини. 2017 г.
  12. ↑ a b c d e Стофан, Эллен (25 августа 2009 г.). "Titan Mare Explorer (TiME): Первое исследование внеземного моря" (PDF) . Презентация для Десятилетнего обзора НАСА . Space Policy Online.
  13. ^ Titan Mare Explorer: TiME для Титана . (PDF) Лунно-планетный институт (2012).
  14. ^ а б Стофан, Эллен; Elachi, C .; Lunine, JI; Лоренц, РД; Стайлз, Б .; Mitchell, KL; Остро, С .; Soderblom, L .; и другие. (4 января 2007 г.). «Озера Титана» (PDF) . Природа . 445 (7123): 61–64. Bibcode : 2007Natur.445 ... 61S . DOI : 10,1038 / природа05438 . PMID 17203056 . Проверено 10 ноября 2009 .  
  15. ^ Сазерленд, Пол (1 ноября 2009 г.). "Пойдем плыть по озерам Титана!" . Scientific American . Проверено 4 ноября 2009 .
  16. ^ a b Кенни, Мэри (19 мая 2011 г.). «Компания из Сан-Диего может получить работу в дальнем космосе» . Войдите в Сан-Диего . Проверено 20 мая 2011 .
  17. ^ Лоренц, Ральф; и другие. (Март 2012 г.). «MP3 - Пакет метеорологии и физических свойств для изучения взаимодействия воздуха и моря на Титане» (PDF) . Лунно-планетный институт . Проверено 20 июля 2012 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ Арвело, Хуан; Лоренц, Ральф Д. (2013). «Водопровод на глубинах Лигейи: соображения по зондированию глубин углеводородных морей Титана». Журнал Акустического общества Америки . 134 (6): 4335–4342. Bibcode : 2013ASAJ..134.4335A . DOI : 10.1121 / 1.4824908 . PMID 25669245 . 
  19. ^ «Почему миссия Кассини не может использовать солнечные массивы» (PDF) . НАСА / Лаборатория реактивного движения. 6 декабря, 1996. Архивировано из оригинального (PDF) от 26 февраля 2015 года . Проверено 21 марта 2014 года .
  20. ^ Гюйгенс Probe проливает новый свет на Титане. Чарльз Чой, Space.com . 21 января 2005 г. Цитата: «Маленький солнечный свет проникает в плотную углеводородную атмосферу».
  21. ^ Стерлингская исследовательская лаборатория / Преобразование тепловой энергии
  22. ^ «Отмена ASRG в контексте» . Planetary.com . Планетарное общество. 9 декабря 2013 . Проверено 15 февраля 2014 .
  23. ↑ Леоне, Дэн (16 января 2014 г.). «Lockheed сокращает команду ASRG в начале работы по ликвидации» . SpaceNews .
  24. ^ a b c Лоренц, Ральф Д.; Токано, Тэцуя; Ньюман, Клэр Э. (2012). «Ветры и приливы Лигейя Маре, с приложением к дрейфу предлагаемой капсулы Времени (Titan Mare Explorer)». Планетарная и космическая наука . 60 : 72–85. Bibcode : 2012P & SS ... 60 ... 72L . DOI : 10.1016 / j.pss.2010.12.009 .
  25. ^ Hadhazy, Адам (17 августа 2011). "Космический корабль: морская миссия в чужое море" . Популярная наука . Проверено 17 августа 2011 .
  26. ↑ Карлайл, Камилла (14 марта 2012 г.). «Плавное плавание на Титане» . Небо и телескоп . Проверено 15 марта 2012 .
  27. ^ Лоренц, Ральф Д .; Манн, Дженнифер (2015). «Мореходство на Лигейя-Маре: динамический отклик плавающей капсулы на волны углеводородных морей лунного Титана Сатурна» (PDF) . Технический дайджест APL . 33 : 82–93 . Проверено 8 ноября 2015 .
  28. ^ a b c Бортман, Генри (19 марта 2010 г.). «Жизнь без воды и обитаемой зоны» . Журнал астробиологии .
  29. ^ Стробел, Даррелл F. (2010). «Молекулярный водород в атмосфере Титана: значение измеренных мольных долей тропосферы и термосферы». Икар . 208 (2): 878–886. Bibcode : 2010Icar..208..878S . DOI : 10.1016 / j.icarus.2010.03.003 .
  30. ^ Маккей, CP; Смит, HD (2005). «Возможности метаногенной жизни в жидком метане на поверхности Титана» . Икар . 178 (1): 274–276. Bibcode : 2005Icar..178..274M . DOI : 10.1016 / j.icarus.2005.05.018 .
  31. ^ "С Днем Рождения, Титан!" . Space.com . 28 марта 2012 г.
  32. ^ a b Олесон, Стивен (4 июня 2014 г.). «Подводная лодка Титана: исследование глубин Кракена» . НАСА - Исследовательский центр Гленна . НАСА . Проверено 19 сентября 2014 .
  33. ↑ Дэвид, Леонард (18 февраля 2015 г.). «Космическая подводная лодка НАСА может исследовать метановые моря Титана» . Space.com . Проверено 25 марта 2015 .
  34. ^ Планетарная наука Десятилетний обзор JPL Team X Окончательный отчет исследования озера Титан . Лаборатория реактивного движения. Апрель 2010 г.
  35. ^ Urdampilleta, I .; Prieto-Ballesteros, O .; Реболо, Р .; Санчо, Дж. (2012). TALISE: Самоходный исследовательский аппарат для отбора проб на озере Титан (PDF) . Европейский конгресс по планетарной науке, 2012 г. 7 EPSC2012–64 2012 г. Европа: Тезисы докладов EPSC.
  36. ↑ Ландау, Элизабет (9 октября 2012 г.). «Зонд отправится в плавание на луну Сатурна» . CNN - Световые годы . Проверено 10 октября 2012 .