Dragonfly: Η πιο φιλόδοξη διαστημική αποστολή της NASA – Αναζητώντας ζωή στον αινιγματικό Τιτάνα του Κρόνου

Οι δορυφόροι του πλανήτη Κρόνου, Τιτάνας και Εγκέλαδος, σε «συναυτουργία» με τους αντίστοιχους του Δία, Ευρώπη και Γανυμήδη, φαντάζουν από τη ΝASA και τους αστρονόμους-αστροβιολόγους ως οι πιο ιδανικοί υποψήφιοι για να φιλοξενούν ακόμα και σήμερα ζωή.

Το Dragonfly είναι ένα σχεδιαζόμενο διαστημικό σκάφος και μια αποστολή της NASA που θα στείλει ένα ρομποτικό στροφείο στην επιφάνεια του Τιτάνα, του μεγαλύτερου φεγγαριού του Κρόνου. Η εκτόξευσή του έχει προγραμματιστεί για τον Ιούλιο του 2028. Θα είναι το πρώτο αεροσκάφος στον Τιτάνα και προορίζεται να πραγματοποιήσει την πρώτη μηχανοκίνητη και πλήρως ελεγχόμενη ατμοσφαιρική πτήση σε οποιοδήποτε φεγγάρι, με σκοπό τη μελέτη της προβιοτικής χημείας και της εξωγήινης κατοικησιμότητας. Στη συνέχεια, θα χρησιμοποιούσε την ικανότητα κάθετης απογείωσης και προσγείωσης για να μετακινείται μεταξύ των περιοχών εξερεύνησης.

Ο Τιτάνας είναι μοναδικός καθώς έχει άφθονη, πολύπλοκη και ποικίλη χημεία πλούσια σε άνθρακα και μια επιφάνεια που κυριαρχείται από νερό και πάγο, με έναν εσωτερικό ωκεανό νερού, γεγονός που τον καθιστά στόχο υψηλής προτεραιότητας για μελέτες αστροβιολογίας και προέλευσης της ζωής, καθώς είναι παρόμοιος με τη Γη προ 2 δισεκατομμυρίων ετών.

Ο σχεδιασμός του αεροσκάφους

Το Dragonfly έχει σχεδιαστεί ως ένα στροβιλοφόρο σκάφος προσγείωσης, όπως ένα μεγάλο τετρακόπτερο με διπλούς ρότορες, το οποίο είναι γνωστό ως οκτακόπτερο.Η διαμόρφωση των ρότορων παρέχει πλεονασμό ώστε η αποστολή να μπορεί να αντέξει την απώλεια τουλάχιστον ενός ρότορα ή κινητήρα.Κάθε ένας από τους οκτώ ρότορες του σκάφους θα έχει διάμετρο περίπου 1 m.Το αεροσκάφος θα ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 36 km/h και θα ανεβαίνει σε υψόμετρο έως και 4 km.

Η πτήση στον Τιτάνα είναι αεροδυναμικά ευεργετική, καθώς ο Τιτάνας έχει χαμηλή βαρύτητα και ελάχιστο άνεμο, και η πυκνή ατμόσφαιρά του επιτρέπει την αποτελεσματική πρόωση του ρότορα. Η πηγή ενέργειας της ραδιοϊσοτοπικής θερμοηλεκτρικής γεννήτριας (RTG) έχει δοκιμαστεί σε πολλά διαστημόπλοια, και η εκτεταμένη χρήση τετραπλών μη επανδρωμένων αεροσκαφών στη Γη παρέχει ένα καλά κατανοητό σύστημα πτήσης, το οποίο συμπληρώνεται με αλγόριθμους που επιτρέπουν ανεξάρτητες ενέργειες σε πραγματικό χρόνο.

Το σκάφος έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε περιβάλλον διαστημικής ακτινοβολίας και σε θερμοκρασίες κατά μέσο όρο -179,2 °C).

Η πυκνή ατμόσφαιρα του Τιτάνα και η χαμηλή βαρύτητα σημαίνουν ότι η ισχύς πτήσης για δεδομένη μάζα είναι περίπου 40 φορές χαμηλότερη από ό,τι στη Γη. Η ατμόσφαιρα έχει 1,45 φορές την πίεση και περίπου τέσσερις φορές την πυκνότητα της Γης, ενώ η τοπική βαρύτητα (13,8% της γήινης) καθιστά την πτήση ευκολότερη από ό,τι στη Γη, αν και οι χαμηλές θερμοκρασίες, τα χαμηλότερα επίπεδα φωτισμού και η υψηλότερη ατμοσφαιρική αντίσταση στο αεροσκάφος θα αποτελέσουν προκλήσεις.

Το Dragonfly θα πρέπει να είναι σε θέση να πετάξει αρκετά χιλιόμετρα[37], τροφοδοτούμενο από μια μπαταρία ιόντων λιθίου, η οποία θα επαναφορτίζεται από μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων πολλαπλών αποστολών (MMRTG) κατά τη διάρκεια της νύχτας. Οι MMRTG μετατρέπουν τη θερμότητα από τη φυσική διάσπαση ενός ραδιοϊσοτόπου σε ηλεκτρική ενέργεια[3]. 24 μονάδες θέρμανσης ραδιοϊσοτόπων (RHUs) διατηρούνται επίσης δεσμευμένες για αυτή την αποστολή.

Το Dragonfly θα ζυγίζει περίπου 450 κιλά και θα είναι συσκευασμένο μέσα σε ένα θερμικό κάλυμμα διαμέτρου 3,7 m.Δείγματα ρεγόλιθου θα λαμβάνονται από δύο τρυπάνια λήψης δειγμάτων και σωλήνες, ένα σε κάθε ολίσθηση προσγείωσης, για παράδοση στο όργανο του φασματομέτρου μάζας[4].

Το σκάφος πρόκειται να παραμείνει στο έδαφος κατά τη διάρκεια των νυχτών του Τιτάνα, οι οποίες διαρκούν περίπου 8 γήινες ημέρες ή 192 ώρες. Οι δραστηριότητες κατά τη διάρκεια της νύχτας μπορεί να περιλαμβάνουν συλλογή και ανάλυση δειγμάτων, σεισμολογικές μελέτες όπως η διάγνωση της κυματικής δραστηριότητας στις βόρειες θάλασσες υδρογονανθράκων, μετεωρολογική παρακολούθηση και τοπική μικροσκοπική απεικόνιση με χρήση φωτιστικών LED, όπως πετούσε το σκάφος Phoenix landander και το ρόβερ Curiosity. Το σκάφος έχει σχεδιαστεί για να επικοινωνεί απευθείας με τη Γη με μια υπερσύγχρονη κεραία

Αναζητώντας εξωγήινους και όχι άλλα επιστημονικά ευρήματα

Αναφερόμαστε στην πρώτη αποστολή αστροβιολογίας στο Ηλιακό Σύστημα και επιμέρους στον Τιτάνα για την αξιολόγηση της μικροβιακής κατοικησιμότητάς του και τη μελέτη της προβιοτικής χημείας του σε διάφορες θέσεις. Έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί ελεγχόμενες πτήσεις και κάθετες απογειώσεις και προσγειώσεις μεταξύ των τοποθεσιών. Η αποστολή πρόκειται να περιλαμβάνει πτήσεις σε πολλές διαφορετικές τοποθεσίες στην επιφάνεια του πλανήτη, γεγονός που επιτρέπει τη δειγματοληψία από διαφορετικές περιοχές και γεωλογικά πλαίσια.

Μια επιτυχής πτήση του Dragonfly θα το καταστήσει το δεύτερο σκάφος που θα πετάξει σε ουράνιο σώμα εκτός της Γης, μετά την επιτυχία του Ingenuity, ενός ελικοπτέρου UAV επίδειξης τεχνολογίας, το οποίο προσεδαφίστηκε στον Άρη με το ρόβερ Perseverance στις 18 Φεβρουαρίου 2021 στο πλαίσιο της αποστολής Mars 2020 και… πετάει ακόμα.

Επιστημονικοί στόχοι

Το 2005, το σκάφος Huygens του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος πραγματοποίησε κάποιες μετρήσεις στην ατμόσφαιρα και την επιφάνεια του Τιτάνα, ανιχνεύοντας θολίνες, οι οποίες είναι ένα μείγμα διαφόρων τύπων υδρογονανθράκων (οργανικές ενώσεις) στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια.Επειδή η ατμόσφαιρα του Τιτάνα καλύπτει την επιφάνεια σε πολλά μήκη κύματος, οι συγκεκριμένες συνθέσεις των στερεών υδρογονανθράκων στην επιφάνεια του Τιτάνα παραμένουν ουσιαστικά άγνωστες.

Η μέτρηση των συνθέσεων των υλικών σε διαφορετικά γεωλογικά περιβάλλοντα έχει σκοπό να αποκαλύψει πόσο έχει προχωρήσει η προβιοτική χημεία σε περιβάλλοντα που παρέχουν γνωστά βασικά συστατικά για τη ζωή, όπως οι πυριμιδίνες (βάσεις που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση πληροφοριών στο DNA) και τα αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών.

Περιοχές ιδιαίτερου ενδιαφέροντος είναι οι περιοχές όπου το εξωγήινο υγρό νερό σε τήγμα από πρόσκρουση ή πιθανές κρυοηφαιστειακές ροές μπορεί να έχουν αλληλεπιδράσει με τις άφθονες οργανικές ενώσεις. Το Dragonfly θα παρέχει τη δυνατότητα να εξερευνήσει ποικίλες τοποθεσίες για να χαρακτηρίσει την κατοικησιμότητα του περιβάλλοντος του Τιτάνα, να διερευνήσει πόσο έχει προχωρήσει η προβιοτική χημεία και να αναζητήσει βιοσήματα ενδεικτικά της ζωής με βάση το νερό ως διαλύτη και ακόμη και υποθετικούς τύπους βιοχημείας.

Η ατμόσφαιρα περιέχει άφθονο άζωτο και μεθάνιο και ισχυρές ενδείξεις δείχνουν ότι υπάρχει υγρό μεθάνιο στην επιφάνεια. Στοιχεία υποδεικνύουν επίσης την παρουσία υγρού νερού και αμμωνίας κάτω από την επιφάνεια, τα οποία μπορεί να παραδίδονται στην επιφάνεια από την κρυοηφαιστειακή δραστηριότητα.

• Dragonfly
• NASA