Titan Kısrak Gezgini - Titan Mare Explorer

Titan Kısrak Gezgini
TSSM-TandEM-Lander.jpg
Sanatçının TiME göl arazi aracı izlenimi
Görev türü titan iniş aracı
Şebeke NASA
Görev süresi 7,5 yıl
Seyir: 7 yıl;
Titan'da 3-6 ay
uzay aracı özellikleri
Kuru kütle 700 kg ("temsil değeri" kara kütlesi)
Güç 140W
Görevin başlangıcı
Lansman tarihi 2016 (önerilen)
Teklifin ötesine geçmedi
Roket Atlas V 411
Siteyi başlat Cape Canaveral SLC-41
Müteahhit Birleşik Fırlatma İttifakı
 

Titan Mare Explorer ( TiME ) bir için önerilen bir tasarımdır lander için Satürn uydusu Titan . TiME, Titan'daki organik bileşenleri ölçmek için tasarlanmış nispeten düşük maliyetli, dış gezegen görevidir ve dünya dışı bir denizin ilk deniz araştırmasını gerçekleştirecek, doğasını analiz edecek ve muhtemelen kıyı şeridini gözlemleyecektir. Discovery sınıfı bir görev olarak, fırlatma aracı finansmanını hesaba katmadan, 425 milyon ABD Doları tutarında bir maliyet üst sınırı olacak şekilde tasarlanmıştır. 2009 yılında Proxemy Research tarafından , başlangıçta NASA'nın Keşif Programının bir parçası olarak izci benzeri bir öncü görev olarak NASA'ya önerildi . TiME görev tasarımı, Discovery görev seçimi sırasında finalist aşamasına ulaştı, ancak seçilmedi ve ABD Senatosu'ndaki girişimlere rağmen 2013'te tahsisat fonu alamadı. İlgili bir Titan Denizaltısı da önerildi.

Discovery sınıfı finalisti

TiME, ayrıntılı bir konsept çalışması geliştirmek için Mayıs 2011'de 3 milyon ABD Doları alan üç Discovery Mission finalistinden biriydi. Diğer iki görev InSight ve Comet Hopper'dı . 2012 ortasındaki bir incelemeden sonra NASA, Ağustos 2012'de Mars'a InSight görevinin seçildiğini duyurdu .

Spesifik olarak, 2025'in sonundan önce belirtilen lansmanla, TiME'nin gelişi kuzey kışı boyunca 2030'ların ortalarında olacaktı. Bu, Titan'ın kuzey kutbuna yakın denizlerin karanlıkta olduğu ve Dünya ile doğrudan iletişimin imkansız olduğu anlamına gelir.

Titan'ın göllerine veya denizlerine iniş görevleri de Solar System Decadal Survey tarafından değerlendirildi. Ek olarak, 2009'da 2020'lerde piyasaya sürülmesi önerilen amiral gemisi Titan Satürn Sistem Misyonu , kısa ömürlü, pille çalışan bir göl arazi aracını içeriyordu. Başlatma fırsatları geçicidir; bir sonraki fırsat 2023-2024'te, bu nesildeki son şans.

Tarih

22 Temmuz 2006'da Titan'ın kuzey yarımküresindeki göllerin ve denizlerin keşfi, üzerinde sıvı hidrokarbonların bulunduğu hipotezini doğruladı . Ek olarak, güney kutup fırtınalarının önceki gözlemleri ve ekvator bölgesindeki yeni fırtına gözlemleri, aktif metan üreten süreçlerin, muhtemelen Titan'ın iç kısmından kriyovolkanik özellikler olduğuna dair kanıt sağlar .

Titan'ın çoğu yüzyıllar boyunca hiç yağmur görmeden geçer, ancak yağışların kutuplarda çok daha sık olması beklenir.

Titan'ın metan döngüsünün, meteorolojik çalışma sıvısının yağmur, bulutlar, nehirler ve göller olarak mevcut olduğu, Dünya'nın hidrolojik döngüsüne benzer olduğu düşünülmektedir . TiME , Titan'ın metan döngüsünü doğrudan ayırt edecek ve Dünya'daki hidrolojik döngüyle benzerliklerini ve farklılıklarını anlamaya yardımcı olacaktır. NASA, TiME'yi seçmiş olsaydı, Cassini radar ekibinin bir üyesi ve NASA'nın şu anki Baş Bilim İnsanı olan Ellen Stofan , görevi baş araştırmacı olarak yönetecek, Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL) ise görevi yönetecekti. Lockheed Martin , APL, Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Malin Uzay Bilimi Sistemleri tarafından sağlanan bilimsel araçlarla TiME kapsülünü inşa edecekti .

Hedef

İle (sol) Ligeia boyutu karşılaştırılması Superior Gölü üzerinde Dünya'ya (sağ)

TiME'nin fırlatılışı 2016 yılında bir Atlas V 411 roketi ile olacaktı ve 2023'te Titan'a ulaşacaktı. Hedef göl Ligeia Mare'dir (78°K, 250°W). Bu büyük biridir Titan'ın göller 100,000 ~ yaklaşık km'lik bir yüzey alanına sahip, bugüne kadar tanımlanmış 2 . Yedek hedef Kraken Mare .

Bilim hedefleri

Titan Mare Explorer, uçuş bilimi olmadan 7 yıllık basit bir gezegenler arası yolculuktan geçecekti. Giriş ve iniş sırasında bazı bilimsel ölçümler yapılacaktı, ancak veri aktarımları ancak sıçramadan sonra başlayacaktı . Misyonun bilimsel hedefleri şunlardır:

  1. Titan denizinin kimyasını belirleyin. Cihazlar : Kütle Spektrometresi (MS), Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (MP3).
  2. Titan denizinin derinliğini belirleyin. Enstrüman : Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (Sonar) (MP3).
  3. Titan'da deniz süreçlerini kısıtlayın. Enstrüman : Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (MP3), İniş ve yüzey kameraları.
  4. Deniz üzerindeki yerel meteorolojinin günlük zaman çizelgelerinde nasıl değiştiğini belirleyin. Enstrüman : Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (MP3), kameralar.
  5. Denizin üzerindeki atmosferi karakterize edin. Enstrüman : Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (MP3), kameralar.

Uzay araçları için kamera sistemleri kuran ve işleten Malin Space Science Systems , ön tasarım çalışmalarını yürütmek üzere NASA ile erken geliştirme sözleşmesi imzaladı. İki kamera olacaktı. Biri Ligeia Mare'nin yüzeyine iniş sırasında, diğeri ise inişten sonra fotoğraf çekecekti.

Uygulamalı Fizik Laboratuvarı tarafından bir Meteoroloji ve Fiziksel Özellikler Paketi (MP3) oluşturulacaktır. Bu alet paketi, rüzgar hızını ve yönünü, metan nemini, 'su hattı' üzerindeki basıncı ve sıcaklığı ve yüzeyin altındaki bulanıklığı, deniz sıcaklığını, ses hızını ve dielektrik özelliklerini ölçecektir. Bir sonar denizin derinliğini ölçebilirdi. Akustik yayılma simülasyonları yapıldı ve sonar dönüştürücüler, Titan koşullarındaki performanslarını karakterize etmek için sıvı-azot sıcaklıklarında test edildi.

Güç kaynağı

Dione ve Satürn'ün önünde Titan

Titan'ın kalın atmosferi ve Titan'ın Güneş'ten uzaktaki zayıf güneş ışığı, güneş panellerinin kullanımını dışlıyor . NASA tarafından seçilseydi, TiME iniş aracı, kara ağları ve diğer gezegensel görevler için uzun ömürlü güç kaynaklarının kullanılabilirliğini sağlamayı amaçlayan bir prototip olan Gelişmiş Stirling Radyoizotop Jeneratörünün (ASRG) test uçuşu olacaktı . Bu görev için iki ortamda kullanılacaktı: derin uzay ve karasal olmayan atmosfer. ASRG, Stirling güç dönüştürme teknolojisini kullanan bir radyoizotop güç sistemidir ve 140-160 W elektrik gücü üretmesi beklenmektedir; bu, şu anda kullanımda olan RTG'lerden dört kat daha verimlidir . Kütlesi 28 kg'dır ve nominal ömrü 14 yıldır. ASRG araştırmalarına devam etmesine rağmen, NASA o zamandan beri 2016 lansmanı için bir ASRG hazırlayacak olan Lockheed sözleşmesini iptal etti ve uzun menzilli problar için mevcut MMRTG radyoizotop güç sistemlerine güvenmeye karar verdi .

Özellikler
  • ≥14 yıl ömür
  • Nominal güç: 140 W
  • Kütle ~ 28 kg
  • Sistem verimliliği: ~ %30
  • iki GPHS 238
    Pu
     modüller
  • 0,8 kg plütonyum-238 kullanır

Kapsülün itici güce ihtiyacı olmayacak: rüzgar ve olası gelgit akıntılarının bu yüzer gemiyi aylarca denizin etrafında itmesi bekleniyor.

iletişim

Araç, Dünya ile doğrudan iletişim kuracaktı ve prensipte, varıştan sonra birkaç yıl boyunca aralıklı teması sürdürmek mümkün olabilirdi: Dünya, sonunda 2026'da Ligeia'dan görüldüğü gibi ufkun altına iniyor. Dünya'ya bir görüş hattı olmayacak. 2035'e kadar daha fazla veriyi geri ışınlamak için.

Yüzey koşulları

Titan'ın yüzeyinin Huygens görünümü
Farklı veri işleme ile aynı

Modeller, Ligeia Mare'deki dalgaların, TiME görevinin planlanan sezonu boyunca normalde 0,2 metreyi (0,66 ft) geçmediğini ve bazen birkaç ay içinde 0,5 metrenin (1,6 ft) biraz üzerine çıkabileceğini öne sürdü. Kapsülün dalgalara tepkisini ve kıyıda olası kıyıya vurmayı değerlendirmek için simülasyonlar yapıldı. Kapsülün deniz yüzeyinde 0,1 m/s hızla, akıntılar ve rüzgar tarafından itilerek 0,5 m/s'lik tipik hızlarda ve 1,3 m/s'yi (4,2 fit/saniye) aşmaması bekleniyor. Prob tahrik ile donatılmayacaktır ve hareketi kontrol edilemese de, göl derinliği, sıcaklık değişimleri ve kıyı görüntüleme gibi bilimsel getiriyi optimize etmek için ardışık konumlarının bilgisi kullanılabilir. Önerilen bazı yer belirleme teknikleri, Doppler kayması ölçümü, Güneş yüksekliği ölçümü ve Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometrisidir .

potansiyel yaşanabilirlik

Dünya'dan farklı bir biyokimyaya sahip bir yaşam formu keşfetme şansı, bazı araştırmacıları Titan'ı dünya dışı yaşam aramak için en önemli dünya olarak görmeye yöneltti . Birkaç bilim adamı, Titan'daki hidrokarbon kimyası, cansız maddeden bir tür yaşam eşiğine geçerse, tespit etmenin zor olacağını varsayıyor. Dahası, Titan çok soğuk olduğu için, karmaşık biyokimyasal yapılar inşa etmek için mevcut olan enerji miktarı sınırlıdır ve herhangi bir su bazlı yaşam, bir ısı kaynağı olmadan donacaktır. Bununla birlikte, bazı bilim adamları, varsayımsal yaşam formlarının metan bazlı bir çözücüde var olabileceğini öne sürdüler . TiME'nin Baş Araştırmacısı Ellen Stofan, Titan denizlerinde bildiğimiz şekliyle yaşamın geçerli olmadığını düşünüyor, ancak "denizlerde, organik sistemlerin yaşama doğru nasıl ilerlediği konusunda bize fikir verebilecek bir kimya olacak" dedi.

Benzer görev kavramları

  • Şu anda Titan göllerini keşfetmek için herhangi bir iniş görevi finanse edilmese de, bilimsel ilgi artıyor . NASA'daki bir araştırmacı, TiME fırlatılacak olsaydı, mantıklı bir takip görevinin Titan Submarine adlı bir göl denizaltısı olacağını öne sürdü.
  • Pille çalışan bir göl arazi aracı, bir Satürn yörünge aracını röle olarak kullanan Titan Satürn Sistem Misyonu (TSSM) Amiral Gemisi çalışmasının bir unsuru olarak kabul edildi . 2010 NASA Planetary Science Decadal Survey'de bir dizi göl arazisi varyantı kısaca değerlendirildi.
  • 2012 EPSC toplantısında Avrupa'da bir göl kapsülü önerildi; buna Titan Gölü Yerinde Örnekleme Tahrikli Kaşif (TALISE) denir. En büyük fark, çamurlu ve sıvı ortamlarda çalışmak için muhtemelen Arşimet vidalarını kullanan bir tahrik sistemi olacaktır. Ancak bu çaba sadece kısa bir kavram çalışmasıydı.

daha fazla okuma

  • Ralph Lorenz (2018). NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens: 1997'den itibaren (Cassini yörünge aracı, Huygens sondası ve gelecekteki keşif konseptleri) (Sahiplerin Atölye El Kitabı) . Haynes Kılavuzları, İngiltere. ISBN'si 978-1785211119.

Ayrıca bakınız

Referanslar