ماموریت Dragonfly تلاش برای کشف تیتان، بزرگترین قمر زحل است

ناسا در جدیدترین پروژه خود به نامسنجاقکقصد دارد یکی از قمرهای زحل به نام تیتان را مطالعه کند. این قمر به دلیل شباهت زیاد به زمین مورد توجه بسیاری از دانشمندان است. در این مقاله با ماموریت Dragonfly بیشتر آشنا می شویم.

برنامه مرزهای جدید ناسا

در اوایل دهه 2000، ناسا یک موشک پرتاب کردافق های جدیدیاافق های جدید“با هدف افزایش اکتشافات منظومه شمسی، تیم های علمی محلی و بین المللی اهداف اکتشافی خاص خود را در این برنامه ارائه می دهند. این تیم ها اغلب با موسسات تحقیقاتی یا دانشگاه های ناظر پروژه مرتبط هستند و عمدتا از دانشمندان و مهندسان رشته های علمی مختلف تشکیل شده اند. تیم ها باید پروژه هایی را طراحی کنند که بین هزینه های بالای اکتشاف فضا و نتایج ارزشمند پروژه تعادل ایجاد کند.

برنامه مرزهای جدید مبتنی بر رویکردی نوآورانه است. این پروژه ها را نمی توان به عنوان ماموریت های علمی استراتژیک بزرگ و پیشگامانه طبقه بندی کرد، اما با توجه به محدودیت های بودجه و زمانی، پروژه های ارزشمندی هستند که دانش ما را از منظومه شمسی افزایش می دهند.

در حال حاضر سه ماموریت از این مجموعه در حال اجرا و یک ماموریت در حال آماده سازی و توسعه است. یک وظیفه “افق های جدیددر سال 2006 با هدف مطالعه پلوتون به فضا رفت. ماموریت بعدی جونو نام دارد که در سال 2011 پرتاب شد و در سال 2016 وارد مدار مشتری شد. در نهایت برای این ماموریتاوزیریس رکسما در سال 2016 به سیارک خواهیم رسید.بنواو در سال‌های 2018 تا 2021 به مطالعه دقیق آنها پرداخت و در نهایت در سال 2023 نمونه‌هایی را به زمین فرستاد.

ماموریت سنجاقک

Dragonfly چهارمین برنده برنامه New Frontiers ناسا است که در سال 2025 اجرا خواهد شد. در جولای 2018، ناسا پروژه ای به نام “سنجاقک“شکست دادن 11 تیم دیگر، برنده مسابقات”افق های جدیدناسا این ماموریت را با حداکثر 850 میلیون دلار پشتیبانی خواهد کرد.

در این ماموریت، Dragonfly – به معنی “سنجاقکاو – در سال 2025 فرصتی برای پرتاب موشک از زمین به تیتان، بزرگترین قمر زحل، خواهد داشت. این هواپیما که به دلیل ظاهرش به این نام معروف است، به اندازه یک خودروی کوچک با چهار بازو است و هر بازو دارای دو ملخ چرخشی است. در واقع، این پهپادی است که به طور خاص برای نمونه برداری از جو و سطح تیتان طراحی شده است. این هواپیما مجهز به هشت روتور با هدف پرواز از منطقه ای به منطقه دیگر در سیارات است و می تواند با سرعت 10 کیلومتر بر ثانیه پرواز کند.

این کوادکوپتر برای نمونه برداری از پوسته یخی و ماسه های هیدروکربنی طراحی شده است. این دستگاه مجهز به مخزن خلاء است که می تواند نمونه برداری از سطح را انجام دهد. این مخزن مجهز به مارپیچ است که می تواند ترکیب شیمیایی دقیق نمونه های جمع آوری شده را تعیین کند. بنابراین، Dragonfly می‌تواند به سؤالات بی‌پاسخ دانشمندان در مورد ترکیب شیمیایی سطح تیتان پاسخ دهد.

Dragonfly علاوه بر جمع آوری نمونه، می تواند شرایط جوی و آب و هوایی تایتان را نیز بررسی کند و داده های مورد نیاز را جمع آوری کند. تصاویری از نماهای مختلف از این ماه نیز ثبت خواهد شد. علاوه بر این، محققان توانستند یک لرزه‌سنج داخلی روی Dragonfly نصب کنند تا هرگونه فعالیت لرزه‌ای روی تیتان را ثبت کند.

تیم تحقیقاتی سنجاقک

رهبر تیم تحقیقاتی سنجاقک،جیسون بارنز“استاد دانشگاه”آیداهو، که به عنوان محقق اصلی در تیم خدمت می کند. این تیم تحت نظارت آزمایشگاه فیزیک کاربردی است.جان هاپکینزشامل 35 محقق از کشورهای مختلف است.

تیم تحقیقاتی Dragonfly یک سال گذشته را صرف نهایی کردن برنامه های خود، برنامه ریزی تحقیقات و انجام آزمایش های لازم کرده است. اعضای تیم برخی از اجزای Dragonfly را در دمای سطح تیتان آزمایش کردند. آنها همچنین مدلی از هواپیمای ساخته شده توسط دانشگاه پن استیت را آزمایش کردند.

مقصد جهان اقیانوس!

در سال 2004، فضاپیماکاسینیاو در حین مطالعه روی زحل، برای اولین بار به تیتان نگاه کرد. کاسینی نیز یک کاوشگر استهیگینزبرای جمع آوری اطلاعات به مدت 72 دقیقه به سطح این ماه فرستاده شد. به نظر می رسد که ماه مملو از باران، رودخانه ها، دریاچه ها و بسیاری از دریاهای پر از متان و اتان است. مشاهدات کاسینی همچنین نشان می‌دهد که لایه‌ای از یخ سطح تیتان را می‌پوشاند که زیر آن دنیایی از اقیانوس‌ها قرار دارد.

در خط استوا، تپه های یخی غول پیکر وجود دارد. به جای اینکه تپه های شنی از ماسه ساخته شده باشند، احتمالاً تپه هایی از ترکیبات آلی پیچیده به نام هیدروکربن هستند. هیدروکربن‌های پیچیده احتمالاً زمانی تشکیل شده‌اند که نور خورشید متان را در جو ماه می‌شکند و مولکول‌های حاصل در فرآیندهای شیمیایی دیگر ترکیب می‌شوند و ساختارهای جدیدی را تشکیل می‌دهند که برخی از آنها را می‌توان در سطح یافت.

دانشمندان هنوز قادر به تعیین ترکیب و ساختار دقیق مواد روی سطح نیستند. مکنزی گفت: «اگر از من بپرسید دقیقاً چه چیزی در سطح تیتان وجود دارد، نمی‌توانم پاسخ دهم. جوی که جلوی نور خورشید را می گیرد (احتمالاً به دلیل تفکیک اتمسفر)، مواد آلی مختلفی تولید می کند.

قمر زحل، تیتان

تیتان، بزرگترین قمر زحل، به دلیل جو و سطح جامدش در گروه سیارات زمین و مریخ قرار دارد. در واقع تیتان، زمین و مریخ تنها مکان هایی در منظومه شمسی هستند که این ویژگی ها را دارند. در مقایسه با زهره و مریخ، خواص جو تیتان بسیار شبیه به زمین است. جو متراکم و گرانش کم ماه – گرانش تیتان یک هفتم گرانش زمین است – پرواز در نزدیکی سطح را آسانتر از پرواز در نزدیکی زمین می کند. جو تیتان چهار برابر چگالی جو زمین است.

در فاصله زحل از خورشید، نور خورشیدی که به آن و قمرهایش می رسد حدود یک درصد از نور خورشیدی است که به زمین می رسد. از آنجایی که جو تیتان مه آلود است، دانشمندان برای کنترل یک روبات روی سطح آن به چالش کشیده می شوند. مه تیتان بیشتر نور را پراکنده می کند، بنابراین Dragonfly نمی تواند به انرژی خورشیدی تکیه کند. این کوادکوپتر در روز از خورشید نیرو می گیرد و در شب از انرژی هسته ای استفاده می کند. مانند روشی که برای تامین انرژی مریخ نوردها استفاده می شودتحمل کردن“و”کنجکاویکاربر.

تصور می‌شود که آب مایع با هیدروکربن‌های روی سطح از طریق واکنش‌های شیمیایی مشخصی که هنوز مشخص نیست ترکیب می‌شود و مخلوطی شبیه سوپ ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به تشکیل حیات در تیتان شود. با مطالعه شیمی تیتان، محققان ممکن است بتوانند به سوالاتی در مورد چگونگی شکل گیری اجزای سازنده حیات پاسخ دهند.

هدف سنجاقک: مطالعه زندگی!

همانطور که می دانید، سه عنصر اصلی برای تشکیل حیات مورد نیاز است: یک منبع انرژی مانند خورشید، یک حلال مایع مانند آب، و ماده آلی – انواع ترکیبات مبتنی بر کربن که پروتئین هایی را تشکیل می دهند که زندگی را همانطور که ما می شناسیم می سازند. . اما اینها دستورات مبهم است، مثل این که بگوییم این غذا را با اجاق و آب و قابلمه بپزید!

قبل از پیدایش حیات بر روی زمین، جو زمین کاملاً متفاوت بود. تقریباً مطمئناً مقدار زیادی اکسیژن و متان وجود داشت. مواد شیمیایی آلی موجود در نور خورشید مستقیماً به سطح زمین می رسند. اما ما دقیقا نمی دانیم که چگونه این چیزها منجر به شکل گیری حیات روی زمین شد، بنابراین من و شما می توانیم امروز روی آن موضوع تمرکز کنیم. ما نمی توانیم در زمان سفر کنیم و دقیقاً ببینیم چه اتفاقی افتاده است، اما خوشبختانه مکان هایی با گذشته زمین در آنها وجود دارد و تیتان یکی از آنهاست.

هدف مهم این ماموریت درک چرایی شکل گیری حیات در سیاره ما و تبدیل زمین به محیطی قابل سکونت است. به عبارت دیگر، چه نوع فرآیندهای شیمیایی منجر به تولد و توسعه حیات در زمین شد. تیتان مملو از فرآیندها و ساختارهای شیمیایی ناشناخته است و مطالعه هر یک از آنها اطلاعات ارزشمندی در مورد آنها در اختیار ما قرار می دهد.

ماموریت اولیه Dragonfly بیش از دو سال طول خواهد کشید. با این حال، چهار قطبی مرکزی می تواند برای مدت زمان طولانی تری به کاوش ادامه دهد.

در جستجوی هدف

فرود بر روی سطوح سیاره ای همیشه چالشی بزرگ برای مهندسان در اکتشافات فضایی بوده است. مانند کاوشگر مریخ، سنجاقک پس از حرکت در اتمسفر تیتان با یک سپر حرارتی روشن، با کمک چتر نجات سرعت خود را کاهش می دهد – تا از سوختن آن جلوگیری کند. پس از آن، سنجاقک چترها را رها می کند و سپس به آرامی به سطح زمین فرود می آید.

مهندسان این تیم اعلام کردند زمانی که Dragonfly وارد یک منطقه فرود می شود، دوربین ها و تجهیزات داخلی می توانند یک نقطه فرود امن را جستجو و پیدا کنند.

طبق برنامه ریزی ها، Dragonfly ابتدا در نزدیکی خط استوای تیتان پرواز خواهد کرد.شانگری لافرود آمدم و پس از مدتی به سوراخ برخورد کردم.ابریشمبازدیدها؛ جایی که انرژی حاصل از برخورد ممکن است دریاچه موقتی از آب مایع ایجاد کرده باشد.

علاوه بر این، کاوشگرها و فرودگرهای بین سیاره ای معمولاً می توانند منطقه کوچکی از سیاره را بازدید و کاوش کنند. اما جاذبه کم و جو متراکم تیتان به سنجاقک ها اجازه می دهد تا به اطراف حرکت کنند.

کوادکوپتر مرکزی Dragonfly قبل از حرکت به مناطق دیگر، به دقت از هر منطقه ممکن نمونه برداری و عکس می گیرد. هر روز روی تیتان معادل دو هفته روی زمین است. این کوادکوپتر احتمالا هر روز تایتان یک بار تغییر موقعیت می دهد.