Libélula (nave espacial)

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Libélula
Libélula
Cliente	NASA
Fabricante	Laboratorio de Física Aplicada
Operador	NASA y Laboratorio de Física Aplicada
Tareas	exploración titán
lanzar	junio de 2027  ( 2027-06 )
ID de NSSDCA	LIBÉLULA
Especificaciones
Peso	450 kg
Energía	70W _
dragonfly.jhuapl.edu
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Libélula (traducido del  inglés  -  "libélula") - un proyecto de una nave espacial y una misión del mismo nombre, que implica el aterrizaje de un avión de ala giratoria en Titán , el satélite más grande de Saturno . El objetivo de la investigación es buscar la química prebiótica y la viabilidad en varias áreas de Titán, para lo cual el módulo de aterrizaje debe ser capaz de despegar y aterrizar verticalmente (VTOL) [1] [2] [3] .

El titanio es único porque su superficie contiene hidrocarburos en forma líquida, por lo que es de interés para la investigación en el campo de la astrobiología y la abiogénesis [1] . La misión fue propuesta por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en abril de 2017 como parte del Programa Nueva Frontera de la NASA . En diciembre de 2017, la misión quedó finalista del concurso, siendo seleccionada (junto con la misión CAESAR) entre doce propuestas para la cuarta etapa de la Nueva Frontera [4] [5] [6] . El 27 de junio de 2019, la NASA seleccionó el proyecto como ganador [7] [8] . El lanzamiento de la nave desde la Tierra está previsto para junio de 2027, se espera la llegada a Saturno y el descenso a la superficie de Titán en 2036, tras lo cual la nave podrá trabajar en Titán durante más de dos años y medio [9] [10] [11] .

Resumen

La nave espacial Dragonfly aterrizará en Titán, donde buscará vida microbiana y estudiará la viabilidad del satélite y la química prebiótica en varios lugares de Titán. El dispositivo podrá realizar vuelos controlados, así como despegues y aterrizajes verticales. El generador del aparato funcionará con isótopos radiactivos . La misión implica vuelos del aparato a diferentes áreas en la superficie de Titán, seguidos de la recolección y análisis de muestras [12] [13] .

Debido a la presencia de hidrocarburos líquidos superficiales y, posiblemente, agua subsuperficial en Titán, podría haberse formado allí la llamada sopa primordial , en relación con la cual este satélite de Saturno es de gran interés para los astrobiólogos [14] .

Historia

La idea inicial de la misión Dragonfly surgió a finales de 2015 durante una cena entre los científicos Jason W. Barnes de la Universidad de Idaho y Ralph D. Lorenz del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins [15] . Elizabeth Turtle , una científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins [13] se convirtió en la directora científica del proyecto . El concepto de la misión se basa en desarrollos anteriores que consideraron la posibilidad de navegación aérea en Titán, incluido el estudio Titan Explorer [16] de 2007 , que proponía el lanzamiento de un globo aerostático ( TSSM ) [17] o un avión ( AVIATR ) [ 12] en Titán . El concepto de la misión Dragonfly involucra el uso de un vehículo de múltiples rotores [18] para mover instrumentos de investigación a diferentes partes de Titán y estudiar los detalles de la superficie, la atmósfera y la geología de la luna de Saturno.

La misión fue propuesta por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en abril de 2017 como parte del Programa Nueva Frontera de la NASA . En diciembre de 2017, la misión quedó finalista del concurso, siendo seleccionada (junto con la misión CAESAR ) entre doce propuestas para la cuarta etapa de la Nueva Frontera. El 27 de junio de 2019, la NASA seleccionó la misión Dragonfly, tras lo cual se iniciará el desarrollo, diseño detallado y construcción del vehículo con un lanzamiento previsto en 2027 como parte de la cuarta misión del programa New Frontier [19] [20] [ 7] [21] .

Financiamiento y desarrollo

Hasta finales de 2018, los proyectos de las misiones CAESAR y Dragonfly recibieron $4 millones cada uno para un estudio más detallado [20] . Tras seleccionar la misión Dragonfly, se inició el diseño, desarrollo y construcción del dispositivo, cuyo lanzamiento se realizará en 2027 [19] [20] [7] [10] . Esta misión será la cuarta bajo el programa Nuevas Fronteras .

Tareas científicas

En 2005, el módulo de aterrizaje Huygens de la Agencia Espacial Europea obtuvo algunos datos sobre la composición de la atmósfera y la superficie de Titán. Así, la sonda detectó tolinas [22] , que son una mezcla de hidrocarburos ( sustancias orgánicas ) en la atmósfera y en la superficie de Titán [23] [24] . Debido a la densa atmósfera de Titán, la composición química exacta, incluido el contenido de ciertos hidrocarburos en ella, sigue siendo desconocida, lo que requiere el estudio por parte del vehículo de descenso en varias zonas de su superficie [25] .

De mayor interés para la investigación son los lugares de Titán, donde, debido a la fusión o criovulcanismo, el agua aparece en forma líquida, reaccionando con compuestos orgánicos. Dragonfly podría, si encarnara, explorar varias zonas en la superficie de Titán en busca de biofirmas y química prebiótica basada en agua o hidrocarburos [1] .

Robert Zubrin cree que Titán tiene las condiciones necesarias para albergar vida microbiana : "Definitivamente, Titán es el mundo extraterrestre más hospitalario de todo nuestro sistema solar para la colonización humana" [26] . La atmósfera de Titán contiene nitrógeno y metano , y también se encuentra metano líquido en la superficie de la luna de Saturno. Es posible que también haya agua líquida y amoníaco debajo de la superficie de Titán, que pueden ser llevados a la superficie por la actividad criovolcánica [27] .

El 19 de julio de 2021, se publicó Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander [28] en The Planetary Science Journal , en el que los autores, encabezados por el subdirector del proyecto Dragonfly, Jason Barnes, de la Universidad de Idaho, proporcionaron un lista de objetivos científicos para el ortocóptero [29] :

• Mapeo de la superficie de Titán utilizando fotografías detalladas en color, mientras que las fotografías de los sitios de muestreo del suelo deben mostrar granos de menos de 120 micrómetros de tamaño.
• Estudio de la composición de la capa superficial de Titán en al menos tres paisajes diferentes: dunas, proximidad de cráteres de impacto y zonas próximas a lechos de ríos.
• Buscar moléculas prebióticamente relevantes tanto orgánicas como inorgánicas, incluidos aminoácidos, bases nitrogenadas, lípidos y azúcares, así como determinar su concentración en el suelo y otras propiedades, incluida la quiralidad.
• Determinación del contenido de hielo de agua en el suelo.
• Determinación de la actividad sísmica de Titán.
• Identificación de fuentes y sumideros de metano y determinación de su papel en el ciclo hidrológico del metano de Titán.
• Determinación de la composición química de la atmósfera, en particular, el contenido de neón y argón en ella, lo que permitirá imponer restricciones a los modelos de evolución de la atmósfera de Titán y ayudará a comprender los mecanismos de deposición de diversas sustancias. de la atmósfera en la superficie del satélite.
• Monitoreo de temperatura, presión, contenido de hidrógeno y metano en la atmósfera, velocidad y dirección del viento.

Diseño y construcción

Según el proyecto, Dragonfly es un avión de ala rotatoria . Después de descender a la superficie, debería funcionar como un gran cuadricóptero con hélices gemelas, es decir, un octocóptero [12] . Esta configuración de hélice permitirá que el vehículo se mueva incluso si se pierde una hélice o un motor [12] . Cada tornillo tendrá aproximadamente 1 metro de diámetro [12] . El dispositivo podrá moverse a una velocidad de unos 36 km/hy elevarse a una altura de hasta 4 km [12] .

La energía requerida para flotar en el aire con una masa similar en Titán es 38 veces menor que en la Tierra [30] debido a la atmósfera más densa y la baja gravedad [1] . La atmósfera de Titán es cuatro veces más densa que la de la Tierra, y la gravedad es aproximadamente el 15% de la de la Tierra, lo que hace que Titán sea más fácil de volar. Por otro lado, hay una serie de factores que complican la misión, hay que tener en cuenta las bajas temperaturas de funcionamiento, que rondan los -180 °C en la superficie, así como la poca luz [17] . Dragonfly podrá cubrir distancias considerables, alimentado por una batería recargada por un generador termoeléctrico de radioisótopos ( MMRTG ) por la noche [31] . El generador termoeléctrico de radioisótopos MMRTG convierte la energía térmica de la descomposición natural de los radioisótopos en energía eléctrica [12] . Con una sola carga de batería, el dispositivo podrá volar durante varias horas, superando varias decenas de kilómetros, después de lo cual se recargará [1] . Durante el vuelo, los sensores del dispositivo registrarán nuevos lugares posibles para la investigación.

Según estimaciones y simulaciones preliminares, la masa del aparato Dragonfly podría ser de 450 kg (990 libras). El dispositivo estará equipado con un escudo térmico de 3,7 m de diámetro [12] , así como con dos taladros para la recogida de muestras (una para cada esquí de aterrizaje) y su posterior análisis en un espectrómetro de masas [12] .

Por la noche, que dura unos 8 días terrestres en Titán, el dispositivo estará en la superficie [12] . En este momento, podrá recolectar y analizar muestras de suelo, realizar estudios sismológicos, monitoreo meteorológico y fotografía microscópica del área usando iluminación LED, como en los dispositivos Phoenix y Curiosity [12] .

Presunto equipamiento científico

• El espectrómetro de masas DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer) es un espectrómetro de masas para determinar la composición química de muestras de titanio.
• Espectrómetro de rayos gamma y neutrones DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) para determinar la composición química de muestras de la superficie y del aire.
• Bloque geofísico y meteorológico DraGMet (paquete de geofísica y meteorología Dragonfly): un conjunto de sensores meteorológicos y geofísicos para determinar las condiciones atmosféricas, así como muestras de la superficie.
• DragonCam Camera (Dragonfly Camera Suite): varias cámaras micro y panorámicas para fotografiar la superficie de Titán y buscar sitios potencialmente interesantes para la investigación.
• DrACO (Drill for Acquisition of Complex Organics) no es un instrumento científico, pero perforará la superficie de Titán y aspirará muestras de la superficie y las entregará al instrumento DraMS a temperatura criogénica.

Punto de aterrizaje

Está previsto que el lugar de aterrizaje del helicóptero Dragonfly sea la región de Shangri-La [32] , ubicada cerca del ecuador y 700 km al norte del lugar de aterrizaje de Huygens. Dragonfly tendrá que explorar esta zona a través de una serie de vuelos (de hasta 8 km cada uno) y análisis de muestras de superficie. Luego está previsto un vuelo hacia el cráter Selk , donde en el pasado pudo haber agua líquida. La longitud total de los vuelos del dispositivo puede superar los 175 km [32] .

Véase también

• Atmósfera de Titán
• CAESAR , finalista perdedor de la cuarta misión delprograma New Frontier
• " Huygens ", la sonda que aterrizó en Titán en 2005
• Colonización de Titán
• Misión del sistema Titán Saturno
• Ingenuity  es un vehículo aéreo no tripulado para la exploración de Marte.

Notas

1. ↑ 1 2 3 4 5 Dragonfly: Explorando la habitabilidad y la química orgánica prebiótica de Titán  (ing.)  (enlace no disponible) . USRA Houston. Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 5 de abril de 2018.
2. ↑ Libélula: Titan Rotorcraft  Lander . Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (2017). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 20 de septiembre de 2017.
3. ↑ Redd, Nola Taylor 'Dragonfly ' Drone podría explorar Saturn Moon Titan  . Space.com (25 de abril de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 25 de abril de 2017.
4. ↑ NASA Invests in Concept Development for Missions to Comet, Saturn Moon Titan  (inglés)  (enlace inaccesible - historia ) . Exploración del Sistema Solar de la NASA.
5. ↑ Dragonfly and CAESAR: NASA Greenlights Concepts For Missions To Titan And Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko  (inglés)  (enlace no disponible) . Ciencia 2.0 (20 de diciembre de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 24 de enero de 2018.
6. ↑ La NASA enviará un "helicóptero nuclear" a Titán y regresará al cometa "soviético" . RIA.ru (20 de diciembre de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 1 de enero de 2018. (indefinido)
7. ↑ 1 2 3 Edward Helmore y agencias. La NASA enviará un dron Dragonfly para explorar Titán, la luna más grande de  Saturno . The Guardian (27 de junio de 2019). Consultado el 28 de junio de 2019. Archivado desde el original el 28 de junio de 2019.
8. ↑ La NASA enviará a Dragonfly a buscar vida en la luna Titán de Saturno . Tass.ru (28 de junio de 2019). Consultado el 27 de junio de 2019. Archivado desde el original el 27 de junio de 2019. (Ruso)
9. ↑ Ingenieros aeroespaciales desarrollan un dron para la misión conceptual de la NASA a  Titán . Universidad Estatal de Pensilvania (9 de enero de 2018). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2019.
10. ↑ 1 2 Lanzamiento de Dragonfly trasladado a 2027  . NASA (25 de septiembre de 2020). Consultado el 29 de septiembre de 2020. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2020.
11. ↑ NASA New Frontiers 5: Anuncio de la tercera comunidad - SpaceRef
12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Libélula: un concepto de módulo de aterrizaje de helicóptero para la exploración científica en Titán (PDF)  (  enlace inaccesible) . Compendio técnico de Johns Hopkins APL (2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2017.
13. ↑ 1 2 La NASA selecciona la misión a Titán dirigida por APL de Johns Hopkins para un mayor desarrollo  . Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (21 de diciembre de 2017). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 26 de abril de 2018.
14. ↑ Dragonfly : Explorando la superficie de Titán con un módulo de aterrizaje  reubicable de New Frontiers Sociedad Astronómica Estadounidense, reunión de DPS #49, id.219.02. (2017). 
15. ↑ Dragonfly APL TechDigest (PDF)  (ing.)  (enlace no disponible) . JHUAPL.edu. Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2017.
16. ↑ Titan Explorer - Estudio insignia (PDF)  (ing.)  (enlace no disponible) . NASA y APL (2008). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 1 de febrero de 2017.
17. ↑ 1 2 Montgolfiere Aerobots para Titan (PDF)  (ing.)  (enlace no disponible) . Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2016.
18. ↑ Langelaan JW et al. (2017) Proceso. Conferencia aeroespacial IEEE.
19. ↑ 1 2 Spacewatch: dron fuera de este mundo con una tarea del Titanic  por delante . The Guardian (21 de diciembre de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 13 de julio de 2019.
20. ↑ 1 2 3 Chang, Kenneth Finalistas en el sorteo de naves espaciales de la NASA: un dron en Titán y un  cazador de cometas . The New York Times (19 de noviembre de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 13 de julio de 2019.
21. ↑ La libélula de la NASA volará alrededor de Titán buscando orígenes, signos de vida  . NASA.gov (27 de junio de 2019). Consultado el 27 de junio de 2019. Archivado desde el original el 28 de junio de 2019.
22. ↑ ¿Qué demonios son las tolinas?  (Inglés) . Planetary.org (23 de julio de 2015). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 13 de enero de 2020.
23. ↑ Lago tropical gigante encontrado en Saturno Luna Titán  (inglés)  (enlace inaccesible - historia ) . Space.com (13 de junio de 2012).
24. ↑ Nuevas imágenes de la sonda Huygens: costas y canales, pero una  superficie aparentemente seca . Planetary.org (15 de enero de 2005). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2018.
25. ↑ Williams, Matt Dragonfly Propuesto a la NASA como Daring New Frontiers Mission to  Titan . Universe Today (25 de agosto de 2017). Consultado el 25 de enero de 2018. Archivado desde el original el 13 de julio de 2019.
26. ↑ Robert Zubrin, Entrando en el espacio: Creando una civilización espacial , sección: Titán, págs. 163-166, Tarcher/Putnam, 1999, ISBN 978-1-58542-036-0
27. ↑ Robert Zubrin, The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , p. 146, Simon & Schuster/Piedra de toque, 1996, ISBN 978-0-684-83550-1
28. ↑ Metas y objetivos científicos para el módulo de aterrizaje reubicable Dragonfly Titan Rotorcraft . La revista de ciencia planetaria (19/07/2021). Consultado el 29 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2021. (indefinido)
29. ↑ Científicos planetarios identifican objetivos de drones en Titán . N+1 (13/08/2021). Consultado el 29 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2021. (indefinido)
30. ↑ R. Lorenz, "Titan Here We Come!", New Scientist, 15 de julio de 2000.
31. ↑ Exploración de Titán posterior a Cassini: justificación científica y conceptos de misión (PDF  ) . Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica (2000). Consultado el 2 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 25 de enero de 2020.
32. ↑ 1 2 La libélula de la NASA volará alrededor de Titán en busca de orígenes, signos de  vida . NASA.gov (27 de junio de 2019). Consultado el 27 de junio de 2019. Archivado desde el original el 2 de mayo de 2021.

Enlaces

• Sitio web oficial del proyecto  (inglés)

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