Astronautika: misije

Gledano prema ceni i složenosti, NASA ima sonde srednje klase, od kojih su sve tri do sada lansirane u akciji: 'New Horizons', 'Juno' i 'OSIRIS-REx'. Prva je prošle godine istražila Plutonov sistem i sada leti ka Kajperovom asteroidu, druga proučava dinamiku Jupitera, a treća će za 5 godina doneti uzorke asteroida Bennu, potencijalno opasnog za Zemlju. Kakav zadatak dati četvrtoj misiji? Zna se da će koštati malo ispod milijarde i da će biti lansirana 2024. Rok za odluku je istekao.

c1
Ovako mi zamišljamo sondu koja jezdi Saturnovim nebom (iznad se vidi prsten!)

Prošlog januara je počelo finale takmičenja za tu milijardu. Od 12 predloga, knjiga je spala na kraju na šest. Svaka od njih je obećavala suštinski napredak u našem shvatanju Sunčevog sistema. Ciljevi ovih misija su Saturn, Mesec, asteroidi, Venera i komete. Kako odabrati?

Sa garantovanom cenom od minimum $850 miliona, misije New Frontiers spadaju u tzv. srednju klasu misija, izmeđi Discovery tipa – koje su, sa maksimalnih $450 miliona, najjeftinije – i Flagship tipa, koje mogu da prebace i 3 milijarde. Ciljevi Discovery misija nisu unapred zacrtani od strane Nase, već osluku koju odabrati NASA donosi na osnovu procene koja će biti najinteresantnija. S druge strane, Flagship misije su unapred 'zacrtane' od Nasinog rukovodstva i biraju se na osnovu pritisaka i lobiranja naučne zajednice, a manjim delom zavise i od političke podrške. Misije New Fronters su negde na sredini, jer se različiti istraživački timovi takmiče sa različitim predlozima, ali ciljeve im je postavila NASA ranije. Do sada, NASA je odobrila tri misije ove klase: 'New Horizons' (za proučavanje Plutona i Kajperovog pojasa), 'Juno' (analiza unutrašnje građe Jupitera) i 'OSIRIS-REx' (treba da donese uzorke asteroida na Zemlju).

Ciljeve četvrte misije tipa New Frontiers odredila je studija (desetogodišnji plan) koji je predložila Nacionalna akademija SAD, a koja uzima u obzir prioritete naučne zajednice[1]. U početku, NASA je razmatrala pet mogućih odredišta za sledeću misiju: Mesec, kometu, trojanski asteroid i atmosfere Venere i Saturna. Ali u poslednjem trenutku NASA je dodala još dva cilja: Titan i Enkelad. Ako nekom nedostaje Crvena planeta, ne treba se sekirati, jer Mars ima vlastiti istraživački program (iako on može biti odredište i misija Discovery tipa, kao što je slučaj sa 'InSightom'). Uz to, sledeće dekade NASA je već isplanirala jednu Flagship misiju na Europu, Jupiterov satelit. Za četvrtu misiju New Frontier američka agencija je već rezervisala 3 radioizotopska generatora MMRTG i 43 mala plutonijumska grejača (RHU). Sa tim na umu, kandidati za misiju su bili sledeći:

  • Sonda na jonski pogon od 2 tone za donošenje uzoraka sa komete;
  • Sonda 'MoonRise' za donošenje 1 kg uzoraka sa južnog pola Meseca;
  • Sonda za proučavanje najmanje dva Jupiterova Trojanca.
  • Dvostepena sonda za Saturnovu atmosferu;
  • Misija 'VISAGE' za sletanje na Veneru.
  • 'Okeanski svetovi': sonde za Titan i Enkelad (TiME[2] i ELF).

Pre nedelju dana NASA je prelomila! Odluka je pala!

Gde bi ti voleo da pošalješ kosmički aparat? Interesuju te komete i Titan? Bilo bi idealno da odgovor bude potvrdan, jer će jedan od njih sigurno biti odredište sledeće Nasine misije. Kosmička agencija mora da do 2019. konačno odabere jednu letilicu za četvrtu New Frontier misiju. Nasi je stiglo tuce predloga, a oni su izabrali dvojicu finalista. To su CAESAR, misija koja će doneti uzorke sa poznate komete 67P/Čurjumov-Gerasimenko, i 'Dragonfly', po našem 'Vilin konjic', dron za studiranje Titana.

c2
Robot 'Vilin konjic' koji bi mogao da istražuje Titan iz vazduha već 2034. godine.

Izbor je napravljen 20. decembra i predstavljao je pravo iznenađenje te mnoge eksperte zatekao potpuno nespremne. Iako su budžetske i tehničke analize svake misije ponaosob poverljivi, većina opklada je tipovala da će makar jedna finalna misija imati Veneru za cilj, planetu koja čeka Nasinu posetu još od 90-ih, pa se smatrala prioritetom većeg dela svetske naučne zajednice[3]. U poslednjoj selekciji za Discovery misije NASA nije odobrila nijednu vezanu za Veneru verovatno zato što niko od predlagača nije uspeo da se uklopi u tako mali budžet, ali se verovalo da zato klasa New Horizons biti idealna. Uz to, NASA je na raspolaganju imala čak tri predloga: VOX (Venus Origins eXplorer), orbiter sa radarom i malom kapsulom, zatim VISAGE (Venus In Situ Atmospheric and Geochemical Explorer), ili VICI (Venus In situ Composition Investigations). Očigledno je da niko nije uspeo da ubedi kosmičku agenciju u svoju neophodnost i uspeh.

c3
Sonda VOX je trebala da bude skoro ista kao predlog sonde VERITAS (klase Discovery, koji takođe nije prošla na poslednjem konkursu). Kostur 'Lockheed-Martinove' sonde VOX trebalo je da bude isti kao kod Marsove sonde MAVEN. VOX je trebalo da ima 3 instrumenta i da nosi kapsulu ASV (Atmospheric Sample Vehicle).

c4
Dizajn CAESAR poseća na OSIRIS-REx

Najlošije su bile kotirani prelozi sonde 'MoonRise' za donošenje uzoraka sa Meseca i kapsula 'SPRITE' (Saturn PRobe Interior and aTmosphere Explorer) za analiziranje Saturnove atmosfere, tako da to što nisu ušli u finale nikog nije preterano uzbudilo. Što se tiče Trojanskih asteroida, NASA nije primila nijedan predlog za njihovo istraživanje jer je nedavno u okviru programa Discovery odabrana sonda 'Lucy' koja će posle 2021. biti posvećena tim telima[4]. Što se tiče kategorije 'Okeanski svetovi', svi su očekivali da će se sigurno naći među finalistima, pa čak da će pobednik biti ili ELF (Enceladus Life Finder) ili ELSAH (Enceladus Life Signatures and Habitability), sonde konstruisane za potragu za životom na Enkeladu (li je moguće zamisliti zanimljiviji cilj jedne međuplanetne misije?) ELF i ELSAH jesu atraktivne misije, ali su po mišljenju Nasinih analitičara i rizične (korišćenje solarnih panela na Saturnu, problemi sa slanjem vrlo velike količine podataka, regulisanje temperature, itd.), ali je 'Dragonfly' viđen kao a priori mnogo rizičnija opcija. Leteti nečim po drugoj planeti užasno je komplikovan poduhvat, pa ako treba da govorimo o misiji koja uključuje ulazak u atmosferu, aktivni let sa rotorima, potrebu za direktnom komunikacijom sa Zemljom i radioizotopski generator (RTG) kao izvor energije, onda je bolje da i ne govorimo o njoj.

c5
'Dragonfly'
i njegov termoštit.

c6
Spuštanje oktokoptera na Titan. Amerikanci već isprobavaju prototipove! Kako misle da se dron kreće sa teškim nuklearnim generatorom – nije mi jasno, ali izgleda da hoće! Tamo je gravitacija manja.

Ako na kraju bude odabran, 'Dragonfly' će biti lansiran 2025. a na Titan će stići oko 2034. Sonda će ući u Titanovu atmosferu (4,4 puta gušću od Zemljine!) koristeći termički štit prečnika 3,7 metara. Zatim će otvoriti padobran, da bi na kraju helikopter poleteo iznad površine koristeći četiri dupla rotora prečnika jednog metra napajana RTG-om. Prednost drona je u tome što će moći da analizira koliko hoće lokacija na Titanu uz pomoć spektrometara, kamera i bušilica, pa je kopter mnogo zgodniji od statičnih sondi koje eventualno mogu da izvedu pokoji sporadični skok i to je to. Tokom svake ekspedicije dron će moći da preleti više desetina kilometara, dok će noću biti dovoljno vremena (koja traje 8 naših dana) za dopunjavanje akumulatorskih baterija[5]. Prenos podataka na našu planetu vršiće se preko velike antene direktno, ali tokom leta neće moći da se održava komunikacija sa Zemljom, te će skokovi morati da budu isprogramirani na vreme, što je vrlo rizična strategija.. Nažalost, 'Dragonfly' neće proučavati morske površine severne hemisfere, već samo beskrajna polja ugljovodoničnih dina Titana, najveća u solarnom sistemu. 'Dragonfly' je projekat dvojice naučnika: Jasona W. Barnesa (Department of Physics, University of Idaho) i Ralpha D. Lorenza (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), koji su na ideju došli tokom jedne večere 2015. Projekat izvodi Laboratorija za mlazni pogon (JPL) i univerzitet Johns Hopkins, a njime će rukovoditi Elizabeth Turtle.

c7
JPL već isprobava makete drona za Titan. Planira se da tamo leti brzinom oko 10 m/s do visine od 4 km. Atmosfera je 4 puta gušća od Zemljine, a lokalna gravitacija 15 puta manja od naše, te će letenje biti lakše.

c8
Oktokopter će na Zemlji biti težak ~450 km (na Titanu samo 30 kg!) a imaće 8 elisa prečnika oko jednog metra. Izračunato je da će dronu tamo trebati 38 puta manje energije za let nego na Zemlji!

c9
Strategija istraživanja 'Dragonflya'.

c10
Strategija dnevnog istraživanja na Titanu (dan traje 16 naših).

Druga odabrana misija jeste CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return), predlog koji je u kladionicama bio vrlo dobro kotiran, jer se uzimanje uzoraka sa komete smatra vrlo visokim prioritetom u naučnoj zajednici, iako je to tehnološki vrlo zahtevna misija (prikupljanje uzoraka sa komete ili asteroida je jako složeno, a svakako još je teže ako se radi o aktivnom telu kakvo je kometno jezgro). CAESAR je vrlo sličan jednom drugom predlogu, misiji CONDOR (Comet Nucleus Dust and Organics Return[6]), i nadmetao se sa još jednom sličnom misijom, CORSAIR (COmet Rendezvous,_Sample_Acquisition,_Investigation,_and_Return[7]).

Planirano je da CAESAR i CONDOR posete dobro poznatu kometu Čurjumov-Gerasimenko, dok bi CORSAIR odleteo do komete 88P/Howell. Zapravo, CAESAR bi odleteo na svim dobro poznatu kometu koju je do u detalje istražila evropska sonda 'Rosetta'. Moguće je da ima nekih koji smatraju da je povratak na proučavanje komete o kojoj znamo već toliko pomalo razočaravajuće obzirom da postoje na hiljade drugih kometa, ali oni zaboravljaju da ćemo dobiti priliku za do sada neviđenu analizu sastava tela koje je ostalo nepromenjeno još od nastanka solarnog sistema. Uz to, trenutno su u toku dve misije koje treba da donesu uzorke sa asteroida – 'OSIRIS-REx' i 'Hayabusa-2' – ali će CAESAR biti prva koja će doneti stotinjak grama komete na Zemlju.

c11
Koja slika komete! Ovako je NIKO nije zamišljao!!!

c12
Dvoglava kometa Čurjumov-Gerasimenko se pokazala kao jako zanimljiv objekat za proučavanje. Na njoj se nalazi sonda 'Philae', koja je pala tamo i radila, pa nije radila, pa onda opet na kratko proradila... a na kraju je i orbiter 'Rosetta' meko sleteo na kometu i ostao tamo!

c13
CAESAR
će doneti 100 grama uzoraka komete na Zemlju 14 godina posle lansiranja! Zamisli samo tako složenu robotsku misiju koja će morati da savršeno i bez greške radi 14 godina!

Međutim, moramo imati na umu da, iako je letenje iznad komete relativno jednostavno, ako želimo da uđemo u orbitu oko nje ili pak da sletimo, onda nema mnogo dostupnih kandidata koji bi nam to dozvolili sa energijom kojom raspolažemo. Kao što je pokazao lender 'Philae', sletanje na kometu nije rutinska stvar, pa je ekipa CAESAR odlučila da igra na sigurno i odlučila da prvo istraži kometu, što je selekciona komisija sigurno prihvatila sa odobravanjem. CEASAR će takođe biti lansiran sredinom sledeće decenije i trebaće mu oko četiri godine da stigne do 67P. Studiraće Čuri šest meseci pre nego odabere mesto za sletanje, uzeće uzorke i odleteće sa komete. Kapsula sa uzorcima, koju će uzeti od japanske agencije JAXA, stići će na Zemlju krajem 2038. Rukovodilac misije bi trebalo da bude Steve Squyes sa Cornella, koji je stekao slavu sa roverima 'Spirit' i 'Opportunity'.

Pored CAESAR-a i 'Dragonflya', NASA je priznala zasluge i dva sledeća predloga, VICI i ELSAH, te su odvojili novčana sredstva kako bi timovi nastavili radove na njima za naredni konkurs, koji neće uslediti makar još nekoliko godina. Za sada, sve ukazuje da je CAESAR favorit, ali ne bi bilo iznenađenje da prisustvujemo iznenađenju. Bez obzira koja od dve sonde bude na kraju odabrana, loša vest je da nećemo videti sonde na Veneri i Enkeladu još dugo, dugo vremena. Za dve godine znaćemo pobednika. Titan ili uzorci sa Čurija? Šta bi ti voleo?

 

[1] Za ljude koji se lože kao ja, koristan je podatak koji stalno treba imati pred nosom: Amerika daje za nauku 3%, za obrazovanje 6%, za poljoprivredu 1%, za zdravstvo 5%, itd. Sve jednocifrena sića... Među njima se uvek nađe neko i nešto što treba skresati da bi se Amerika i njen budžet oporavio! Trt!
Ako nekog interesuje gde svake godine odlazi preko ¾ američkih para a nema pojma niti može da dokonta, neka mi se javi na mail Ova adresa el. pošte je zaštićena od spambotova. Omogućite JavaScript da biste je videli. da mu otkrijem tu tajnu koju malo ko zna...

[2] Ovo je Nasina tajna koju znam samo ja i Vulin: misija 'TiME' više nije aktuelna jer zahteva planetnu geometriju koja bi omogućila direktnu komunikaciju sa Zemljom a to je moguće tek početkom sledeće dekade.

[3] Još od 80-ih kada su tamo sletele sovjetske sonde 'ВeГа' (obavezno pročitaj 'Ekspedicija na Halejevu kometu'), niko se više nija vraćao u taj planetno pakao. Sovjeti su u toj misiji imali sve sonde i dva aerostata (balona), koja su uspešno istraživala planetu iz vazduha, svaki preletevši preko 11.000 km!

[4] Zanimljiv predlog. O tome sam pisao na sajtu, a misiju sam pominjao i ovde i ovde. Treba da poseti prvo 4 Trojanca, ode nazad do Zemlje, iskoristi gravitacionu praćku i vradi se u drugi oblak asteroida, i poseti binarni asteroid Patroclus sa mesecom i posle još jedan...

[5] Planiraju se i naučne aktivnosti tokom noći, seizmologija, meteorologija i slikanje mikroskopom. U tome će im koristiti LED sijalice koje je nosio i lender 'Phoenix' i rover 'Curiosity'.

[6] Čitao sam malo i o ovoj misiji i nisam uočio razliku – čak su hteli da posete i istu kometu!. Ovi su izgleda ko mi – jedan predlog je vodeće stranke i on prolazi, a drugi je od 'žutih' i on nema šanse! Ne vidim šta bi drugo bio razlog...

[7] Malo drugačija misija, samo je kometa druga (88P/Howell). Misija bi trajala 4,5 godine.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži

 

leksikon 190 

akl18 baner


stranica posmatraci

CURRENT MOON


tvastronomija18