В 2028 году специалисты NASA намерены направить к Титану космический аппарат Dragonfly для исследования его поверхности, являющейся крупнейшим спутником Сатурна. Американские планетологи провели компьютерное моделирование процессов, протекающих на Титане, и обнаружили значительную опасность, способную поставить под вопрос успех миссии.
Первые изображения Титана ученые получили в конце 1970-х годов. Зонд передал эти снимки «Пионер-11». Позднее были получены более подробные изображения «Вояджер-1»: он запечатлел атмосферу на фотографии. По результатам исследования стало известно, что она довольно плотная и состоит из азота, метана, других газов и органических аэрозолей. Атмосфера Титана оказалась на 95% состоит из азота.
В 1997 году была запущена миссия к Титану, организованная учеными «Кассини-Гюйгенс», состоящую из орбитальной станции и спускаемого аппарата. На радарных снимках, полученных с помощью зонда «Кассини» в 2006-м, ученые разглядели «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном и этаном) диаметром от километра до нескольких сотен километров. Это первый случай обнаружения жидких озер вне Земли.
Благодаря аппарату «Гюйгенс» появилась возможность увидеть поверхность Титана. На сделанных им изображениях ученые идентифицировали равнины, усеянные валунами, и необычные полосы, напоминающие проявления ветровой эрозии.
Полученные сведения побудили к переосмыслению влияния ветров на формирование рельефа Титана. Ранее полагалось, что на поверхности спутника Сатурна наблюдаются умеренные ветры – около 0,01 метра в секунду (согласно данным, полученным аппаратом «Гюйгенс»). Предполагалось, что такие воздушные потоки не обладают достаточной силой для перемещения крупных объектов. Тем не менее, новые вычисления свидетельствуют о том, что величина скорости ветра на Титане была значительно занижена.
В 2028 году специалисты из NASA и Лаборатории прикладной физики при Университете Джонса Хопкинса (США) намереваются направить к Титану аппарат, способный летать с помощью винтов Dragonfly с ядерной установкой. Он прибудет к спутнику Сатурна в 2034 году и будет выполнять контролируемые полеты на низких высотах, совершать посадки, перемещаться между локациями и собирать данные непосредственно с поверхности — искать следы пребиотической химии.
Чтобы получить более глубокое представление о тех вызовах, с которыми столкнется миссия Dragonfly на Титане, планетологи во главе с Джоном Маршалом ( John Marshall) и Лори Фентон (Lori Fenton) ученые из Института SETI, расположенного в США, провели моделирование условий, которые могут возникнуть во время посадки аппарата на Церере. При этом были приняты во внимание три ключевых фактора: слабая гравитация (примерно 14% от земной), высокая плотность атмосферы (в четыре раза превышающая земную) и состав горных пород. Местные валуны отличаются от земных: они представляют собой смесь водяного льда и толинов – органических соединений, имеющих плотность 900 килограммов на кубический метр, в то время как плотность земных пород составляет 2700 килограммов на кубический метр).
С учетом всех этих факторов, исследователи провели оценку вероятности перемещения каменных глыб по поверхности и разработали ряд компьютерных моделей. Полученные результаты показали, что на Титане сила ветра в 80 раз выше, чем на Земле, и достаточна для сдвига крупных валунов.
Анализ продемонстрировал, что даже при скорости ветра в один метр в секунду камни диаметром полметра способны к легкому перемещению и могут повредить Dragonfly, поэтому необходимо избегать участков с их скоплением. К примеру, на Земле ветер такой же силы сдвинет лишь песчинки.
Суть в том, что зонд «Гюйгенс» зафиксировал ветры только в месте посадки – вероятно, в самом тихом районе Титана. Таким образом, полученные данные не позволяют составить «розу ветров» спутника Сатурна, и их применение в миссии Dragonfly будет ошибочным.
По мнению планетологов, при планировании будущей миссии необходимо учитывать итоги их работы, поскольку в противном случае аппарат может столкнуться с существенной угрозой.
Специалисты NASA разрабатывают алгоритмы для самостоятельного выявления потенциально опасных участков. Вероятно, на Dragonfly будут установлены камеры, способные в автоматическом режиме определять безопасные места для посадки, что позволит дрону легко обходить, например, камни.
Результаты исследования представлены в журнале Planetary and Space Science.