Команда Лаборатории реактивного движения NASA Team X предлагает существенные изменения для миссии Orbilander.
Миссия направлена на изучение вопроса о возможности существования жизни на Энцеладе, ледяном спутнике Сатурна, являющемся одной из самых перспективных кандидатур в Солнечной системе.
Шлейфы, вырывающиеся из южной полярной области Энцелада, представляют собой одну из самых захватывающих особенностей этого спутника. Модели показывают, что их появление связано с приливным изгибом океана под ледяной поверхностью. В процессе, известном как «криовулканизм», жидкость из подповерхностного океана прорывается сквозь лед и достигает космоса.
Учёные JPL полагают, что наблюдения и анализ этих струй могут стать одним из самых эффективных и действенных путей для определения того, содержит ли океан Энцелада органические вещества.
Приоритет Энцелада
Национальная академия наук, инженерии и медицины (NASEM) выделила миссию изучения плюмов Энцелада как вторую по важности в Десятилетнем обзоре планетарных наук и астробиологии 2023-2032 годов. Миссия Orbilander будет включать аппарат с посадочным и орбитальным модулями. В обзоре указано, что изучение Энцелада поможет определить существование жизни за пределами Земли и понять причины отсутствия жизни в средах, подходящих для нее.
Альфред Нэш из JPL руководит командой Team X по доработке проекта Orbilander. Предлагается запустить обновленный космический аппарат в ноябре 2038 года на ракете Falcon Heavy Expendable с разгонным блоком Star 48. Путешествие к Сатурну продлится около 7,5 лет, после чего пройдет годичный этап сближения с Луной, включающий шестимесячное пребывание на быстрой орбите.
Предложение NASA
В ходе полета космический аппарат соберет образцы шлейфа в двенадцати случаях, после чего перейдет к снижению высоты и скорости в течение 2,6 лет. Затем ещё в течение 3,5 месяцев его будет восемь раз собирать образцы шлейфа на меньшей высоте. После этого Orbilander опустится на минимальную высоту орбиты — 50 км над поверхностью Энцелада — и начнет разведывательную миссию продолжительностью год для поиска подходящего места для посадки.
В завершение, посадочный модуль совершит посадку на поверхность для двухлетней экспедиции по сбору и изучению образцов, сфокусированной на ледяной корке и застывшей массе плюмажа.
Группа разработчиков выдвинула резервный план, рассчитанный на случай нехватки финансирования для полного осуществления миссии. Данный «план Б» предусматривает только орбитальный облет с целью сбора дополнительной информации о пригодности лунного океана для жизни. Такой упрощенный подход предполагает использование меньшего количества инструментов, проб и более высокие скорости сбора данных, что может увеличить риск отсутствия или ухудшения биологических доказательств.
Создание работоспособного космического аппарата
Энцелад находится слишком далеко от Солнца, чтобы эффективно использовать солнечную энергию. Космический аппарат будет получать питание от ядерного источника — радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ), проверенной технологии, применяемой в миссиях, таких как Galileo к Юпитеру и марсоход Curiosity. Однако РТГ работает на плутонии-238, запасы которого у NASA ограничены.
Разработчики стремились к максимальной эффективности Orbilander, анализируя пути сокращения размеров, энергопотребления, массы и стоимости. Некоторые технологии еще разрабатываются, но прогнозируется их готовность в течение пяти лет. Изменения позволили уменьшить массу аппарата до такой степени, что для него достаточно одного РТГ, тогда как миссии Cassini требовалось три.
Управление положением космического аппарата будет осуществляться с помощью двухтопливных двигателей на холодном газе вместо традиционных реактивных колес. Интеллектуальная система посадки управляет всеми фазами спуска от орбиты до посадки на поверхность. В конструкции также использована архитектура распределенного питания и система отслеживания пиковой мощности для поддержания стабильной 30-вольтовой мощности при уменьшении массы кабеля. Эти изменения позволили снизить массу космического аппарата на 846 кг и сократить предполагаемые расходы на 900 миллионов долларов.