NASA приблизилась к изучению Энцелада: пересмотренная программа Orbilander расширяет возможности поиска внеземной жизни

Новости МирТесен

NASA Team X, входящая в состав Лаборатории реактивного движения, предлагает пересмотреть ключевые аспекты запланированной миссии Orbilander, направленной на изучение возможности существования жизни на Энцеладе – ледяном спутнике Сатурна, считающемся одним из наиболее вероятных кандидатов для обнаружения жизни в Солнечной системе.

Привлекательность Энцелада обусловлена выбросами вещества, исходящими из его южного полюса. Согласно научным расчетам, эти выбросы – результат деформации океана под ледяным слоем вследствие гравитационного воздействия Сатурна. Этот процесс, известный как криовулканизм, предполагает прорыв жидкости из скрытого под поверхностью океана на внешнюю сторону и ее попадание в космическое пространство.

По мнению исследователей из JPL, изучение и анализ этих выбросов может предоставить наиболее эффективный метод для выявления органических соединений в океане Энцелада.

Приоритет Энцелада

Национальная академия наук, инженерии и медицины (NASEM) включила разработку миссии с орбитальным и посадочным модулями для исследования выбросов Энцелада во второй приоритет Десятилетнего обзора планетарных исследований и астробиологии на 2023-2032 годы – стратегического плана развития космических программ. Проект Orbilander предусматривает создание аппаратуры, сочетающей в себе орбитальный и посадочный модули. В документе подчеркивается, что исследование Энцелада позволит не только установить наличие жизни за пределами Земли, но и понять факторы, препятствующие возникновению жизни даже на потенциально благоприятных средах.

Руководство исследовательской группой Team X, занимающейся совершенствованием проекта Orbilander, взял на себя Альфред Нэш из JPL. В рамках работы определена ориентировочная дата старта модернизированного космического аппарата – ноябрь 2038 года. Запуск планируется осуществить с использованием мощной ракеты-носителя Falcon Heavy Expendable и разгонного блока Star 48. Перелет к Сатурну займет около семи с половиной лет, после чего последует годичный период коррекции траектории для выхода на орбиту вокруг спутника, включающий шестимесячное пребывание на ускоренном витке.

Предложение NASA

В процессе движения по траектории космический зонд проведет сбор образцов выбросов около двенадцати раз. После чего последует период замедления скорости и снижения орбитальной высоты, занимающий приблизительно два с половиной года. В дальнейшем, на протяжении трех с половиной месяцев, аппарат восемь раз возьмет пробы вещества из шлейфа на меньшей высоте над поверхностью Энцелада. Затем Orbilander достигнет наименьшего расстояния до поверхности – 50 километров и приступит к годовой исследовательской программе для выявления оптимальной площадки для посадки.

В заключение, посадочный модуль совершит посадку на поверхность для проведения двухлетнего сбора и анализа образцов, с целью изучения ледяной коры и затвердевшего плюмажа.

В случае нехватки финансирования, команда разработала альтернативный, более бюджетный вариант реализации миссии. Этот запасной план, или «план Б», предполагает лишь пролет для сбора дополнительных данных о возможности существования жизни на лунном океане. Однако, упрощенный подход потребует использования ограниченного набора инструментов, меньших объемов образцов и более высокой скорости их сбора, что может повысить вероятность потери или ухудшения биологических данных.

Создание работоспособного космического аппарата

Энцелад находится на значительном удалении от Солнца, что делает невозможным использование солнечной энергии. Поэтому космический аппарат будет использовать ядерный источник питания – радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), технологию, зарекомендовавшую себя в таких миссиях, как Galileo к Юпитеру и марсоход Curiosity. Для функционирования РТГ необходим плутоний-238, однако NASA обладает ограниченным запасом этого изотопа.

Разработчики сконцентрировались на оптимизации характеристик аппарата, детально проанализировав все возможные пути снижения габаритов, потребления энергии, веса и общей стоимости Orbilander. Часть предлагаемых технологий пока находится в процессе доработки, но предполагается их завершение в течение ближайших пяти лет. Эти усовершенствования привели к значительному уменьшению массы космического корабля – теперь для его функционирования достаточно одного радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ), тогда как миссии Cassini требовалось три.

Для стабилизации положения аппарата вместо привычных реактивных колёс будут использоваться двигатели двойного назначения, работающие на холодном газе. Интеллектуальная система обеспечит управление всеми этапами спуска – от орбиты до посадки на поверхность лунного грунта. В конструкции также реализованы распределенная архитектура электропитания и технология мониторинга пиковой мощности для поддержания стабильного напряжения в 30 вольт, при этом масса кабельной сети была существенно сокращена. Благодаря этим изменениям удалось снизить вес аппарата на 846 килограммов и уменьшить предполагаемый бюджет проекта на сумму в 900 миллионов долларов.