Titan Mare Explorador ( TiEMPO ) es un diseño propuesto para un módulo de aterrizaje de Saturno 's luna Titán . [3] TiME es una misión del planeta exterior de relativamente bajo costo diseñada para medir los componentes orgánicos en Titán y habría realizado la primera exploración náutica de un mar extraterrestre, analizar su naturaleza y, posiblemente, observar su costa. Como misión de clase Discovery, se diseñó con un límite de costos de 425 millones de dólares estadounidenses, sin contar la financiación de vehículos de lanzamiento. [4] Fue propuesto a la NASA en 2009 por Proxemy Research.como una misión pionera similar a un explorador, originalmente como parte del Programa Discovery de la NASA . [6] El diseño de la misión TiME alcanzó la etapa finalista durante la selección de la misión Discovery, pero no fue seleccionado, y a pesar de los intentos en el Senado de los Estados Unidos no pudieron obtener fondos específicos en 2013. [7] También se propuso un Titan Submarine relacionado . [8] [9]
Tipo de misión | Módulo de aterrizaje titán |
---|---|
Operador | NASA |
Duración de la misión | Crucero de 7,5 años : 7 años; 3 a 6 meses en Titán [1] |
Propiedades de la nave espacial | |
Secado masivo | 700 kg ("valor representativo" masa desembarcada) [2] |
Energía | 140 W |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 2016 (propuesto) [3] [4] [5] No se ha llevado más allá de la propuesta |
Cohete | Atlas V 411 |
Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral SLC-41 |
Contratista | Alianza de lanzamiento unida |
Finalista de la clase Discovery
TiME fue uno de los tres finalistas de Discovery Mission que recibió US $ 3 millones en mayo de 2011 para desarrollar un estudio conceptual detallado. Las otras dos misiones fueron InSight y Comet Hopper . Después de una revisión a mediados de 2012, la NASA anunció en agosto de 2012 la selección de la misión InSight a Marte. [10]
Específicamente, con el lanzamiento especificado antes de fines de 2025, la llegada de TiME habría sido a mediados de la década de 2030, durante el invierno del norte. Esto significa que los mares, cerca del polo norte de Titán, están en oscuridad y la comunicación directa a la Tierra es imposible. [11]
Las misiones para aterrizar en los lagos o mares de Titán también fueron consideradas por el Solar System Decadal Survey. Además, la misión insignia del sistema Titan Saturn , que se propuso en 2009 para su lanzamiento en la década de 2020, incluía un módulo de aterrizaje de lago de corta duración a batería. [6] [12] Las oportunidades de lanzamiento son pasajeras; la próxima oportunidad es en 2023-2024, la última oportunidad en esta generación. [13]
Historia
El descubrimiento el 22 de julio de 2006 de lagos y mares en el hemisferio norte de Titán confirmó la hipótesis de que existen hidrocarburos líquidos en él. [14] Además, las observaciones previas de tormentas polares del sur y las nuevas observaciones de tormentas en la región ecuatorial proporcionan evidencia de procesos activos de generación de metano , posiblemente características criovolcánicas del interior de Titán. [12]
La mayor parte de Titán pasa siglos sin ver lluvia, pero se espera que las precipitaciones sean mucho más frecuentes en los polos. [1]
Se cree que el ciclo del metano de Titán es análogo al ciclo hidrológico de la Tierra , con fluidos de trabajo meteorológicos que existen como lluvia, nubes, ríos y lagos. [14] TiME discerniría directamente el ciclo del metano de Titán y ayudaría a comprender sus similitudes y diferencias con el ciclo hidrológico de la Tierra. [1] [12] Si la NASA hubiera seleccionado a TiME, Ellen Stofan , miembro del equipo de radar Cassini y actual Científica Jefe de la NASA, lideraría la misión como investigadora principal, mientras que el Laboratorio de Física Aplicada (APL) se encargaría de la misión. . [15] Lockheed Martin construiría la cápsula TiME, con instrumentos científicos proporcionados por APL, Goddard Space Flight Center y Malin Space Science Systems .
Objetivo
El lanzamiento de TiME habría sido con un cohete Atlas V 411 durante 2016 y llegaría a Titán en 2023. El lago objetivo es Ligeia Mare (78 ° N, 250 ° W). [1] Es uno de los lagos más grandes de Titán identificados hasta la fecha, con una superficie de aproximadamente ~ 100.000 km 2 . El objetivo de respaldo es Kraken Mare . [3] [12]
Objetivos científicos
El Titan Mare Explorer se sometería a un crucero interplanetario simple de 7 años sin ciencia de sobrevuelo. Algunas mediciones científicas se realizarían durante la entrada y el descenso, pero las transmisiones de datos comenzarían solo después del aterrizaje . Los objetivos científicos de la misión son: [3] [12]
- Determina la química de un mar de Titán. Instrumentos : espectrómetro de masas (MS), paquete de meteorología y propiedades físicas (MP3).
- Determina la profundidad de un mar de Titán. Instrumento : Paquete de Meteorología y Propiedades Físicas (Sonar) (MP3).
- Restringe los procesos marinos en Titán. Instrumento : Paquete de Meteorología y Propiedades Físicas (MP3), Cámaras de descenso y de superficie.
- Determine cómo varía la meteorología local sobre el mar en escalas de tiempo diurnas. Instrumento : Paquete de Meteorología y Propiedades Físicas (MP3), cámaras.
- Caracteriza la atmósfera sobre el mar. Instrumento : Paquete de Meteorología y Propiedades Físicas (MP3), cámaras.
Malin Space Science Systems , que construye y opera sistemas de cámaras para naves espaciales, firmó un contrato de desarrollo inicial con la NASA para realizar estudios de diseño preliminares. [16] Habría dos cámaras. Uno tomaría fotografías durante el descenso a la superficie de Ligeia Mare, y el otro tomaría fotografías después del aterrizaje. [dieciséis]
El Laboratorio de Física Aplicada elaborará un Paquete de Meteorología y Propiedades Físicas (MP3) [17] . Este paquete de instrumentos mediría la velocidad y la dirección del viento, la humedad del metano, la presión y la temperatura por encima de la "línea de flotación", y la turbidez, la temperatura del mar, la velocidad del sonido y las propiedades dieléctricas debajo de la superficie. Un sonar mediría la profundidad del mar. Se realizaron simulaciones de propagación acústica y se probaron transductores de sonar a temperaturas de nitrógeno líquido para caracterizar su rendimiento en las condiciones de Titán. [18]
Fuente de alimentación
La densa atmósfera de Titán y la débil luz solar a la distancia de Titán del Sol descartan el uso de paneles solares . [19] [20] Si hubiera sido seleccionado por la NASA, el módulo de aterrizaje TiME habría sido el vuelo de prueba del Generador Avanzado de Radioisótopos Stirling (ASRG), [6] que es un prototipo destinado a proporcionar disponibilidad de fuentes de alimentación de larga duración para aterrizaron redes y otras misiones planetarias. Para esta misión, se utilizaría en dos entornos: espacio profundo y atmósfera no terrestre. El ASRG es un sistema de energía de radioisótopos que utiliza la tecnología de conversión de energía de Stirling y se espera que genere entre 140 y 160 W de energía eléctrica; eso es cuatro veces más eficiente que los RTG actualmente en uso. Su masa es de 28 kg y tendrá una vida útil nominal de 14 años. [3] Aunque continúa la investigación de ASRG, [21] La NASA canceló desde entonces el contrato de Lockheed que habría preparado un ASRG para un lanzamiento en 2016, y ha decidido confiar en los sistemas de energía de radioisótopos MMRTG existentes para sondas de largo alcance. [22] [23]
- Especificaciones
- ≥14 años de vida útil
- Potencia nominal: 140 W
- Masa ~ 28 kg
- Eficiencia del sistema: ~ 30%
- Dos GPHS 238
Pu
modulos - Utiliza 0,8 kg de plutonio-238
La cápsula no necesitaría propulsión: se espera que el viento y las posibles corrientes de marea empujen esta embarcación flotante alrededor del mar durante meses. [5]
Comunicaciones
El vehículo se habría comunicado directamente con la Tierra y, en principio, podría ser posible mantener un contacto intermitente durante varios años después de su llegada: la Tierra finalmente pasa por debajo del horizonte visto desde Ligeia en 2026. [24] No tendrá una línea de vista a la Tierra para transmitir más datos hasta 2035. [25]
Condiciones de la superficie
Los modelos sugirieron que las olas en Ligeia Mare normalmente no superan los 0,2 metros (0,66 pies) durante la temporada prevista de la misión TiME y, en ocasiones, pueden llegar a poco más de 0,5 metros (1,6 pies) en el transcurso de unos pocos meses. [26] Se realizaron simulaciones para evaluar la respuesta de la cápsula a las olas y el posible varado en la orilla. [27] Se espera que la cápsula se desplace sobre la superficie del mar a 0,1 m / s, empujada por las corrientes y el viento con velocidades típicas de 0,5 m / s, y que no superen los 1,3 m / s (4,2 pies / segundo). [24] La sonda no estaría equipada con propulsión, y aunque su movimiento no se puede controlar, el conocimiento de sus sucesivas ubicaciones podría usarse para optimizar el rendimiento científico, como la profundidad del lago, las variaciones de temperatura y las imágenes de la costa. Algunas técnicas de ubicación propuestas son la medición del desplazamiento Doppler , la medición de la altura del sol y la interferometría de línea de base muy larga . [24]
Habitabilidad potencial
La oportunidad de descubrir una forma de vida con una bioquímica diferente a la de la Tierra ha llevado a algunos investigadores a considerar a Titán como el mundo más importante para buscar vida extraterrestre . [28] Algunos científicos plantean la hipótesis de que si la química de los hidrocarburos en Titán cruzara el umbral de la materia inanimada a alguna forma de vida, sería difícil de detectar. [28] Además, debido a que Titán es tan frío, la cantidad de energía disponible para construir estructuras bioquímicas complejas es limitada, y cualquier vida basada en agua se congelaría sin una fuente de calor. [28] Sin embargo, algunos científicos han sugerido que pueden existir formas de vida hipotéticas en un solvente a base de metano . [29] [30] Ellen Stofan, investigadora principal de TiME, cree que la vida tal como la conocemos no es viable en los mares de Titán, pero afirmó que "habrá química en los mares que puede darnos una idea de cómo los sistemas orgánicos progresan hacia la vida. . " [31]
Conceptos de misión similares
- Aunque actualmente no se financia ninguna misión de aterrizaje para explorar los lagos de Titán, el interés científico está creciendo . [32] Un investigador de la NASA ha propuesto que si se lanzara el TiME, una misión lógica de continuación sería un lago sumergible llamado Titan Submarine . [8] [9] [32] [33]
- Un módulo de aterrizaje del lago alimentado por baterías se consideró como un elemento del estudio insignia de la misión Titan Saturn System Mission (TSSM), utilizando un orbitador Saturno como relé. Varias variantes del módulo de aterrizaje del lago se consideraron brevemente en la Encuesta Decadal de Ciencias Planetarias de la NASA de 2010. [34]
- Se sugirió una cápsula de lago en Europa en la reunión de EPSC de 2012; se llama Explorador propulsado por muestreo in situ de Titan Lake (TALISE). [35] [36] La principal diferencia sería un sistema de propulsión, posiblemente usando tornillos de Arquímedes para funcionar tanto en ambientes fangosos como líquidos. Sin embargo, este esfuerzo fue solo un breve estudio de concepto.
Otras lecturas
- Ralph Lorenz (2018). NASA / ESA / ASI Cassini-Huygens: 1997 en adelante (orbitador Cassini, sonda Huygens y conceptos de exploración futura) (Manual de taller del propietario) . Manuales Haynes, Reino Unido. ISBN 978-1785211119.
Ver también
- Explorador de Encelado y Titán (E 2 T)
- Viaje a Encelado y Titán (JET)
- Oceanus
- Explorador propulsado por muestreo in situ de Titan Lake (TALISE)
Referencias
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