Dragonfly má zelenú, k Titanu zamieri lietajúca sonda za 3,35 miliardy dolárov

NASA pripravuje misiu na prieskum Saturnovho mesiaca Titan so sondu Dragonfly už dlhšie, ale kvôli finančnej náročnosti bol osud projektu neistý. Teraz dostala misia zelenú a „Vážka“ má k najväčšiemu Saturnovmu mesiacu (a druhému najväčšiemu mesiacu slnečnej sústavy po Jupiterovom mesiaci Ganymedes) odštartovať v júli 2028. Do cieľa má doraziť v roku 2034.

Misia bola zaradená v apríli 2017 do programu NASA New Frontiers Laboratóriom aplikovanej fyziky Johnsa Hopkinsa a v apríli 2024 bola misia potvrdená a presunutá do záverečnej fázy vývoja. Náklady na projekt sa oproti pôvodným plánom zdvojnásobili a dosiahnu 3,35 miliardy amerických dolárov. Zároveň sa o dva roky posunul aj termín štartu. Tento sklz chce NASA kompenzovať využitím ťažkej nosnej rakety.

Prečo je zaujímavý práve Titan? Dôvodov je viac. Najväčší mesiac Saturna je oceánskym svetom, ako potvrdila už sonda Cassini a pristávací modul Huygens, a jediným mesiacom v našej slnečnej sústave s hustou atmosférou. Jeho povrch halí vrstva oranžovej hmly, nepreniknuteľnej pre viditeľné svetlo. Hlavné zložky tamojšieho ovzdušia tvoria dusík a metán. Plynný metán prechádza do kvapalnej fázy za teploty nižšej ako −170 °C, na povrchu sa vyparuje a vzniká oblačnosť, z ktorej vypadávajú zrážky. To podporuje hydrologický cyklus metánových mrakov, dažďa a kvapaliny, ktorá tečie po povrchu a napĺňa jazerá a moria.

Tento cyklus na Titane funguje ako kolobeh vody na Zemi, akurát, že tam cirkuluje metán (a možno aj ďalšie uhľovodíky). Bohatý komplexný organický materiál dostupný na povrchu Titanu z neho robí ideálnu destináciu na štúdium podmienok nevyhnutných pre obývateľnosť mimozemského prostredia na úrovni mikroorganizmov.

Podobná situácia panovala v počiatkoch vzniku života aj na Zemi pred 3,8-2,5 miliardami rokov, keď našu planétu ovládali mikróby. Kyslík sa tu vtedy tiež nevyskytoval a niektorí vedci sa domnievajú, že naša modrá planéta bola v tých časoch oranžová, podobne ako Titan.

Dragonfly nebude pristávacou sondou ako jej predchodca Huygens, ktorý na Titane pristál v januári 2005. Bude to špeciálny dron schopný lietať, ale „inú ligu“ ako marsovský vrtuľníček Ingenuity. Zároveň bude odoberať a analyzovať vzorky materiálov odoberaných z povrchu. Lietanie na Titane však bude omnoho ľahšie, ako na Marse, či dokonca na Zemi. Na Titane je štyrikrát hustejšia atmosféra a iba sedminová gravitácia oproti Zemi.

Dragonfly má za úlohu prebádať desiatky miest naprieč Titanom, odobrať vzorky a merať chemické zloženie organického materiálu, aby bolo možné určiť obývateľnosť prostredia živými organizmami. Sonda bude tiež skúmať atmosféru saturnovho mesiaca, vlastnosti povrchových rezervoárov kvapalných uhľovodíkov a pátrať po dôkazoch minulého či súčasného života.

Dragonfly je navrhnutá ako VTOL (lietajúci stroj s vertikálnym štartom, aj pristávaním) s rotorovým pohonom, podobne ako veľká kvadrokoptéra s dvojitými rotormi, známa ako oktokoptéra. Konfigurácia rotora poskytuje redundanciu, ktorá umožňuje misii tolerovať stratu aspoň jedného rotora alebo motora. Každý z ôsmich rotorov sondy bude mať priemer 1,35 m.

Sonda sa má pohybovať rýchlosťou približne 10 m/s (36 km/h) a má dosiahnuť výšku až 4 km. Zdrojom energie sondy, ktorá bude mať hmotnosť 470 kg, bude nukleárny generátor MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator), ktorý bude dobíjať Li-ion batériu. Vybavenie stroja bude v mrazivom prostredí temperovať aj 24 rádioizotopových vykurovacích jednotiek (RHU). Sonda by mala na jedno nabitie batérie preletieť asi 16 km a zostať vo vzduchu pol hodiny.

Prístrojové vybavenie zahřňa hmotnostný spektrometer DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer) na identifikáciu chemických zložiek, deutériovo-tríciový pulzný neutrónový generátor DraGNS ( Gamma-Ray and Neutron Spectrometer Dragonfly) a súpravy gama spektrometra a neutrónového spektrometra na identifikáciu zloženia povrchu pod pristávacím modulom. Okrem toho na palube ponesie súpravu meteorologických senzorov DraGMet vrátane seizmometra a súpravu kamier DragonCam (Dragonfly Camera Suite) na snímanie terénu Titanu a hľadanie vedecky zaujímavých miest pristátia. Okrem toho má Dragonfly disponovať viacerými nástrojmi na určenie charakteristík povrchu a atmosféry Titanu.

Plánovaným miestom pristátia Dragonfly je lokalita Shangri-La, ktorú pokrývajú veľmi podobné duny, aké existujú na Zemi v Namíbii. Záverečným cieľom je impaktný kráter Selk, kde sa mala v minulosti nachádzať kvapalná voda spoločne s organickými látkami.

Na tomto impozantnom projekte planetárneho výskumu sa okrem amerických subjektov ako Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Goddardovho strediska, firmy Lockheed Martin, JPL, Ames Research Center a Langley Research Center, zúčastní aj francúzske Národné centrum kozmického výskumu (CNES), Nemecké stredisko pre letectvo a kozmonautiku (DLR), alebo japonská Národná agentúra pre výskum a vývoj v oblasti letectva a kozmonautiky (JAXA).

Vedci počítali pôvodne s vedeckou misiou v trvaní 2,7 roka a najmenej dvadsiatimi letmi, počas ktorých by mala sonda nalietať 175 km. Ak by všetko išlo dobre, je nádej, že by Dragonfly mohla fungovať aj dlhšie. Svoju plánovanú životnosť prekonali marsovské rovery NASA, vrtulníček Ingenuity, aj niektoré sondy na Mesiaci.