Солнечная система: Сатурн-ТЭ

Четверг, 21.11.2024
Космическая погода на текущий час

Секция Совета РАН по космосу

Проект «Сатурн-ТЭ»

Краткое научное обоснование и международный контекст

Исследования системы Сатурна представляется логичным этапом продолжения исследований планет-гигантов и их спутников после реализации проекта Лаплас-Посадка на Европу по исследованию Юпитера и Европы. Особый интерес вызывают спутники Сатурна Титан и Энцелад.

Титан, часто приводится в пример как модель планеты земной группы на ранней фазе развития. Титан самый крупный спутник в Солнечной системе (диаметр 5150 км), он больше планеты Меркурий, хотя и уступает ему по массе. Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину – из каменистых материалов. Вероятно, вокруг каменного ядра, диаметром около 3400 км, имеется несколько слоев льда с разными типами кристаллизации и возможно слой жидкости. Обсуждается гипотеза о существовании глобального подповерхностного океана, состоящего из воды с растворенным в ней аммиаком. На поверхности Титана обнаружены жидкие углеводороды (метан, этан) образующие озера и реки. Есть свидетельства о вулканической деятельности (криовулканизм). Это единственный спутник, обладающий плотной атмосферой. Давление у поверхности примерно 1.6 атм, температура ок. -170°C. Облачный покров полностью скрывает поверхность. Исследования Титана тесно связаны с проблемами происхождения жизни.

: Озера из жидких углеводородов на поверхности Титана по результатам радарной съемки с КА «Кассини»

Энцелад, небольшой (504 км) спутник, имеет много аналогий с Европой, но отличается значительным активным криовулканизмом. Предполагают, что под поверхностью спутника существуют океан жидкой воды и условия для возникновения и существования жизни. Вулканические выбросы приводят к активному обмену веществом с кольцом E Сатурна, и поддерживают заметную атмосферу спутника.

Основные проблемы исследований, по результатам программы НАСА-ЕКА Кассини-Гюйгенс можно сформулировать следующим образом:

что общего у Титана с Землей и другими планетами земной группы
исследования геологии, гидрологии, метеорологии, аэрономии Титана
исследования органических соединений Титана, как возможных предбиологических молекул
исследования органической химии в атмосфере, на поверхности, в озерах, возможно, в глубинном океане Титана
сравнительный анализ органики на Титане, в метеоритах, кометах, малых телах
исследования магнитосфер Энцелада и Сатурна, процессов обмена материи и энергии между магнитосферой Сатурна, солнечным ветром и Титаном.
исследования поверхности Энцелада, его внутреннего строения, гейзеров.

После успешной посадки зонда Гюйгенс на поверхность Титана в 2005г и по результатам продолжающейся работы КА Кассини исследование Сатурна, Титана и других спутников вызывает особый интерес международного научного сообщества. Проект по исследованию Титана и Энцелада TANDEM рассматривался в рамках конкурса ЕКА Cosmic Vision 2015-2025 и был основным конкурентом проекта Laplace. Аналогично, экспедиция в систему Сатурна рассматривалась как один из вариантов Flagship Mission НАСА. Выбор между совместными программами ЕКА и НАСА по исследованию систем Юпитера и Сатурна EJSM-Laplace и TSSM в пользу Юпитера был сделан в начале 2009г. Но исследования системы Сатурна остаются в списке высочайших приоритетов. Через 7-10 лет после программы исследования Юпитера и его спутников следует ожидать реализации крупной международной программы исследования системы Сатурна, участие в которой России с собственным элементом миссии обосновано и реалистично. Основный задачей миссии в систему Сатурна будет исследования Сатурна и его спутников Титана и Энцелада дистанционными и контактными методами, в кооперации с НАСА и Европейским космическим агентством. Реализация такой экспедиции возможна после 2025-28гг.

Возможные элементы миссии и имеющийся задел

В рамках программы TSSM планировались три основных элемента миссии:

Орбитер и перелетный модуль на электрореактивной тяге (НАСА)
Монгольфьер в облачном слое Титана (ЕКА)
Посадочный модуль для посадки в озеро на Титане (ЕКА)

Максимальное использование задела полученного в ходе реализации программы Лаплас-Посадка на Европу позволяет планировать повторение аналогичной экспедиции в системе Сатурна с независимым запуском, спутником Энцелада для проведения детальных дистанционных исследований, и посадочным модулем на Энцелад для проведения контактных исследований. Затраты на экспедицию могут быть существенно сокращены путем более глубокой интеграции в программу НАСА и ЕКА, или путем реализации одного из элементов планировавшихся в этой программе. Так, многие технологии, разработанные в ходе подготовки посадочных аппаратов на Венеру, могут найти применение для посадочных или аэростатных зондов Титана. Список возможных элементов миссии и их прототипов приведен в Таблице:

Элемент миссии	Научные задачи	Прототип	Необходимость доработок
Перелетный модуль	Исследования межпланетной среды	Перелетный модуль проекта Лаплас-Европа П	Низкая
Спутник Энцелада	Дистанционные исследования Энцелада, Сатурна, Титана, других спутников, исследования магнитосфер Энцелада и Сатурна	Спутник Европы проекта Лаплас-Европа П	Низкая
Посадочный модуль Энцелада	Контактные исследования атмосферы, поверхности и верхнего слоя льда оценка обитаемости, атмосфера	Посадочный модуль на Европу проекта Лаплас-Европа П	Средняя
Посадочный модуль Титана	Контактные исследования атмосферы, облачного слоя, поверхности, озер, оценка обитаемости	Посадочный модуль на Венеру проекта Венера-Д	Очень высокая
Аэростатный зонд Титана	Контактные исследования атмосферы, облачного слоя, дистанционные исследования поверхности, озер	Аэростатный зонд проектов Венера-Д или Венера-Глоб	Высокая

Окончательный облик миссии и степень интеграции в международную программу будет определен в ходе НИР (2017-2019).

Информация

(от лат. informatio – разъяснение, изложение) Информация - это свойство материи, обеспечивать хранить и передавать характеристики (свойства, параметры и т.д.) материи в ее проявлениях - физических объектах, процессах и, в том числе, в продуктах деятельности разума... [далее]

Сайт разработан и поддерживается лабораторией 801 Института космических исследований Российской академии наук.
Подбор материалов - Н.Санько

Полное или частичное использование размещённых на сайте материалов
возможно только с обязательной ссылкой на сайт Секция Солнечная система Совета РАН по космосу.