Пятница, 18.01.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

Проект «Сатурн-ТЭ»

Краткое научное обоснование и международный контекст

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

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).

Астрофотометрия

(от астро.., от греч. fotos - свет и ...метр) Раздел практической астрофизики, занимающийся измерением световых потоков от небесных объектов с помощью приемников излучения... [далее]

Rambler's Top100