Dieses Jahrzehnt verspricht eine aufregende Zeit für die Weltraumforschung zu werden! Schon die AusdauerRover landete auf dem Mars und begann mit der Durchführung wissenschaftlicher Operationen. Noch in diesem Jahr die nächste Generation James Webb Weltraumteleskop , das Doppelter Asteroiden-Umleitungstest (DART) und LucyRaumfahrzeug (die erste Mission zu Jupiters Trojanische Asteroiden ) wird starten. Vor Ablauf des Jahrzehnts werden auch Missionen nach Europa und Titan geschickt, um die Suche nach Lebenszeichen in unserem Sonnensystem auszuweiten.
Derzeit plant die NASA zur Erforschung von Titan (Saturns größtem Mond) einen nuklearbetriebenen Quadrocopter zur Erkundung der Atmosphäre und der Oberfläche (genannt Libelle ). Eine andere Möglichkeit, die in diesem Jahr im Rahmen der Innovative fortschrittliche Konzepte der NASA (NIAC) Programm besteht darin, ein Muster-Rückgabefahrzeug mit Dragonfly zu senden, das könnte tanken mit flüssigem Methan von Titans Oberfläche geerntet.
Bekannt als Rückgabe einer Titanprobe mit In-Situ-Treibmitteln , würde diese Mission einige ernsthafte Vorteile gegenüber herkömmlichen Probenrückgabe-Missionen bieten. Normalerweise müssen Missionen zu weit entfernten Himmelsobjekten entweder genügend Treibstoff für die Rückreise mitbringen (was viel zusätzliche Masse und höhere Kosten bedeutet) oder eine Atombatterie haben, die mehrere Jahre lang Strom liefern kann.
Künstlerische Darstellung von Dragonfly auf Titans Oberfläche. Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL
DieLibelleMission, die bis 2027 starten soll (und bis 2036 auf Titan eintreffen soll), wird 2,7 Jahre damit verbringen, Titan als Teil ihrer Hauptmission zu erforschen. Um so weit von zu Hause aus arbeiten zu können, wird es auf ein Thermoelektrischer Multi-Mission-Radioisotop-Generator (MMRTG), wo die durch den langsamen radioaktiven Zerfall von Plutonium erzeugte Wärme Strom erzeugt.
In der Zwischenzeit würde das Probenrückgabekonzept Treibstoff für seinen Rückflug liefern, wobei flüchtige Elemente verwendet werden, die von der Oberfläche von Titan geerntet wurden. Wie Sie der Abbildung oben entnehmen können, würde es aus einem Lander und einem Aufstiegsfahrzeug bestehen. Sobald diese sich auf der Oberfläche von Titan niedergelassen haben, könnten sie denLibelleMission durch den Empfang von Proben, die vom Quadrocopter gesammelt wurden.
Unter Verwendung der vor Ort gewonnenen Ressourcen könnte der Lander flüssiges Methan und flüssigen Sauerstoffbrennstoff (aus dem lokalen Eis erzeugt) für das Aufstiegsfahrzeug bereitstellen. Dieses Fahrzeug würde dann mit Proben beladen, die von gesammelt wurdenLibelleund dann zurück zur Erde tragen. Durch den Verzicht auf den Transport eines eigenen Treibstoffs hätte das Probenrückgabeelement der Mission eine geringere Gesamtmasse und wäre daher günstiger zu starten.
Darüber hinaus würde die Probe-Rückgabe-Mission die wissenschaftlichen Erträge einer Titan-Mission exponentiell steigern. Seit Jahren hoffen Wissenschaftler, einen besseren Blick auf die Mondoberfläche zu bekommen, um ihre besonderen Geheimnisse zu untersuchen. Dazu gehören (ohne darauf beschränkt zu sein) seine dichte stickstoffreiche Atmosphäre, sein Wasserkreislauf (aber mit Methan) und die reichhaltige organische Chemie und die präbiotischen Bedingungen auf seiner Oberfläche.
Das Konzept dieses Künstlers eines Sees am Nordpol des Saturnmondes Titan illustriert erhöhte Ränder und wallartige Merkmale, wie sie von der NASA-Raumsonde Cassini um den Winnipeg Lacus des Mondes gesehen werden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Das Konzept wurde von einem Team unter der Leitung von Steven Oleson entwickelt, dem COMPASS Concurrent Spacecraft Design Team Anführer bei Glenn Research Center der NASA . NASA beschrieben dieses Konzept im Rahmen der Ankündigung der NIAC Phase I Fellows 2021 wie folgt:
'ZUTitan-Probenrückgabe mit In-Situ-Treibmittelnist eine geplante Titan-Probenrückführungsmission, bei der flüchtige in-situ-Treibstoffe verwendet werden, die auf seiner Oberfläche verfügbar sind. Dieser Ansatz für Titan unterscheidet sich stark von allen herkömmlichen Konzepten zur In-Situ-Ressourcennutzung und wird eine Rückkehr von großem wissenschaftlichen Wert in Richtung Planetenwissenschaft, Astrobiologie und das Verständnis des Ursprungs des Lebens bewirken, was eine Größenordnung schwieriger ist (in der Entfernung und ?V) als bei anderen Proberückholmissionen.“
Das Konzept ähnelt der derzeit von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelten Probenrückführungsmission für den Mars, bei der Proben transportiert werden sollen, die von derAusdauerRover. Laut aktuelle Missionsarchitektur , wird diese Probenrückgabe auch aus einem Lander und einem zweistufigen Festbrennstoff-Aufstiegsfahrzeug (entwickelt von der NASA) und einem Rover (entwickelt von der ESA) bestehen, der die Proben sammeln würde.
Diese Probe-Rückgabe-Mission soll im Juli 2026 starten und in der Nähe desAusdauerRover (im Jezero-Krater) bis August 2028. Das NIAC-Programm, das von der NASA überwacht wird Missionsdirektion Raumfahrttechnologie (STMD) versucht, amerikanische Innovatoren und Unternehmer zu gewinnen, um innovative Konzepte und Durchbrüche zu fördern, die zur Transformation der Weltraumforschung beitragen.
Eine Fischaugenansicht der Titanoberfläche vom Huygens-Lander der Europäischen Weltraumorganisation im Januar 2005. Bildnachweis: ESA/NASA/JPL/University of Arizona
Für 2021 wählte STMD 16 NAIC-Vorschläge aus, um Phase-I-Stipendiaten zu werden, von denen jeder einen Zuschuss von bis zu 125.000 US-Dollar von der NASA erhält. Nach erfolgreichem Abschluss einer ersten 9-monatigen Machbarkeitsstudie können sich die NIAC-Stipendiaten für Phase-II-Preise bewerben. Wie Jenn Gustetic, Direktorin für Innovationen und Partnerschaften in der Frühphase bei NASA STMD, kürzlich in einer NASA Pressemitteilung :
„NIAC-Stipendiaten sind dafür bekannt, große Träume zu haben und Technologien vorzuschlagen, die an Science-Fiction zu grenzen scheinen und sich von der Forschung unterscheiden, die von anderen Agenturprogrammen finanziert wird. Wir erwarten nicht, dass sie alle zum Tragen kommen, sind uns jedoch bewusst, dass die Bereitstellung eines kleinen Betrags an Startkapital für die frühe Forschung der NASA auf lange Sicht großen Nutzen bringen könnte.“
Dies ist nur einer von mehreren hochmodernen Vorschlägen, die für die Phase-I-Entwicklung als Teil des NAIC-Programms der NASA für 2021 angenommen wurden. Während nur eine Handvoll (oder überhaupt keiner) vollständig realisiert werden und in den kommenden Jahren in den Weltraum fliegen wird Jahren führt das Programm zu inspirierenden Ideen, die veranschaulichen, wie die Zukunft der Menschheit im Weltraum aussehen wird. Um mehr zu erfahren, besuchen Sie die 2021 NAIC Phase I Fellows Seite jetzt.
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