נאס”א תשגר רחפן לחפש חיים בטיטאן

נאס”א הודיעה ביום חמישי האחרון כי בחרה במשימה הבאה שלה למערכת השמש החיצונית, הנחתת רחפן שידלק בין אתרים שונים בירח השבתאי טיטאן ויחקור האם נוצרו בו חיים, ואם כן עד לאיזו רמה התפתחו עד כה

נאס”א הודיעה ביום חמישי האחרון כי בחרה במשימה הבאה שלה למערכת השמש החיצונית, הנחתת רחפן שידלק בין אתרים שונים בירח השבתאי טיטאן ויחקור האם נוצרו בו חיים, ואם כן עד לאיזו רמה התפתחו עד כה.

עד כה שיגרה האנושות נחתות נייחות – כאלה שחקרו את הנקודה שבה נחתו, וכן רכבי שטח בעיקר למאדים. כעת מנסה נאס”א לראשונה טכנולוגיה שהתפתחה בשנים האחרונות בשוק האזרחי – רחפנים.

דרגונפליי – רחפן לירח המסתורי של שבתאי, טיטאן

“דרגונפליי” (Dragonfly – שפירית בעברית) היא ללא ספק ההצעה הנועזת מבין 12 ההצעות שהוגשו לתחרות. ההצעה מבקשת להנחית על הירח טיטאן של שבתאי רחפן מסוג קוואדקופטר כפול (בעל ארבה רוטורים עליונים וארבעה רוטורים תחתונים – הסיבה לשם הרחפן, שכן לשפיריות יש שני זוגות כנפיים). אם יבחר, הוא צפוי להגיע לטיטאן רק בשנת 2034.

טיטאן הוא הירח הגדול ביותר של ענק הגזים שבתאי, שאותו, את טבעותיו ואת מערכת ירחיו הרבים חקרה עד לאחרונה הגשושית קאסיני, שסיימה את חייה בהתרסקות אל תוך שבתאי ב-15 בספטמבר 2017. קאסיני הייתה החללית הראשונה שיכלה לצפות דרך מעטה האובך הכבד באטמוספירה הצפופה של טיטאן, שהופך אותה לכתומה ועמומה לאור נראה. החללית שחררה גם את הגשוש האירופאי הויגנס, שנחת על הירח ב-2005 ופעל לזמן קצר על פניו. הללו גילו, בין היתר, שבקטביו קיימים אגמים ענקיים של מתאן ואתאן נוזליים; דיונות של “חול” העשוי מתרכובות פחמימניות מורכבות שמקורן במתאן הרב באטמוספירה; ומתחת לפני השטח שלו, שמורכבים מקרח מים קפוא בטמפרטורה של כמינוס 180 מעלות צלזיוס, מסתתר אוקיינוס גלובלי של מים נוזליים.

אליזבת טורטל, החוקרת הראשית של ההצעה מהמעבדה לפיזיקה יישומית (APL) באוניברסיטת ג’ון הופקינס במרילנד, הסבירה את מטרת המשימה: “קאסיני מיפתה את טיטאן באופן מפורט למדי, וזה מאד יעיל עבור זיהוי אתרי נחיתה פוטנציאליים ולדעת איפה המקומות הטובים ביותר לנחיתה בטיטאן, כדי לבצע מדידות להבנת הכימיה האורגנית על פני השטח של טיטאן. בנוסף, נחתת ההויגנס נחתה על טיטאן בזמן דומה של השנה, ובקו רוחב דומה, למתי ואיפה שדרגונפליי תנחת, כך שגם אפיינו את האטמוספירה באותו זמן. אך המשימות הללו הותירו אותנו עם שאלות בסיסיות רבות. אנחנו לא יודעים את ההרכב הבסיסי של פני השטח המוצקים של טיטאן. יש לנו מידע מסוים מאפיון ספקטרוסקופי ממסלול [ע”י קאסיני], יש לנו מידע מסוים מהגשוש הויגנס, אך אף אחד מהם לא תוכנן או היה מסוגל לבצע מדידות מפורטות של הסוג העשיר של כימיה אורגנית שאנו יודעים שמתרחשת שם. כך שדגרונפליי מתוכננת לחזור, לבנות על מה שלמדנו מקאסיני והויגנס ולענות על השאלות הבסיסיות שנותרות לגבי טיטאן”.

כדי לחקור כמה שיותר אתרים גיאולוגיים שונים בטיטאן, שיתפרסו על מרחקים של מאות קילומטר, וכך להגדיל את ההחזר המדעי של המשימה, החוקרים מבקשים לשלוח לפני שטחו של הירח המסתורי רחפן. טיטאן הוא הירח היחיד במערכת השמש עם אטמוספירה צפופה ומשמעותית. למעשה, הלחץ האטמוספרי בפני השטח שלו גדול מעט יותר מזה שבכדור הארץ. ביחד עם כוח המשיכה הנמוך שלו (14% מזה של כדור הארץ) – טיטאן מספק תנאים אידיאליים לתעופה.

במרחק העצום של טיטאן מהשמש, יחד עם אטמוספירה שמסתירה את טיפת האור שמגיעה אליו, הרחפן לא יוכל להשתמש באנרגיה סולארית בכדי לפעול. במקום זאת דרגונפליי ישתמש בגנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (מסוג MMRTG), שמפיק חשמל על בסיס החום שנפלט מחומר רדיואקטיבי. יתרון מרכזי של גנרטור כזה היא יכולתו לפעול שנים רבות. חלליות אחרות שהשתמשו בגנרטור כזה, למשל, הן קאסיני שפעלה במשך 20 שנה (והייתה יכולה לפעול עוד שנים רבות לולא נשלחה אל מוות מכוון בתוך שבתאי) וחלליות הוויאג’ר, שעדיין פעילות לאחר 40 שנה.

כדי לחקור את האטמוספירה, פני השטח ומבנהו הפנימי של טיטאן, דרגונפליי יבצע מספר סוגי מדידות: ספקטרומטר מסה ישתמש בדגימות מפני השטח והאטמוספירה כדי לקבוע את ההרכב הכימי שלהם; ספקטורמטר קרני גמא ימדוד את ההרכב הכימי הכללי של פני השטח; מערכת של חיישנים אטמוספריים תמדוד את הלחץ האטמוספרי, טמפרטורה ורוחות; מדידות סייסמוגרפיות יחקרו את המבנה הפנימי של טיטאן; וכמובן – מערך של מצלמות יאפיין את הגיאולוגיה האקזוטית של טיטאן.

המרחק העצום של טיטאן מכדור הארץ יצריך שהרחפן יוכל לפעול באופן אוטונומי כמעט לגמרי. בניגוד לנחתת הויגנס האירופית שפעלה זמן קצר מאד על פני השטח של טיטאן, ותקשרה עם כדור הארץ באמצעות חללית האם שלה קאסיני, דרגונפליי יתקשר עם כדור הארץ באופן ישיר.

המשימה תנוהל על ידי המעבדה לפיזיקה יישומית (APL) ותיבנה גם על ידה, בשיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת פן סטייט בפנסילבניה, להם יש ניסיון בעיצוב רכבי תעופה בעלי רוטורים, ואשר בנו כבר מודל של הרחפן המוצע במסגרת תהליך ההצעה הראשוני.

תודה לאליסף קוסמן

עוד בנושא באתר הידען:

• טיטאן – ממצאים חדשים – חלק ראשון
• טיטאן – ממצאים חדשים – חלק שני
• גלישת גלים בטיטאן 
• טיטאן נראה כמו כדור הארץ לפני היווצרות החיים