Bu yılki Ay Gezegen Bilimleri Konferansı (2025 LPSC) gerçekten şaşırtıcı sunumlar ve teklifler gördü. Bunlar, NASA’nın, diğer uzay ajanslarının ve bağlı enstitülerin önceliklerini ele alan çok çeşitli bilim ve keşif görevlerini kapsıyordu. En önemli ilgi alanı, dünya dışı cisimler üzerinde biyolojik süreçlerin (biyosignatürler) kanıtlarını arayacak gelecekteki astrobiyoloji görevleriydi. Bu, astrobiyoloji çabalarımızın çoğunun odaklandığı Mars’ı ve dış güneş sistemindeki yerleri içeriyordu.
Güney kutup bölgesindeki tüy aktivitesi ile tanınan Satürn’ün buzlu ayı Engeladus’u düşünün. Gezegensel modellemeye dayanarak, bilim adamları bu tüylerin ayın iç kısmındaki gelgit esnemesinden kaynaklandığını teorize ediyorlar. Bu, Engeladus’un iç okyanusunun yüzeyi (kriyovolcanizm) ihlal etmesine ve materyali uzaya fırlatmasına neden olur. Organiklerin ve (potansiyel olarak) yaşamın varlığını doğrulamak için, NASA’nın Jet Propulsion Laboratory’den (JPL) bir ekip, Enceladus’un tüylerinin yerinde ölçümlerini yürütmek için bir Enceladus Orbitlander’ı önerir.
Çalışma, JPL araştırmacısı Alfred Nash, Proje Sistemleri Mühendisliği ve Formülasyonu için JPL Ana Tanımlama Ödülü’nün (2015) kazananı ve hızla yenilikçi uzay misyonu kavramları oluşturmaktan sorumlu JPL Advanced Tasarım Ekibi Team X’in baş mühendisi tarafından yönetildi. Kendisine California Teknoloji Enstitüsü’ndeki (Caltech) X JPL iş arkadaşları katıldı.
Çalışmalarına göre, misyon önerileri 2023-2032 (“Kökenler, Dünyalar ve Yaşam”) Gezegensel Bilim ve Astrobiyoloji Decadal Araştırması ile tutarlıdır. Bu ankette, Ulusal Bilimler, Mühendislik ve Tıp (NASEM) Komitesi, ikinci bir orbiter ve toprak elementinden önce bir amiral gemisi görevi oluşturan bir amiral gemisi görevi oluşturdu: 20’den önce bir amiral gemisi görevi oluşturdu: 20’si öne geçti: 20’si öne geçti: 20’si öne geçti.
“Tüy materyalinin incelenmesi, okyanusun yaşanabilirliğinin doğrudan incelenmesine izin verir, temel bir soruyu ele alır: Dünya’nın ötesinde yaşam var mı, değilse, neden olmasın? Orbilander, yörüngeden ve 2 yıllık inişli bir misyon sırasında analiz edecektir. Ana bilim hedefleri (1) yaşam kanıtı ve (2) yaşam tespit deneyleri için jeokemik ve jeofizik bağlam elde etmek içindir.”
Cassini-Huygens Mission (2004-2017) Satürn’ü ve en büyük aylarını incelediğinden beri, bilim adamları Enceladus’a daha iyi bakmak için hevesliydi. Jüpiter’in ayı, Europa ve Satürn’ün en büyük ayı Titan gibi Engeladus, güneş sisteminde dünya dışı yaşamı aramak için en umut verici yerlerden biri olarak kabul edilir. Dünya ve Satürn arasındaki mesafe nedeniyle, görev kavramları genellikle radyoizotop termoelektrik jeneratörleri (RTGS) bir güç kaynağı olarak çağırır.
Bu nükleer piller, merak ve azim Rovers ve Galileo ve New Horizons uzay aracı gibi astrobiyoloji görevlerini güçlendirdi. En az üç RTG, güneş panelleri güneşten uzakta etkisiz olduğu için gerekli görülen cassini orbiter’e güç verdi. Bununla birlikte, Nash ve ekibinin açıkladığı gibi, NASA, özellikle plütonyum-238 yakıtlarının söz konusu olduğunda, RTG’lerin envanterinin maliyetleri ve karmaşıklıkları nedeniyle sınırlı olduğunu belirtti.
Görev mimarisi
Ortaya çıkan misyon mimarisi, bir iniş ve Satürn yörünge yerleştirme (SOI) aşamasından oluşan iki aşamalı bir uzay aracından oluşuyordu. Bu görev Kasım 2038’de Falcon Heavy Rocket ve Star 48 Katı Roket Motorunun harcanabilir bir versiyonunu kullanarak başlatılacak. Bu görev, önümüzdeki 7.5 yılı Satürn’e seyahat ederek harcayacak, ardından bir yıllık Satürn yaklaşımı ve Enceladus’a yörünge transferi. Bunu Enceladus’un yarım yıllık hızlı flybys izleyecekti.
Orbitlander’ın bu fazda tüy malzemesini on iki kez örnekleyebileceğini ve yüzeyden 5-9 km/s (3-5.5 mi/s) hızlarda 50 km (31 mi) uçabileceğini tahmin ediyorlar. Bunu, uzay aracının yüksekliğini ve hızını 30 km (18.5 mi) ve 500-900 m/s (0.3-0.5 mi/s) düşürecek şekilde yerçekimi asistleri gerçekleştireceği 2.6 yıllık Satürn Turu ve Engeladus yörünge yerleştirme (EOI) aşaması izleyecektir. Görev 3,5 ay daha harcayacak ve tüy malzemesini sekiz kez daha geçirecek.
Görev daha sonra yüksekliğini 50 km’ye (31 mil) düşürecek ve bir yıl izci için bir iniş sitesi için harcayacak. DDL fazı gerçekleşecek, ardından iki yıllık yüzey operasyonları izlenecek, bu sırada inişin, yüzeyde refrozen olan su ve tüy malzemesi de dahil olmak üzere ayın buzlu kabuğundan örnekleri toplayıp analiz edecektir. Ekip ayrıca, 2023 on Decadal Araştırması’nda ortaya konan önerilerle de tutarlı olan alternatif yeni Frontiers (NF) program görevi sunuyor:
“Bütçe kısıtlamalarının Orbilander’ın başlatılmasına izin vermemesi durumunda, komite NF’deki Enceladus Çoklu Flyby (EMF) misyon temasını içeriyor. EMF, bu on yıl boyunca, büyük ölçüde azaltılmış örnekleme hacmi, daha yüksek örnek alım hacmi ve daha küçük bir araç tespiti ile birlikte, daha küçük bir araç tespiti ile birlikte, bu on yıl boyunca ilerleme için alternatif bir yol sunmaktadır.
Tasarım
Ekip, önerilen Enceladus Orbitlander için daha düşük boyut, ağırlık, güç ve maliyet (SWAP-C) konsepti öneriyor. X Takımı, görev kavramlarını değerlendirmek için standart araçlara ve onaylanmış Kurumsal Maliyet Modellerine (ICM) güvendi ve önümüzdeki beş yıl içinde geliştirilebilecek teknolojileri dahil etti. Bu teknolojiler, uzay aracının kuru kütlesini en aza indirme ve sadece bir yeni nesil RTG güç sistemini kullanarak bilim hedeflerini gerçekleştirme görevini sağlama yetenekleri açısından değerlendirildi.
Tutum kontrolü için reaksiyon tekerleklerini terk ederler ve bunun yerine soğuk gaz ikiropelleti iticilerini tercih ederler. Yüksek performanslı bir boşluk bilgisayarı (HPSC) komut ve veri sistemlerini işler. Deorbit, iniş ve iniş (DDL) için akıllı bir iniş sistemi lite seçildi. Güç alt sistemi, genel kablo kütlesini azaltan ve RTG’nin sürekli olarak 30 voltta çalışmasını sağlayarak RTG’den mevcut gücü artıran bir dağıtılmış güç mimarisi (DPA) ve bir tepe güç izleyicisi (PPT) içerir.
Bu unsurların hepsi seçildi çünkü uzay aracının toplam kütle ve güç ihtiyaçlarını bugün kullanılan enstrümanlara kıyasla yarıya indiriyorlar. Tahrik sistemi, ısıtıcı güç gereksinimlerini azaltmak için düşük sıcaklıkta soğuk gaz sistemlerinde yapılan iyileştirmelerden yararlanırken, bir dizi kompozit ovalma tankı, azalmış kütleleri için seçildi. Orbitlander, iletişim için 10 ° yarım açılı X-Band Orta Kazanma Anteni (MGA) ve bir yama dizisi yüksek kazançlı antene (HGA) güvenecektir.
Gelişmiş değişken radyoizotop ısıtıcı birimleri (RHU’lar) uzay aracının termal sistemlerini işleyerek uzay aracının iticilerini ve enstrümanlarını ısıtmak için gereken RHU sayısını azaltacaktır. Ekip sona erdiğinde, bu tasarım seçenekleri, onarım anketinden teknik risk ve maliyet değerlendirmesi (iz) tahminden ve 900 milyon dolar daha ucuzdan 846 kg (1865 lbs) daha hafif bir fırlatma kütlesi olan bir sistemle sonuçlanır.
Sonuç
Genel olarak, ekibin “İlk Güç Azaltma” tasarımı, önümüzdeki on yıllarda Engeladus’a bir astrobiyoloji misyonu için uygun maliyetli, düşük kütleli ve basitleştirilmiş bir kavram sunuyor. Gelişmiş ve gelişen teknolojileri dahil ederek, bunun yüzeye daha fazla yük sağlayabilen ve gelişmiş bilim fırsatları sağlayabilen bir mimariye neden olabileceğini iddia ediyorlar:
“Bu yaklaşım sadece aracı gereksinimlerini ve genel görev maliyetini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda on yılın zaman çizelgesi kısıtlamaları içinde teknik fizibiliteyi de sağlar. Bu sonuçlar, okyanus dünyasının yaşanabilirliğinin önemli bir sorunu üzerinde hızlandırılmış ilerleme için bir yol olarak daha düşük bir SWAP-C yaklaşımının yaşayabilirliğini vurgular ve dekadal araştırmada özetlenen bilimsel öncelikler üzerinde önemli bir adım ilerler.”
