Миссия системы Титан-Сатурн ( TSSM ) была совместным предложением НАСА и ЕКА по исследованию Сатурна и его спутников Титана и Энцелада , [1] где Кассини обнаружил множество сложных явлений . TSSM предлагалось запустить в 2020 году, получить гравитационную поддержку с Земли и Венеры и прибыть к системе Сатурна в 2029 году. и 20-месячная фаза орбиты Титана .
В 2009 году миссии к Юпитеру и его спутникам был отдан приоритет перед миссией Титан-Сатурн , [3] хотя TSSM будет продолжать оцениваться на предмет возможной разработки и запуска.
Миссия системы Титан-Сатурн (TSSM) была официально создана в январе 2009 года в результате слияния миссии ЕКА « Титан и Энцелад» ( TandEM ) с исследованием НАСА Titan Explorer (2007) , [4] хотя планы по объединению обеих концепций датируются, по крайней мере, еще в начале 2008 года. TSSM конкурировал с предложением миссии Europa Jupiter System Mission (EJSM) за финансирование, и в феврале 2009 года было объявлено, что НАСА / ЕКА отдало приоритет EJSM перед TSSM. [5] [6] TSSM продолжали изучать на предмет более поздней даты запуска, ближе к 2020-м годам. Подробные отчеты об оценке элементов миссии [7] , а также конкретная концепция посадочного модуля для озер Титана под названием Titan Mare Explorer (TiME) с потенциалом стать частью TSSM были предложены в феврале и октябре 2009 г. , соответственно.
В 2014 году предполагалось, что TSSM может быть возрожден для запуска сверхтяжелой ракеты SLS. [2]
Миссия TSSM состоит из орбитального аппарата и двух исследовательских зондов Титана: воздушного шара (типа «Монгольфье»), который будет плавать в облаках Титана, и спускаемого аппарата , который приводнится в одном из его метановых морей.
Данные обоих зондов должны быть переданы на орбитальный аппарат Титана. Они будут оснащены для изучения особенностей Титана инструментами для получения изображений, радиолокационного профилирования, а также отбора проб поверхности и атмосферы , что гораздо более полно, чем это было сделано в рамках миссии Кассини-Гюйгенс .
Космический корабль будет использовать несколько гравитационных облетов других планет, чтобы достичь Сатурна. Базовый проект предусматривал запуск в сентябре 2020 года, за которым последуют четыре гравитационных ассистента ( Земля - Венера -Земля-Земля) и прибытие на Сатурн 9 лет спустя, в октябре 2029 года. Это один из нескольких доступных вариантов перехода с Земли на Сатурн с Однако текущие планы НАСА не отдают TSSM приоритета, и маловероятно, что какая-либо из предложенных дат запуска может быть соблюдена.
По прибытии Сатурна, в октябре 2029 года, химическая двигательная система орбитального аппарата выведет полетную систему на орбиту вокруг Сатурна, после чего последует двухлетняя фаза тура Сатурна, характеризующаяся развертыванием элементов на месте и включающая как минимум семь близких Пролеты Энцелада и 16 пролетов Титана. В течение этого периода повторяющиеся гравитационные воздействия и маневры спутников уменьшат количество энергии, необходимой для вывода на орбиту Титана. Когда корабль завершит облет Энцелада, орбитальный аппарат будет анализировать необычные криовулканические шлейфы на южном полюсе Луны.
Монгольфьер , воздушный шар, будет выпущен при подлете к первому пролету Титана для баллистического входа в атмосферу Титана во время его шестимесячной миссии с апреля 2030 года по октябрь 2030 года. Основываясь на открытиях Кассини-Гюйгенса, Монгольфьер должен быть в состоянии совершить кругосветное плавание вокруг Титана хотя бы один раз в течение его номинального срока службы на широте его развертывания около 20 ° с.ш., на высоте 10 километров над поверхностью Титана.
В отношении концепции озерного корабля было выдвинуто множество предложений. Одним из наиболее подробных планов на данный момент является так называемый Titan Mare Explorer (TiME), который изначально предлагался как отдельная разведывательная миссия, но в конечном итоге может быть отложен и включен в TSSM. [8] [9] В случае одобрения TiME будет выпущен орбитальным аппаратом во время второго пролета Титана. Из-за слоя дымки Титана и его расстояния до Солнца посадочный модуль не может питаться от солнечных батарей, и он будет полагаться на новый усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга (ASRG), [9] [10] , который представляет собой прототип, предназначенный для обеспечения доступности долговечные источники питания для наземных сетей и других планетарных миссий. Посадочный модуль нацелится на Лигейю-Маре , северное полярное море жидких углеводородов, расположенное примерно на 79° с.ш. Зонд будет спускаться на парашюте, как и зонд «Гюйгенс» 2005 года. За 6 часов спуска он проанализирует атмосферу, а затем приводнится на поверхность жидкости. Основная функция корабля, работающего на плутонии, — отбор проб и анализ органических веществ на поверхности в течение периода от 3 до 6 месяцев; это будет первое плавучее исследование внеземного моря.
Основные цели миссии TSSM можно свести к четырем категориям:
На Титане научные цели будут заключаться в предоставлении информации о таких аспектах, как состав поверхности и географическое распределение различных органических компонентов; о метановом цикле и метановых резервуарах ; от возраста поверхностных элементов и, в частности, от того, активно ли продолжаются криовулканизм и тектонизм или являются реликтами более активного прошлого; о наличии или отсутствии аммиака , магнитного поля и подземного океана; о химии, которая стимулирует образование сложных ионов в верхних слоях атмосферы; и в большом диапазоне высот в атмосфере - от 400 до 900 км, остающемся после Кассини малоисследованным. Кроме того, еще многое предстоит понять в отношении сезонных изменений атмосферы на всех уровнях и долгосрочного выхода ее компонентов в космос.
Посадочный модуль TiME должен был приводниться в Лигейя-Маре , метановом море в северном полушарии Титана. Считается, что метановый цикл Титана аналогичен гидрологическому циклу Земли , при этом метеорологическая рабочая жидкость существует в жидкой и газовой фазе. TiME позволит напрямую распознать метановый цикл Титана и помочь понять его сходства и различия с гидрологическим циклом на Земле. [9] Однако вопросы об источниках повторного поступления метана в атмосферу еще предстоит ответить. Этот мир построен в результате органической деятельности, которая все еще существует, и открытия Кассини-Гюйгенса предполагают, что мир с балансом геологических и атмосферных процессов является лучшим аналогом Земли в Солнечной системе . Более того, считается, что внутренний океан, открытый Кассини глубоко под плотной атмосферой и поверхностью Титана, в основном состоит из жидкой воды. TSSM станет первой миссией за 50 лет освоения космоса, в ходе которой будет проведено обширное междисциплинарное исследование активной органической химии и климата на суше, на море и в воздухе другого мира.
