Названа угроза, с которой может столкнуться миссия Dragonfly на Титане

Ученые впервые увидели Титан на снимках в конце 1970-х годов. Их передал зонд «‎Пионер-11». Чуть позже более детальные изображения получил «‎Вояджер-1»: он сфотографировал атмосферу. Оказалось, она достаточно плотная, а в состав входят азот, метан, другие газы и органические аэрозоли. Выяснилось, что атмосфера Титана на 95% состоит из азота.

В 1997 году ученые отправили к Титану миссию «Кассини-Гюйгенс», состоящую из орбитальной станции и спускаемого аппарата. На радарных снимках, полученных зондом «Кассини» в 2006-м, ученые разглядели «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном и этаном) диаметром от километра до нескольких сотен километров. Это первый случай обнаружения жидких озер вне Земли.

Аппарат «Гюйгенс» помог увидеть поверхность Титана. На снимках, которые он успел сделать, исследователи разглядели равнины, покрытые валунами, и странные полосы, похожие на следы ветровой эрозии.

Эти данные заставили задуматься о роли ветра в формировании ландшафта Титана. До сих пор считалось, что на поверхности спутника Сатурна дуют относительно слабые ветры — 0,01 метра в секунду (по измерениям «Гюйгенс»). Такие потоки воздуха теоретически не способны передвигать крупные объекты. Однако новые расчеты показали, что сила ветра на Титане сильно недооценена.

В 2028-м инженеры NASA и Лаборатории прикладной физики при Университете Джонса Хопкинса (США) планируют отправить к Титану винтокрылый летательный аппарат Dragonfly с ядерной установкой. Он прибудет к спутнику Сатурна в 2034 году и будет выполнять контролируемые полеты на низких высотах, совершать посадки, перемещаться между локациями и собирать данные непосредственно с поверхности — искать следы пребиотической химии.

Чтобы лучше понять, с чем столкнется Dragonfly на Титане, планетологи Джон Маршалл (John Marshall) и Лори Фентон (Lori Fenton) из Института SETI в США смоделировали условия, которые могут ожидать аппарат при посадке. Учли три фактора: низкую гравитацию (составляет примерно 14% от земной), плотность атмосферы (в четыре раза выше земной) и состав камней. Местные валуны — не силикатные породы, как на Земле, а смесь водяного льда и толинов — органических соединений плотностью 900 килограммов на кубический метр (против 2700 килограммов на кубический метр у земных камней).

Ученые объединили все эти факторы, чтобы оценить вероятность перемещения камней по поверхности, и провели серию компьютерных моделирований. Оказалось, что на Титане ветер в 80 раз «сильнее» для перемещения валунов, чем на Земле.

Расчеты показали, что даже при скорости ветра у поверхности метр в секунду камни диаметром 50 сантиметров могут легко перемещаться и запросто повредить Dragonfly, поэтому дрону придется избегать зон, где они скапливаются. Для сравнения: на Земле аналогичная скорость ветра сдвинет лишь песчинки.

Проблема в том, что «Гюйгенс» измерил ветра лишь в точке посадки — возможно, самой спокойной области Титана. Поэтому данные аппарата не отражали «‎розу ветров» спутника Сатурна, а значит, использовать их в миссии Dragonfly ошибка.

Планетологи отметили, что результаты их исследования нужно учесть при планировании предстоящей миссии, иначе аппарат столкнется с серьезной опасностью.

Ученые NASA уже работают над алгоритмами для автономного обнаружения опасных зон. Скорее всего, на борту Dragonfly будут установлены специальные камеры, которые смогут в автономном режиме определять безопасные места посадки, теоретически дрон сможет легко избегать таких камней.

Результаты исследования представлены в журнале Planetary and Space Science.