CAESAR ( Comet Astrobiology Exploration Sample Return ) es un concepto de misión de retorno de muestras al cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko . La misión fue propuesta en 2017 para la misión 4 del programa New Frontiers de la NASA , y el 20 de diciembre de 2017 fue una de las dos finalistas seleccionadas para un mayor desarrollo del concepto. El 27 de junio de 2019, se eligió a la otra finalista, la misión Dragonfly . [5]
Si hubiera sido seleccionado en junio de 2019, se habría lanzado entre 2024 y 2025, y una cápsula traería una muestra a la Tierra en 2038. El investigador principal es Alexander Hayes, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. CAESAR estaría gestionado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La conservación de la muestra devuelta se llevaría a cabo en la Dirección de Investigación y Exploración de Astromateriales de la NASA , con sede en el Centro Espacial Johnson en Houston, Texas.
El equipo CAESAR eligió el cometa 67P por sobre otros objetivos cometarios en parte porque los datos recopilados por la misión Rosetta , que estudió el cometa entre 2014 y 2016, permiten diseñar la nave espacial para las condiciones allí, aumentando las posibilidades de éxito de la misión. [6] La misión Rosetta también proporciona un vasto contexto geológico para el análisis de retorno de muestras de esta misión.
Los dos finalistas de la Misión 4 del programa New Frontiers , anunciados el 20 de diciembre de 2017, fueron Dragonfly to Titan y CAESAR . [7] El cometa 67P fue explorado previamente por la sonda Rosetta de la Agencia Espacial Europea y su módulo de aterrizaje Philae durante 2014-2016 para determinar su origen e historia. Squyres explicó que conocer las condiciones existentes en el cometa les permite diseñar sistemas que mejorarían drásticamente las posibilidades de éxito. [6]
Las misiones CAESAR y Dragonfly recibieron una financiación de 4 millones de dólares cada una hasta finales de 2018 para seguir desarrollando y madurando sus conceptos. [6] La NASA seleccionó la misión Dragonfly el 27 de junio de 2019 para su construcción y lanzamiento en 2026. [5] [7] [6]
Una misión de retorno de muestras de cometas fue uno de los objetivos en una lista de opciones para una misión New Frontiers tanto en el Planetary Science Decadal Survey de 2003 como en el de 2011 , que fueron encuestas guía entre los miembros de la comunidad científica sobre qué y dónde debería priorizar la NASA. [8] Otra propuesta de misión a cometas, Comet Hopper , fue una de las tres finalistas del Programa Discovery que recibió 3 millones de dólares en mayo de 2011 para desarrollar un estudio conceptual detallado; sin embargo, no fue seleccionada. [9] La NASA ha lanzado varias misiones a cometas a finales de los años 1990 y 2000; estas misiones incluyen Deep Space 1 (lanzada en 1998), Stardust (lanzada en 1999), CONTOUR (lanzada en 2002 pero fallida después del lanzamiento) y Deep Impact (lanzada en 2005), así como alguna participación en la misión Rosetta .
Los objetivos de CAESAR eran comprender la formación del Sistema Solar y cómo estos componentes se unieron para formar planetas y dar origen a la vida . [4] Algunos investigadores han planteado la hipótesis de que la Tierra puede haber sido sembrada con compuestos orgánicos al principio de su desarrollo por cometas ricos en tolinas , proporcionando la materia prima necesaria para que surgiera la vida . [2] [10] [11] Las tolinas fueron detectadas por la misión Rosetta al cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko . [12] [13]
La nave espacial sería construida por Northrop Grumman Innovation Systems y heredaría la tecnología utilizada por la exitosa misión Dawn . [1] La navegación, la selección del sitio de muestra y la documentación de la muestra son posibles gracias al conjunto de cámaras proporcionado por Malin Space Science Systems . [4] Este conjunto de cámaras consta de seis cámaras con diferentes campos de visión y rangos focales: cámara de ángulo estrecho (NAC), cámara de ángulo medio (MAC), cámara táctil (TAGCAM), dos cámaras de navegación (NAVCAM) y una cámara contenedora de muestras (CANCAM). [14]
El brazo robótico (TAG) y el sistema de adquisición de muestras serán proporcionados por Honeybee Robotics . [4] La cápsula de retorno de muestras y el escudo térmico serán proporcionados por la agencia espacial japonesa JAXA . [2]
El sistema de propulsión del CAESAR sería el Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) de la NASA, [3] [4] un tipo de propulsión eléctrica solar . Utilizaría tres propulsores NEXT, uno de ellos utilizado como repuesto. [15] El propulsor es xenón .
La nave espacial no aterrizaría en el cometa, sino que entraría en contacto momentáneamente con la superficie con su brazo robótico TAG (Touch-And-Go), como lo hizo OSIRIS-REx en un asteroide, lo que incluye elevar los paneles solares en una configuración en forma de Y para minimizar la posibilidad de acumulación de polvo durante el contacto y proporcionar más distancia al suelo. [3] El mecanismo de muestreo en el brazo produciría una ráfaga de gas nitrógeno para soplar partículas de regolito en el cabezal de muestreo ubicado en el extremo del brazo. CAESAR recolectaría entre 80 y 800 g (2,8 y 28,2 oz) de regolito del cometa. El tamaño máximo de los guijarros sería de 4,5 cm (1,8 pulgadas). [3] El sistema tiene suficiente gas nitrógeno comprimido para tres muestreos. [2]
El sistema separaría los volátiles de las sustancias sólidas en contenedores separados y preservaría las muestras frías para el viaje de regreso. [2] [16] La nave espacial regresaría a la Tierra y dejaría la muestra en una cápsula, que volvería a entrar en la atmósfera terrestre y caería en paracaídas a la superficie en 2038. [6] La cápsula de retorno de muestra (SRC) sería proporcionada por JAXA y su diseño se basa en la SRC volada en las naves espaciales Hayabusa y Hayabusa2 . [4] La cápsula caería en paracaídas en el Campo de Pruebas y Entrenamiento de Utah (UTTR), y sería transportada al Centro Espacial Johnson de la NASA para su curación y análisis en el laboratorio llamado Dirección de Investigación y Ciencia de Exploración de Astromateriales (ARES). [1] Una pequeña parte de la muestra también será curada en el Centro de Curación de Muestras Extraterrestres de Japón . [2] La mayor parte de la muestra (≥75% del total) se preservaría para su análisis por futuras generaciones de científicos. [16] [2]