Prin atmosfera sa densă și bogată în hidrocarburi, Titan a fost subiect de interes de mai multe decenii. Și cu succesul Cassini-Huygens misiune, care a început să exploreze Saturn și sistemul său de lună în 2004, există multe propuneri pentru misiuni de urmărire care ar explora suprafața Titanului și mările sale de metan în mai mare adâncime.
Provocările pe care le prezintă acest lucru au dus la unele idei destul de inedite, de la baloane și landers până la drone și submarine plutitoare. Dar propunerea pentru un „Dragonfly” este realizată de cercetătorii de la JHUAPL NASA, care pare deosebit de aventuroasă. Acest drone cu opt palete ar fi capabil să decoleze și să aterizeze vertical (VTOL), permițându-i să exploreze atât atmosfera, cât și suprafața Titanului în următoarele decenii.
Conceptul misiunii a fost propus de o echipă științifică condusă de Elizabeth Turtle, un om de știință planetar de la Universitatea Johns Hopkins de la NASA Laboratorul de fizică aplicată (JHUAPL). În februarie, conceptul a fost prezentat la „Atelierul Planetary Science Vision 2050” - care a avut loc la sediul NASA din Washington, DC - și, din nou, la sfârșitul lunii martie, la cea de-a 48-a Conferință de Știință Lunară și Planetară din Woodlands, Texas.
O astfel de misiune, după cum a explicat Turtle la Space Magazine prin e-mail, este atât oportună cât și necesară. Nu numai că s-ar baza pe multe dezvoltări recente ale exploratorilor robotici (cum ar fi Curiozitate rover si Cassini orbiter); dar pe Titan, pur și simplu nu există lipsuri de oportunități pentru cercetarea științifică. După cum a spus:
„Titanul este o lume oceanică cu o răsucire unică, care este chimia organică bogată și complexă care are loc în atmosfera și pe suprafața sa. Această combinație face din Titan o țintă deosebit de bună pentru studierea locuinței planetare. Una dintre marile întrebări despre dezvoltarea vieții este modul în care interacțiunile chimice au dus la procese biologice. Titan face experimente în chimie prebiotică de milioane de ani - perioade imposibil de reprodus în laborator - iar rezultatele acestor experimente trebuie să fie colectate. ”
Propunerea lor se bazează în parte pe sondajele anterioare decadale, cum ar fi Grupul de lucru pentru strategia campaniei (CSWG) privind chimia prebiotică în sistemul solar exterior. Acest sondaj a subliniat faptul că un vehicul aerian mobil (adică un dirijabil sau un balon) ar fi bine să exploreze Titanul. Titan nu este doar singurul corp cunoscut, altul decât Pământul, care are o atmosferă densă, bogată în azot - de patru ori mai densă decât Pământul, dar gravitația este, de asemenea, aproximativ 1/7 din cea a Terrei.
Cu toate acestea, baloanele și aeronavele nu ar putea studia lacurile de metan ale Titanului, care sunt una dintre cele mai interesante atrageri în ceea ce privește cercetarea în chimia prebiotică. Mai mult decât atât, un vehicul aerian nu ar putea fi capabil să efectueze analize chimice in situ a suprafeței, la fel ca ceea ce Marte de explorare a Marte (Spirit, Oportunitate și Curiozitate) au făcut-o pe Marte.
Ca atare, Turtle și colegii ei au început să caute o propunere care să reprezinte cel mai bun din ambele lumi - adică o platformă aeriană și un lander. Aceasta a fost geneza conceptului Dragonfly.
„Au fost luate în considerare mai multe metode diferite pentru explorarea aeriană in situ a Titanului (elicoptere, diferite tipuri de baloane, avioane)”, a spus Turtle. „Dragonfly profită de evoluțiile recente ale aeronavelor cu mai multe rotori pentru a oferi mobilitate aeriană unui lander cu o sarcină utilă sofisticată. Deoarece Dragonfly ar putea parcurge distanțe lungi - câteva zeci de kilometri simultan și până la câteva sute de kilometri pe parcursul misiunii - ar fi posibil să se facă măsurători pe mai multe site-uri cu istorii geologice foarte diferite. "
Misiunea este, de asemenea, în conformitate cu concepte pe care Turtle și colegii ei - care include Ralph Lorenz (de asemenea, de la JHUAPL), Melissa Trainer din Goddard Space Flight Center și Jason Barnes de la Universitatea din Idaho - au explorat ani de zile. În trecut, au propus un concept de misiune care ar combina un balon în stil Montgolfière cu un lander de tip Pathfinder. În timp ce balonul ar explora Titanul de la o altitudine mică, debarcatorul ar fi explorat suprafața până aproape.
Până la cea de-a 48-a Conferință de știință lunară și planetară, ei și-au dezvăluit oficial conceptul de „Dragonfly”, care a solicitat un qaudcopter pentru a efectua atât studii aeriene cât și de suprafață. S-a susținut că acest vehicul cu patru rotori ar putea profita de atmosfera groasă și de gravitația scăzută a Titanului pentru a obține probe și a determina compozițiile de suprafață în mai multe regiuni geologice.
În ultima sa iterație, Dragonfly încorporează opt rotori (două poziționate la fiecare din cele patru colțuri ale sale) pentru a realiza și menține zborul. Asemenea Curiozitate și viitoare Marte 2020 rovers, Dragonfly ar fi alimentat de un generator termoelectric multisomis radioizotop (MMRTG). Acest sistem folosește căldura generată de plutoniu-238 în descompunere pentru a genera electricitate și poate menține o misiune robotică de ani de zile.
Acest design, spune Turtle, ar oferi oamenilor de știință platforma ideală in situ pentru studierea mediului Titan:
„Dragonfly ar fi capabil să măsoare detaliile compoziționale ale diferitelor materiale de suprafață, ceea ce ar arăta cât a progresat chimia organică în diferite medii. Aceste măsurători ar putea, de asemenea, să dezvăluie semnături chimice ale vieții pe bază de apă (precum cea de pe Pământ) sau chiar viață pe bază de hidrocarburi, dacă oricare ar fi prezent pe Titan. Dragonfly ar studia, de asemenea, atmosfera, suprafața și sub-suprafața Titanului pentru a înțelege activitatea geologică curentă, modul de transportare a materialelor și posibilitatea schimbului de materiale organice între suprafața și oceanul interior al apei. "
Acest concept încorporează o mulțime de progrese recente în tehnologie, care includ electronice de control moderne și avansuri în proiectele comerciale ale vehiculelor aeriene fără pilot (UAV). În afară de aceasta, Dragonfly ar elimina retrorocket-urile chimice și ar putea alimenta zborurile, oferindu-i o durată de viață mult mai lungă.
„Și acum este momentul perfect”, spune Turtle, „pentru că ne putem baza pe ceea ce am învățat din misiunea Cassini-Huygens de a face următorii pași în explorarea Titanului.”
În prezent, Jet Propulsion Laboratorul NASA dezvoltă un concept similar. Cunoscută sub numele de "Scout" al elicopterului Mars, pentru utilizare pe Marte, acest drone aerian este așteptat să fie lansat la bordul Marte 2020 misiune. În acest caz, proiectarea necesită două rotoare coaxiale contra-rotative, care ar oferi cel mai bun raport tracțiune-greutate în atmosfera subțire a lui Marte.
Acest tip de platformă VTOL ar putea deveni elementul principal în deceniile următoare, oriunde sunt solicitate misiuni pe termen lung care implică organisme care au atmosfere. Între Marte și Titan, astfel de drone aeriene ar putea sări dintr-o zonă în alta, obținând mostre pentru analiza in situ și combinând studiile de suprafață cu citirile atmosferice la diferite altitudini pentru a obține o imagine mai completă a planetei.
