Την περασμένη εβδομάδα - από Δευτέρα 27 Φεβρουαρίου έως Τετάρτη 1 Μαρτίου - η NASA φιλοξένησε το «Εργαστήριο Πλανητικής Επιστήμης 2050» στην έδρα τους στην Ουάσινγκτον, DC. Κατά τη διάρκεια των πολλών παρουσιάσεων, ομιλιών και συζητήσεων σε πάνελ, η NASA μοιράστηκε τα πολλά σχέδιά της για το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος με τη διεθνή κοινότητα.
Μεταξύ των πιο φιλόδοξων από αυτά ήταν μια πρόταση για εξερεύνηση του Τιτάνα χρησιμοποιώντας έναν εναέριο εξερευνητή και έναν εκφορτωτή. Με βάση την επιτυχία της αποστολής Cassini-Huygen της ESA, αυτό το σχέδιο θα περιλαμβάνει ένα μπαλόνι που θα εξερευνά την επιφάνεια του Τιτάνα από χαμηλό υψόμετρο, μαζί με Mars Pathfinder- αποστολή στυλ που θα εξερευνούσε την επιφάνεια.
Τελικά, ο στόχος μιας αποστολής στον Τιτάνα θα ήταν να εξερευνήσει το πλούσιο οργανικό χημικό περιβάλλον που έχει το φεγγάρι, το οποίο παρουσιάζει μια μοναδική ευκαιρία για τους πλανητικούς ερευνητές. Για αρκετό καιρό, οι επιστήμονες έχουν καταλάβει ότι η επιφάνεια και η ατμόσφαιρα του Τιτάνα έχουν αφθονία οργανικών ενώσεων και όλη την πρεβιοτική χημεία που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία της ζωής.
Την παρουσίαση, με τίτλο «Aerial Mobility: The Key to Explor's Titan's Rich Chemical Diversity», προεδρεύθηκε από τον Ralph Lorenz από το Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, και συμπροεδρεύεται από την Elizabeth Turtle (επίσης από τον John Hopkins APL) και τον Jason Barnes από το Τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Αϊντάχο. Όπως εξήγησε η Turtle στο Space Magazine μέσω email, ο Titan παρουσιάζει μερικές συναρπαστικές ευκαιρίες για μια αποστολή επόμενης γενιάς:
«Ο Τιτάνας παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή η άφθονη και πολύπλοκη οργανική χημεία μπορεί να μας διδάξει για χημικές αλληλεπιδράσεις που θα μπορούσαν να έχουν συμβεί εδώ στη Γη (και αλλού;) που οδηγεί στην ανάπτυξη της ζωής. Επιπλέον, όχι μόνο ο Τιτάνας έχει έναν εσωτερικό ωκεανό υγρού-νερού, αλλά θα υπήρχαν επίσης ευκαιρίες για ανάμιξη οργανικού υλικού με υγρό νερό στην επιφάνεια του Τιτάνα, για παράδειγμα κρατήρες πρόσκρουσης και πιθανώς κρυοβολκανικές εκρήξεις. Ο συνδυασμός οργανικού υλικού με υγρό νερό, φυσικά, αυξάνει το αστροβιολογικό δυναμικό. "
Για αυτόν τον λόγο, η εξερεύνηση του Τιτάνα αποτελεί επιστημονικό στόχο εδώ και δεκαετίες. Το μόνο ερώτημα είναι πώς μπορείτε να εξερευνήσετε το μοναδικό περιβάλλον του Τιτάνα. Κατά τις προηγούμενες έρευνες Decadal - όπως η Ομάδα Εργασίας Στρατηγικής Εκστρατείας (CSWG) για την Πρεβιοτική Χημεία στο Εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα, της οποίας ο Lorenz ήταν συνεισφέρων - πρότεινε ότι ένα κινητό εναέριο όχημα (όπως ένα αεροσκάφος ή ένα μπαλόνι) θα ταιριάζει στο έργο.
Ωστόσο, τέτοια οχήματα δεν θα μπορούσαν να μελετήσουν τις λίμνες μεθανίου του Τιτάνα, οι οποίες είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά σχέδια του φεγγαριού όσο προχωρά η έρευνα για την πρεβιοτική χημεία. Επιπλέον, ένα εναέριο όχημα δεν θα ήταν σε θέση να πραγματοποιήσει in-situ χημική ανάλυση της επιφάνειας, σαν αυτό του Mars Exploration Rovers (Πνεύμα, Ευκαιρία και Περιέργεια) έχουν κάνει στον Άρη - και με τεράστια αποτελέσματα!
Ταυτόχρονα, ο Lorenz και οι συνάδελφοί του εξέτασαν έννοιες για την εξερεύνηση των θαλασσών υδρογονανθράκων του Τιτάνα - όπως η προτεινόμενη κάψουλα Titan Mare Explorer (TiME). Ως ένας από τους πολλούς φιναλίστ του διαγωνισμού Discovery 2010 της NASA, αυτή η ιδέα ζήτησε την ανάπτυξη ναυτικού ρομπότ στον Τιτάνα τις επόμενες δεκαετίες, όπου θα μελετούσε τις λίμνες μεθανίου για να μάθει περισσότερα για τον κύκλο του μεθανίου και να αναζητήσει σημάδια οργανικής ζωής.
Παρόλο που μια τέτοια πρόταση θα ήταν οικονομικά αποδοτική και παρουσιάζει μερικές πολύ συναρπαστικές ευκαιρίες για έρευνα, έχει επίσης ορισμένους περιορισμούς. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της δεκαετίας 2020-2030, το βόρειο ημισφαίριο του Τιτάνα θα βιώσει τη χειμερινή του περίοδο. Σε ποιο σημείο το πάχος της ατμόσφαιράς του θα καταστήσει αδύνατη την επικοινωνία απευθείας προς τη Γη και τις Γήινες προβολές. Επιπλέον, ένα ναυτικό όχημα θα αποκλείει την εξερεύνηση των χερσαίων επιφανειών του Τιτάνα.
Αυτά προσφέρουν μερικές από τις πιο πιθανές προοπτικές για τη μελέτη της προηγμένης χημικής εξέλιξης του Τιτάνα, συμπεριλαμβανομένων των αμμόλοφων του Τιτάνα. Ως ανεμοδαρμένη περιοχή, αυτή η περιοχή πιθανότατα έχει αποθέσει υλικό από όλο τον Τιτάνα και μπορεί επίσης να περιέχει υδατικά αλλοιωμένα υλικά. Όπως και το Mars Pathfinder ο ιστότοπος προσγείωσης επιλέχθηκε έτσι ώστε να συλλέγει δείγματα από μια ευρεία περιοχή, όπως η τοποθεσία θα ήταν ένας ιδανικός ιστότοπος για έναν εκφορτωτή.
Ως εκ τούτου, ο Lorenz και οι συνάδελφοί του υποστήριξαν τον τύπο της αποστολής που διατυπώθηκε στη Flagship Study του 2007, η οποία ζήτησε ένα μπαλόνι Montgolfière για περιφερειακή εξερεύνηση και έναν προσγειωμένο σαν Pathfinder. Αυτό θα παρείχε την ευκαιρία να διεξαγάγει επιφανειακή απεικόνιση σε αναλύσεις που είναι αδύνατες από την τροχιά (λόγω της παχιάς ατμόσφαιρας), καθώς και τη διερεύνηση της επιφανειακής χημείας και της εσωτερικής δομής της σελήνης.
Έτσι, ενώ το μπαλόνι συλλέγει γεωγραφικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης του φεγγαριού, ο εκφορτωτής θα μπορούσε να πραγματοποιήσει σεισμικές έρευνες που θα χαρακτήριζαν το πάχος του πάγου πάνω από τον εσωτερικό θαλάσσιο ωκεανό του Τιτάνα. Ωστόσο, μια αποστολή προσγείωσης θα ήταν περιορισμένη από άποψη εμβέλειας, και η επιφάνεια του Τιτάνα παρουσιάζει προβλήματα κινητικότητας. Αυτό θα καθιστούσε την πιο επιθυμητή επιλογή πολλούς εκφορτωτές ή ένα μετακινούμενο εκφορτωτή.
«Οι πιθανοί στόχοι περιλαμβάνουν περιοχές όπου μπορούμε να μετρήσουμε τα στερεά επιφανειακά υλικά, η σύνθεση των οποίων δεν είναι ακόμη γνωστή, για παράδειγμα, η άμμος του Τιτάνα», δήλωσε η Turtle. «Απαιτείται λεπτομερής in situ ανάλυση για τον προσδιορισμό της σύνθεσής τους. Οι λίμνες και οι θάλασσες είναι επίσης ενδιαφέρουσες. Ωστόσο, στο εγγύς διάστημα (αποστολές που φθάνουν στη δεκαετία του 2030) οι περισσότερες από αυτές θα είναι στο χειμωνιάτικο σκοτάδι. Έτσι, η εξερεύνησή τους θα έπρεπε πιθανότατα να περιμένει μέχρι τη δεκαετία του 2040. "
Αυτή η ιδέα της αποστολής θα εκμεταλλευόταν επίσης πολλές τεχνολογικές εξελίξεις που έχουν γίνει τα τελευταία χρόνια. Όπως εξήγησε ο Lorenz κατά τη διάρκεια της παρουσίασης:
«Η βαρύτερη από τον αέρα κινητικότητα στον Τιτάνα είναι στην πραγματικότητα πολύ αποτελεσματική, επιπλέον, βελτιώσεις στα αυτόνομα αεροσκάφη τις δύο δεκαετίες από τότε που η CSWG καθιστά μια τέτοια εξερεύνηση μια ρεαλιστική προοπτική. Πολλαπλά επιτόπου προσγειωμένα αεροσκάφη που παραδίδονται από ένα εναέριο όχημα όπως ένα αεροπλάνο ή ένα εκφορτωτή με εναέρια κινητικότητα για πρόσβαση σε πολλούς ιστότοπους, θα παρείχαν την πιο επιθυμητή επιστημονική ικανότητα, ιδιαίτερα συναφή με τα θέματα της προέλευσης, της εργασίας και της ζωής. "
Οι Lorenz, Turtle και Barnes θα παρουσιάσουν επίσης αυτά τα ευρήματα στο προσεχές 48ο Σεμινάριο σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης - το οποίο θα πραγματοποιηθεί από τις 20 έως τις 24 Μαρτίου στο The Woodlands του Τέξας. Εκεί θα συνοδεύονται από επιπλέον μέλη του Johns Hopkins APL και του Πανεπιστημίου του Αϊντάχο, καθώς και από πάνελ από το Goddard Space Flight Center της NASA, το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας και το Honeybee Robotics.
Ωστόσο, αντιμετωπίζοντας ορισμένες πρόσθετες προκλήσεις που δεν τέθηκαν στο εργαστήριο Vision 2050, θα παρουσιάσουν μια μικρή ανατροπή στην ιδέα τους. Αντί για ένα μπαλόνι και πολλαπλούς εκφορτωτές, θα παρουσιάσουν μια ιδέα αποστολής που περιλαμβάνει ένα «Dragonfly» qaudcopter. Αυτό το όχημα τεσσάρων στροφέων θα μπορούσε να επωφεληθεί από την παχιά ατμόσφαιρα του Τιτάνα και τη χαμηλή βαρύτητα για τη λήψη δειγμάτων και τον προσδιορισμό της επιφανειακής σύνθεσης σε πολλές γεωλογικές ρυθμίσεις.
Αυτή η ιδέα ενσωματώνει επίσης πολλές πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία, οι οποίες περιλαμβάνουν σύγχρονα ηλεκτρονικά ελέγχου και προόδους στα εμπορικά σχέδια μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAV). Επιπλέον, ένα quadcopter θα καταργούσε τα χημικά τροφοδοτούμενα ρετρόκετ και θα μπορούσε να ενεργοποιήσει τις πτήσεις, δίνοντάς του μια πιθανώς πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Αυτές και άλλες έννοιες για την εξερεύνηση του φεγγαριού του Κρόνου Τιτάνα είναι σίγουρο ότι θα κερδίσουν έλξη τα επόμενα χρόνια. Δεδομένων των πολλών μυστηρίων που είναι κλειδωμένα σε αυτόν τον κόσμο - με περιλαμβάνει άφθονο πάγο νερού, πρεβιοτική χημεία, κύκλο μεθανίου και υποθαλάσσιο ωκεανό που είναι πιθανό να είναι ένα πρεβιοτικό περιβάλλον - είναι σίγουρα ένας δημοφιλής στόχος για επιστημονική έρευνα.
