Με την πυκνή και πλούσια σε υδρογονάνθρακα ατμόσφαιρα, ο Τιτάνας αποτελεί αντικείμενο ενδιαφέροντος για πολλές δεκαετίες. Και με την επιτυχία του Cassini-Huygens αποστολή, η οποία άρχισε να εξερευνά τον Κρόνο και το σύστημα των φεγγαριών του το 2004, υπάρχουν πολλές προτάσεις στο τραπέζι για αποστολές παρακολούθησης που θα εξερευνήσουν την επιφάνεια του Τιτάνα και τις θάλασσες του μεθανίου σε μεγαλύτερο βάθος.
Οι προκλήσεις που παρουσιάζει αυτό οδήγησαν σε κάποιες μάλλον νέες ιδέες, που κυμαίνονται από μπαλόνια και προσγειωμένα αεροπλάνα έως πλωτά αεροσκάφη και υποβρύχια. Αλλά είναι η πρόταση για ένα «Dragonfly» drone από ερευνητές στο JHUAPL της NASA που φαίνεται ιδιαίτερα τολμηρή. Αυτό το drone με οκτώ λεπίδες θα μπορούσε να απογειωθεί και να προσγειωθεί (VTOL), επιτρέποντάς του να εξερευνήσει τόσο την ατμόσφαιρα όσο και την επιφάνεια του Τιτάνα τις επόμενες δεκαετίες.
Η ιδέα της αποστολής προτάθηκε από μια επιστημονική ομάδα με επικεφαλής την Elizabeth Turtle, μια πλανητική επιστήμονα από το εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins της JASA (JHUAPL). Τον Φεβρουάριο, η ιδέα παρουσιάστηκε στο "Planetary Science Vision 2050 Workshop" - το οποίο πραγματοποιήθηκε στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσινγκτον, και πάλι στα τέλη Μαρτίου στο 48ο σεληνιακό και πλανητικό επιστημονικό συνέδριο στο Woodlands του Τέξας.
Μια τέτοια αποστολή, όπως εξήγησε η Turtle στο Space Magazine μέσω email, είναι και επίκαιρη και απαραίτητη. Όχι μόνο θα βασίζεται σε πολλές πρόσφατες εξελίξεις σε ρομποτικούς εξερευνητές (όπως το Rover περιέργειας και το Cassini σε τροχιά) αλλά στον Τιτάνα, απλά δεν υπάρχει έλλειψη ευκαιριών για επιστημονική έρευνα. Όπως το έθεσε:
«Ο Τιτάνας είναι ένας ωκεανός κόσμος με μια μοναδική συστροφή, που είναι η πλούσια και πολύπλοκη οργανική χημεία που συμβαίνει στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνειά του. Αυτός ο συνδυασμός καθιστά τον Τιτάνα έναν ιδιαίτερα καλό στόχο για τη μελέτη της πλανητικής βιωσιμότητας. Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα σχετικά με την ανάπτυξη της ζωής είναι πώς οι χημικές αλληλεπιδράσεις οδήγησαν σε βιολογικές διεργασίες. Ο Titan κάνει πειράματα στην πρεβιοτική χημεία για εκατομμύρια χρόνια - χρονικές κλίμακες που είναι αδύνατο να αναπαραχθούν στο εργαστήριο - και τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων είναι εκεί που πρέπει να συλλεχθούν. "
Η πρότασή τους βασίζεται εν μέρει σε προηγούμενες έρευνες Decadal, όπως η Ομάδα Εργασίας Στρατηγικής Εκστρατείας (CSWG) για την Πρεβιοτική Χημεία στο Εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Αυτή η έρευνα τόνισε ότι ένα κινητό εναέριο όχημα (δηλαδή ένα αεροσκάφος ή ένα μπαλόνι) θα ταιριάζει στην εξερεύνηση του Τιτάνα. Όχι μόνο ο Τιτάνας είναι το μόνο γνωστό σώμα εκτός από τη Γη που έχει μια πυκνή ατμόσφαιρα πλούσια σε άζωτο - τέσσερις φορές πιο πυκνή από τη Γη - αλλά η βαρύτητα είναι επίσης περίπου το 1/7 της Γης.
Ωστόσο, τα μπαλόνια και τα αεροσκάφη δεν θα μπορούσαν να μελετήσουν τις λίμνες μεθανίου του Τιτάνα, οι οποίες είναι μια από τις πιο συναρπαστικές κληρώσεις όσον αφορά την 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.
Ως εκ τούτου, η Turtle και οι συνάδελφοί της άρχισαν να αναζητούν μια πρόταση που να αντιπροσωπεύει το καλύτερο και των δύο κόσμων - δηλαδή μια εναέρια πλατφόρμα και ένα lander. Αυτή ήταν η γένεση της έννοιας Dragonfly.
«Αρκετές διαφορετικές μέθοδοι έχουν εξεταστεί για την επιτόπια εναέρια εξερεύνηση του Τιτάνα (ελικόπτερα, διαφορετικοί τύποι μπαλονιών, αεροπλάνα)», δήλωσε η Turtle. «Το Dragonfly εκμεταλλεύεται τις πρόσφατες εξελίξεις στα αεροσκάφη πολλαπλών στροφέων για να παρέχει την εναέρια κινητικότητα σε έναν εκφορτωτή με ένα εξελιγμένο ωφέλιμο φορτίο. Επειδή το Dragonfly θα μπορούσε να ταξιδέψει σε μεγάλες αποστάσεις - μερικές δεκάδες χιλιόμετρα κάθε φορά και έως και μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα κατά τη διάρκεια της αποστολής - θα ήταν δυνατό να γίνουν μετρήσεις σε πολλαπλούς τόπους με πολύ διαφορετικές γεωλογικές ιστορίες. "
Η αποστολή συμβαδίζει επίσης με τις έννοιες που η Turtle και οι συνάδελφοί της - συμπεριλαμβανομένων των Ralph Lorenz (επίσης από την JHUAPL), Melissa Trainer του Goddard Space Flight Center, και Jason Barnes του Πανεπιστημίου του Αϊντάχο - εξερευνούν εδώ και χρόνια. Στο παρελθόν, πρότειναν μια ιδέα αποστολής που θα συνδύαζε ένα μπαλόνι τύπου Montgolfière με έναν προσγειωμένο σαν Pathfinder. Ενώ το μπαλόνι θα εξερευνούσε τον Τιτάνα από χαμηλό υψόμετρο, ο εκφορτωτής θα εξερεύνησε την επιφάνεια από κοντά.
Μέχρι το 48ο Συνέδριο της Σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης, αποκάλυψαν επίσημα την ιδέα τους «Dragonfly», η οποία ζήτησε από ένα qaudcopter να διεξάγει τόσο αεροπορικές όσο και επιφανειακές μελέτες. Αυτό το τετρακίνητο όχημα, υποστηρίχθηκε, θα μπορούσε να εκμεταλλευτεί την πυκνή ατμόσφαιρα του Τιτάνα και τη χαμηλή βαρύτητα για να πάρει δείγματα και να καθορίσει επιφανειακές συνθέσεις σε πολλές γεωλογικές τοποθεσίες.
Στην τελευταία επανάληψή του, το Dragonfly ενσωματώνει οκτώ ρότορες (δύο τοποθετημένοι σε καθεμία από τις τέσσερις γωνίες του) για την επίτευξη και τη διατήρηση της πτήσης. Μοιάζει πολύ με το Περιέργεια και επερχόμενος Άρης 2020 Rovers, το Dragonfly θα τροφοδοτείται από μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια πολλαπλών εκπομπών ραδιοϊσοτόπων (MMRTG). Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί τη θερμότητα που παράγεται από την αποσύνθεση του πλουτωνίου-238 για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μπορεί να διατηρήσει μια ρομποτική αποστολή για χρόνια.
Αυτό το σχέδιο, λέει η Turtle, θα προσφέρει στους επιστήμονες την ιδανική πλατφόρμα in-situ για τη μελέτη του περιβάλλοντος του Τιτάνα:
«Το Dragonfly θα μπορούσε να μετρήσει τις συνθετικές λεπτομέρειες των διαφορετικών επιφανειακών υλικών, τα οποία θα έδειχναν την πρόοδο της οργανικής χημείας σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Αυτές οι μετρήσεις θα μπορούσαν επίσης να αποκαλύψουν χημικές υπογραφές ζωής με βάση το νερό (όπως αυτή στη Γη) ή ακόμη και ζωή με βάση υδρογονάνθρακες, εάν είτε υπήρχαν στον Τιτάνα. Το Dragonfly θα μελετούσε επίσης την ατμόσφαιρα, την επιφάνεια και την υποεπιφάνεια του Τιτάνα για να κατανοήσει την τρέχουσα γεωλογική δραστηριότητα, τον τρόπο μεταφοράς των υλικών και τη δυνατότητα ανταλλαγής οργανικών υλικών μεταξύ της επιφάνειας και του εσωτερικού θαλάσσιου ωκεανού. "
Αυτή η ιδέα ενσωματώνει πολλές πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία, οι οποίες περιλαμβάνουν σύγχρονα ηλεκτρονικά ελέγχου και προόδους σε εμπορικά σχέδια μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAV). Επιπλέον, το Dragonfly θα καταργούσε τα χημικά τροφοδοτούμενα ρετρόκωτρα και θα μπορούσε να ενεργοποιήσει τις πτήσεις, δίνοντάς του μια πιθανώς πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
«Και τώρα είναι η τέλεια στιγμή», λέει η Turtle, «επειδή μπορούμε να αξιοποιήσουμε αυτό που έχουμε μάθει από την αποστολή Cassini-Huygens για να κάνουμε τα επόμενα βήματα στην εξερεύνηση του Τιτάνα».
Επί του παρόντος, το Jet Propulsion Laboratory της NASA αναπτύσσει μια παρόμοια ιδέα. Γνωστό ως το Ελικόπτερο του Άρη «Scout», για χρήση στον Άρη, αυτό το αεροσκάφος αναμένεται να ξεκινήσει στο Άρης 2020 αποστολή. Σε αυτήν την περίπτωση, ο σχεδιασμός απαιτεί δύο ομοαξονικούς στροφείς αντίστροφης περιστροφής, οι οποίοι θα παρέχουν την καλύτερη αναλογία ώσης προς βάρος στη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη.
Αυτό το είδος της πλατφόρμας VTOL θα μπορούσε να γίνει το στήριγμα τις επόμενες δεκαετίες, όπου απαιτούνται μακροχρόνιες αποστολές που περιλαμβάνουν φορείς με ατμόσφαιρα. Μεταξύ του Άρη και του Τιτάνα, τέτοια αεροσκάφη θα μπορούσαν να μεταπηδήσουν από τη μια περιοχή στην άλλη, λαμβάνοντας δείγματα για in-situ ανάλυση και συνδυάζοντας επιφανειακές μελέτες με ατμοσφαιρικές μετρήσεις σε διάφορα υψόμετρα για να πάρουμε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του πλανήτη.
