W ubiegłym tygodniu - od poniedziałku 27 lutego do środy 1 marca - NASA zorganizowała „Planetary Science Vision 2050 Workshop” w swojej siedzibie głównej w Waszyngtonie. W trakcie wielu prezentacji, przemówień i dyskusji panelowych NASA podzieliła się ze społecznością międzynarodową wieloma planami dotyczącymi przyszłości eksploracji kosmosu.
Jedną z bardziej ambitnych była propozycja zbadania Tytana za pomocą eksploratora powietrznego i lądownika. Opierając się na sukcesie misji Cassini-Huygen ESA, plan ten obejmowałby balon, który eksplorowałby powierzchnię Tytana z małej wysokości, wraz z Mars Pathfinder- misja w stylu, która eksplorowałaby powierzchnię.
Ostatecznym celem misji na Tytanie będzie zbadanie bogatego organicznego środowiska chemicznego Księżyca, które stanowi wyjątkową okazję dla badaczy planet. Od pewnego czasu naukowcy rozumieją, że powierzchnia i atmosfera Tytana zawierają wiele związków organicznych i całą chemię prebiotyczną niezbędną do życia.
Prezentacji zatytułowanej „Lotnicza mobilność: klucz do odkrywania bogatej różnorodności chemicznej Titana” przewodniczył Ralph Lorenz z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, a współprzewodniczyli ją Elizabeth Turtle (również z John Hopkins APL) i Jason Barnes z Wydział Fizyki na Uniwersytecie w Idaho. Jak Turtle wyjaśnił Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej, Titan przedstawia kilka ekscytujących możliwości dla misji nowej generacji:
„Tytan jest szczególnie interesujący, ponieważ obfita i złożona chemia organiczna może nas nauczyć o interakcjach chemicznych, które mogły mieć miejsce na Ziemi (i gdzie indziej?), Prowadząc do rozwoju życia. Co więcej, Titan nie tylko ma wewnętrzny ocean cieczy z wodą, ale będzie także istnieć możliwość zmieszania się materii organicznej z ciekłą wodą na powierzchni Tytana, na przykład kraterów uderzeniowych i prawdopodobnie erupcji kriowulkanicznych. Połączenie materiału organicznego z ciekłą wodą oczywiście zwiększa potencjał astrobiologiczny. ”
Z tego powodu eksploracja Tytana była naukowym celem od dziesięcioleci. Jedyne pytanie brzmi: jak najlepiej zbadać unikalne środowisko Titana. Podczas poprzednich badań dekadowych - takich jak grupa robocza ds. Strategii kampanii (CSWG) ds. Chemii prebiotycznej w zewnętrznym układzie słonecznym, której Lorenz był współtwórcą - zasugerował, że mobilny pojazd powietrzny (taki jak sterowiec lub balon) dobrze by- dostosowane do zadania.
Jednak takie wehikuły nie byłyby w stanie badać jezior metanowych Tytana, które są jednym z najbardziej ekscytujących rysów Księżyca, jeśli chodzi o badania nad chemią prebiotyków. Co więcej, pojazd powietrzny nie byłby w stanie przeprowadzić chemicznej analizy powierzchni in situ, podobnie jak w przypadku łazików eksploracyjnych Marsa (Duch, okazja i Ciekawość) robili na Marsie - z ogromnymi wynikami!
W tym samym czasie Lorenz i jego koledzy zbadali koncepcje eksploracji mórz węglowodorowych Titana - podobnie jak proponowana kapsuła Titan Mare Explorer (TiME). Jako jeden z kilku finalistów konkursu NASA Discovery 2010, koncepcja ta wymagała rozmieszczenia robota nautycznego w Titan w nadchodzących dekadach, gdzie badałby jeziora metanowe, aby dowiedzieć się więcej o cyklu metanowym i poszukiwać oznak życia organicznego.
Chociaż taka propozycja byłaby opłacalna i stwarza bardzo ekscytujące możliwości badań, ma również pewne ograniczenia. Na przykład w latach 2020–2030 północna półkula Tytana będzie doświadczać sezonu zimowego; w tym momencie grubość jego atmosfery uniemożliwi komunikację bezpośrednio z Ziemią i widoki Ziemi. Ponadto pojazd morski uniemożliwiłby eksplorację powierzchni lądowych Tytana.
Dają one jedne z najbardziej prawdopodobnych perspektyw badania zaawansowanej ewolucji chemicznej Tytana, w tym piaski wydmowe Tytana. Jako region smagany wiatrem, obszar ten prawdopodobnie ma materiał zdeponowany z całego Tytanu i może również zawierać materiały zmienione w wodzie. Podobnie jak Mars Pathfinder wybrano miejsce lądowania, aby można było pobrać próbki z dużego obszaru, na przykład lokalizacja byłaby idealnym miejscem dla lądownika.
Jako taki, Lorenz i jego koledzy opowiadali się za misją sformułowaną w Flagship Study 2007, w której wezwano do stworzenia balonu Montgolfière do regionalnych eksploracji i lądownika podobnego do Pathfindera. Dałoby to możliwość obrazowania powierzchniowego z rozdzielczością niemożliwą do uzyskania z orbity (z powodu gęstej atmosfery), a także badania chemii powierzchni i wewnętrznej struktury księżyca.
Podczas gdy balon zbierałby dane geograficzne Księżyca w wysokiej rozdzielczości, lądownik mógł przeprowadzać badania sejsmologiczne, które charakteryzowałyby grubość lodu nad wewnętrznym oceanem wodnym Tytana. Jednak misja lądownika byłaby ograniczona pod względem zasięgu, a powierzchnia Tytana stanowi problem dla mobilności. To sprawiłoby, że wiele lądowników lub lądownik relokowalny byłby najbardziej pożądaną opcją.
„Potencjalne cele obejmują obszary, w których możemy zmierzyć twarde materiały powierzchniowe, których skład wciąż nie jest dobrze znany, na przykład piaski wydmowe Tytana,” powiedział Turtle. „Aby określić ich skład, wymagana jest szczegółowa analiza in situ. Intrygują również jeziora i morza; jednak w najbliższym okresie (misje przybywające w latach 30. XX wieku) większość z nich będzie w zimowej ciemności. Ich eksploracja prawdopodobnie będzie musiała poczekać do lat 40. XX wieku. ”
Ta koncepcja misji wykorzystałaby również kilka postępów technologicznych, które zostały dokonane w ostatnich latach. Jak wyjaśnił Lorenz w trakcie prezentacji:
„Mobilność cięższa niż powietrze w Titan jest w rzeczywistości bardzo wydajna, a ponadto ulepszenia autonomicznych samolotów w ciągu dwóch dekad, ponieważ CSWG czyni taką eksplorację realistyczną perspektywą. Wiele lądowników in-situ dostarczanych przez pojazd powietrzny, taki jak samolot lub lądownik o mobilności powietrznej, umożliwiający dostęp do wielu miejsc, zapewniłby najbardziej pożądane możliwości naukowe, wysoce adekwatne do tematów pochodzenia, działania i życia. ”
Lorenz, Turtle i Barnes zaprezentują te odkrycia również podczas nadchodzącej 48. Konferencji Nauk Księżycowych i Planetarnych - która odbędzie się w dniach 20-24 marca w The Woodlands w Teksasie. Dołączy do nich dodatkowi członkowie Johns Hopkins APL i University of Idaho, a także panelerzy z NASA Goddard Space Flight Center, Pennsylvania State University i Honeybee Robotics.
Jednak, podejmując dodatkowe wyzwania, które nie zostały poruszone podczas warsztatów Vision 2050, przedstawią niewielki zwrot swojego pomysłu. Zamiast balonu i wielu lądowników zaprezentują koncepcję misji z udziałem qaudcoptera „Dragonfly”. Ten czterotorowy pojazd byłby w stanie wykorzystać gęstą atmosferę Tytana i niską grawitację, aby uzyskać próbki i określić skład powierzchni w wielu ustawieniach geologicznych.
Koncepcja ta obejmuje również wiele najnowszych osiągnięć technologicznych, w tym nowoczesną elektronikę sterującą i postępy w projektach komercyjnych bezzałogowych statków powietrznych (UAV). Co więcej, quadkopter zlikwidowałby chemicznie zasilane retrorockets i mógłby zasilać się między lotami, zapewniając potencjalnie znacznie dłuższą żywotność.
Te i inne koncepcje eksploracji księżyca Saturna Titan z pewnością zyskają przyczepność w nadchodzących latach. Biorąc pod uwagę wiele tajemnic zamkniętych na tym świecie - w tym obfity lód wodny, chemię prebiotyczną, obieg metanu i ocean pod powierzchnią, który prawdopodobnie będzie środowiskiem prebiotycznym - z pewnością jest popularnym celem badań naukowych.
