Sűrű és szénhidrogénben gazdag légkörével a Titan évtizedek óta érdeklődik. És a Cassini-Huygens A Szaturnusz és a holdak rendszerének feltárása 2004-ben kezdte meg a feladatot, és számos javaslat van az utómunkálatokra, amelyek a Titán és a metán-tenger felszínének alaposabb feltárására irányulnak.
Az ez a kihívás néhány meglehetősen új ötlethez vezetett, kezdve a léggömböktől és a landolóktól kezdve a lebegő drónokig és a tengeralattjárókig. Különösen kalandosnak tűnik azonban a NASA JHUAPL kutatóinak a „Dragonfly” drónra irányuló javaslata. Ez a nyolc pengéjű drone képes lenne függőleges felszállásra és leszállásra (VTOL), lehetővé téve a Titan légkörének és felületének felfedezését az elkövetkező évtizedekben.
A küldetés koncepcióját egy tudományos csapat javasolta, amelyet Elizabeth Turtle vezet, a NASA Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriumának (JHUAPL) bolygótudósát. Már februárban a koncepciót bemutatták a „Planetary Science Vision 2050 Workshop” -on, amelyre a NASA székhelyén, Washington DC-ben került sor, és március végén ismét a texasi texasi Woodlands 48. hold- és bolygótudományi konferenciáján.
Egy ilyen küldetés, amint azt a Turtle e-mailben elmagyarázta a Space Magazine-nak, időszerű és szükséges is. Nemcsak a robotfelfedezők (például a Kíváncsiság rover és a Cassini keringő); de a Titan-on egyszerűen nincs hiány a tudományos kutatás lehetőségeiről. Ahogy mondta:
„A Titan óceánvilága egyedülálló csavarral, amely a gazdag és összetett szerves kémia a légkörében és a felszínén. Ez a kombináció a Titan-ot különösen jó célpontjává teszi a bolygók életképességének tanulmányozásához. Az élet fejlődésének egyik nagy kérdése az, hogy a kémiai kölcsönhatások hogyan vezettek a biológiai folyamatokhoz. A Titan több millió éven át kísérleteket folytatott a prebiotikus kémiában - olyan időkeretet, amelyet lehetetlen reprodukálni a laboratóriumban -, és ezeknek a kísérleteknek a eredményeit össze kell gyűjteni. "
Javaslata részben a korábbi évtizedekkel kapcsolatos felméréseken, például a kampánystratégiai munkacsoporton (CSWG) alapul, amely a külső naprendszer prebiotikus kémiájáról szól. Ez a felmérés hangsúlyozta, hogy egy mobil légi jármű (vagyis léghajó vagy léggömb) alkalmas lenne a Titan felfedezésére. A Titán nemcsak a Földön kívüli egyetlen ismert test, amelynek sűrű, nitrogénben gazdag légköre van - négyszer olyan sűrű, mint a Földé -, hanem gravitációja is körülbelül a hetedik hetedik része.
Ugyanakkor a léggömbök és léghajók nem tudnák tanulmányozni a Titán metántakait, amelyek az egyik legizgalmasabb vonzás a prebiotikus kémia kutatásainál. Sőt, egy légi jármű nem lenne képes elvégezni a felület in situ kémiai elemzését, akárcsak a Mars Exploration Rovers (Lélek, lehetőség és Kíváncsiság) már a Marson csináltak.
Mint ilyen, teknős és kollégái olyan javaslatot kerestek, amely mindkét világ legjobbjait képviseli - azaz egy emelőkosarat és egy leszállót. Ez volt a Dragonfly koncepció generációja.
"Számos különböző módszert fontoltak meg a Titan in situ légifelvételek (helikopterek, különféle típusú léggömbök, repülőgépek) szempontjából" - mondta a teknős. „A Dragonfly kihasználja a több rotoros repülőgépekben a közelmúltban bekövetkezett fejleményeket, hogy kifinomult hasznos teherrel rendelkező leszállók légiforgalmi mobilitását biztosítsa. Mivel a Dragonfly hosszú távolságokat tudna megtenni - egyszerre több tíz kilométer hosszúságú, és a küldetés során akár pár száz kilométer távolságra is - méréseket lehet végezni több helyszínen, nagyon eltérő geológiai történelemmel. "
A misszió összhangban áll azokkal az elképzelésekkel is, amelyeket a Turtle és kollégái - köztük Ralph Lorenz (szintén a JHUAPL-től), a Goddard űrrepülési központ Melissa oktatója és Jason Barnes az Idaho Egyetemen - évek óta kutatják. A múltban olyan misszió-koncepciót javasoltak, amely egy Montgolfière-stílusú léggömböt egy Pathfinder-szerű landolóval kombinálna. Míg a léggömb alacsony magasságból fedezte fel a Titánt, addig a landoló közelről felfedezte a felületet.
A 48. hold- és bolygótudományi konferencián hivatalosan is bemutatták a „Dragonfly” koncepcióját, amely felszólította a qaudcoptert mind a légi, mind a felszíni tanulmányok elvégzésére. Állítólag ez a négyrotoros jármű képes lesz kihasználni a Titan sűrű atmoszféráját és alacsony gravitációját, hogy mintákat nyújtson és felszíni összetételét meghatározza több geológiai helyzetben.
A Dragonfly legutóbbi iterációjában nyolc forgórészt tartalmaz (a négy sarok mindkét oldalán elrendezve) a repülés elérése és fenntartása érdekében. Nagyon hasonló a Kíváncsiság és a közelgő Mars 2020 hajtóművek, a Dragonfly-t egy Multimission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) hajtja meg. Ez a rendszer a bomló plutónium-238 által termelt hőt villamosenergia előállítására használja, és évekig képes folytatni egy robotmissziót.
A Turtle szerint ez a forma ideális in situ platformot kínál a tudósoknak a Titan környezetének tanulmányozására:
„A Dragonfly képes lenne megmérni a különféle felszíni anyagok összetételének részleteit, amelyek megmutatnák, hogy a szerves kémia mennyire halad előre a különböző környezetekben. Ezek a mérések felfedhetik a víz alapú élet (például a Földön) vagy akár a szénhidrogén alapú élet kémiai aláírásait is, ha ezek valamelyikének jelen volt a Titánon. A Dragonfly a Titan légkörét, felületét és felszínét is megvizsgálná, hogy megértse a jelenlegi geológiai tevékenységeket, az anyagok szállításának módját, valamint a szerves anyagok cseréjének a felszíni és a belső víz-óceán közötti lehetőségeit. "
Ez a koncepció magában foglalja a közelmúltbeli technológiai fejlődést, beleértve a modern vezérlőelektronikát és a kereskedelmi pilóta nélküli légi járművek (UAV) terveinek fejlődését. Ráadásul a Dragonfly megszünteti a kémiai meghajtású retrokroket és képes lenne táplálni a repülések között, így potenciálisan hosszabb élettartamot biztosítva.
"És most a tökéletes idő - mondja a teknős -, mert építhetünk arra, amit a Cassini-Huygens misszióból tanultak, hogy megtegyük a következő lépéseket a Titán felfedezésében."
Jelenleg a NASA sugárhajtású laboratóriuma hasonló koncepciót dolgoz ki. A Marson történő helikopter néven ismert, a Marson való használatra ezt a légi drónt várhatóan a Mars 2020 küldetés. Ebben az esetben a kialakítás két koaxiális ellenforgó forgórészt igényel, amely a legjobb tolóerő / tömeg arányt nyújtja a Mars vékony atmoszférájában.
Ez a fajta VTOL-platform az elkövetkező évtizedek táplálékává válhat, bárhol hosszú távú missziókra van szükség, amelyekben légköri testületek vesznek részt. A Mars és a Titan között az ilyen légi drónok egyik területről a másikra ugrálhatnak, mintákat gyűjtve in situ analízishez, és a felszíni vizsgálatokat a különféle magasságokban lévő légköri leolvasásokkal kombinálva, hogy teljesebb képet kapjanak a bolygóról.
