Vďaka svojej hustej atmosfére bohatej na uhľovodíky je Titan predmetom záujmu už mnoho desaťročí. A s úspechom sonda Cassini misie, ktorá začala skúmať Saturn a jeho systém mesiacov už v roku 2004, je na stole veľa návrhov na následné misie, ktoré by podrobnejšie preskúmali povrch Titanu a jeho metánových morí.
Výzvy, ktoré to predstavuje, viedli k niektorým pomerne novým myšlienkam, od balónov a pristátí po plávajúce drony a ponorky. Mimoriadne dobrodružný sa však javí návrh výskumného pracovníka spoločnosti JHUAPL spoločnosti NASA, ktorý sa týka „Dragonfly“. Tento osemholníkový robot by bol schopný vertikálneho vzletu a pristátia (VTOL), čo by mu v nasledujúcich desaťročiach umožnilo preskúmať atmosféru aj povrch Titanu.
Koncepciu misie navrhol vedecký tím pod vedením Elizabeth Turtle, planetárnej vedec z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL). Už vo februári bol tento koncept predstavený na „seminári Planetary Science Vision 2050“, ktorý sa konal v sídle NASA vo Washingtone, DC - a opäť koncom marca na 48. lunárnej a planetárnej vedeckej konferencii v Woodlands, Texas.
Takáto misia, ako Turtle vysvetlil časopisu Space Magazine e-mailom, je aktuálna a nevyhnutná. Nielenže by to stavalo na mnohých nedávnych udalostiach v robotických prieskumoch (napr Zvedač zvedavosti a Cassini orbiter); ale na Titane jednoducho nie je dostatok príležitostí pre vedecký výskum. Ako to uviedla:
„Titan je oceánsky svet s jedinečným zvratom, ktorý predstavuje bohatú a komplexnú organickú chémiu vyskytujúcu sa v atmosfére a na jej povrchu. Vďaka tejto kombinácii je Titan obzvlášť dobrým cieľom pre štúdium obývateľnosti planéty. Jednou z veľkých otázok o vývoji života je to, ako chemické interakcie viedli k biologickým procesom. Titan robil experimenty v prebiotickej chémii milióny rokov - časové limity, ktoré sa v laboratóriu nedajú reprodukovať - a výsledky týchto experimentov sa majú zbierať. “
Ich návrh sa čiastočne zakladá na predchádzajúcich dekadálnych prieskumoch, ako je pracovná skupina pre stratégiu kampane (CSWG) prebiotickej chémie vo vonkajšej slnečnej sústave. Tento prieskum zdôraznil, že mobilné prieskumné vozidlo (t. J. Vzducholoď alebo balón) by bolo vhodné na objavovanie Titanu. Nielen, že Titan je jediné známe telo iné ako Zem, ktoré má hustú atmosféru bohatú na dusík - štyrikrát hustejšie ako zemské - ale gravitácia je tiež približne 1/7 gravitácie Zeme.
Balóny a vzducholode by však neboli schopné študovať titánske metánové jazerá, ktoré sú jedným z najzaujímavejších ťahov, pokiaľ ide o výskum prebiotickej chémie. Letecké vozidlo by navyše nebolo schopné vykonávať chemickú analýzu povrchu in situ, podobne ako to robilo Mars Exploration Rovers (Duch, príležitosť a zvedavosť) robili na Marse.
Preto Turtle a jej kolegovia začali hľadať návrh, ktorý by predstavoval to najlepšie z oboch svetov - t. J. Leteckú platformu a pristátie. To bola genéza koncepcie Vážka.
„Na letecký prieskum Titanu sa zvažovalo niekoľko rôznych metód (vrtuľníky, rôzne typy balónov, lietadlá),“ uviedla Turtle. „Vážka využíva nedávny vývoj vo viacmotorových lietadlách, aby poskytla pozemnej mobilite sofistikované užitočné zaťaženie. Pretože vážka bude schopná cestovať na veľké vzdialenosti - niekoľko desiatok kilometrov naraz a až niekoľko sto kilometrov v priebehu misie - bolo by možné vykonávať merania na viacerých miestach s veľmi odlišnými geologickými históriami. ““
Misia je tiež v súlade s koncepciami, ktoré Turtle a jej kolegovia - medzi ktoré patria Ralph Lorenz (tiež z JHUAPL), Melissa Trainer z Goddard Space Flight Center a Jason Barnes z University of Idaho - už roky skúmajú. V minulosti navrhovali koncepciu misie, ktorá by kombinovala balón v štýle Montgolfière s pristávačom podobným modelu Pathfinder. Zatiaľ čo balón bude skúmať Titan z nízkej nadmorskej výšky, pristátie bude skúmať povrch zblízka.
Na 48. lunárnej a planétovej vedeckej konferencii oficiálne predstavili svoj koncept „vážka“, ktorý vyzval na qaudcopter, ktorý by vykonával letecké a povrchové štúdie. Tvrdilo sa, že toto štvortorotorové vozidlo by mohlo využiť výhodu Titanovej hustej atmosféry a nízkej gravitácie na získanie vzoriek a určenie zloženia povrchu vo viacerých geologických podmienkach.
Dragonfly vo svojej poslednej iterácii obsahuje osem rotorov (dva umiestnené v každom zo svojich štyroch rohov) na dosiahnutie a udržanie letu. Rovnako ako zvedavosť a nadchádzajúce Mars 2020 rovery, vážka by bola poháňaná termoelektrickým generátorom s viacerými emisiami rádioizotopu (MMRTG). Tento systém využíva teplo generované rozkladom plutónia-238 na výrobu elektriny a môže udržať robotickú misiu v prevádzke roky.
Táto konštrukcia, hovorí Turtle, by poskytla vedcom ideálnu platformu in-situ na štúdium prostredia Titanu:
„Vážka by bola schopná zmerať podrobnosti o zložení rôznych povrchových materiálov, čo by ukazovalo, ako ďaleko organická chémia pokročila v rôznych prostrediach. Tieto merania by tiež mohli odhaliť chemické podpisy života založeného na vode (ako na Zemi) alebo dokonca života na báze uhľovodíkov, ak boli prítomné na Titane. Vážka by tiež študovala atmosféru, povrch a podpovrchovú vrstvu Titanu, aby pochopila súčasnú geologickú aktivitu, spôsob dopravy materiálov a možnosť výmeny organického materiálu medzi povrchom a vnútorným vodným oceánom. “
Táto koncepcia zahŕňa množstvo najnovších technologických pokrokov, medzi ktoré patrí moderná riadiaca elektronika a pokroky v dizajnoch komerčných leteckých dopravných prostriedkov bez posádky (UAV). Okrem toho by vážka odradila chemicky poháňané remorkety a mohla by sa medzi jednotlivými letmi zapnúť, čím by sa predĺžila jej životnosť.
„A teraz je ten pravý čas,“ hovorí Turtle, „pretože môžeme stavať na tom, čo sme sa naučili z misie Cassini-Huygens, aby sme podnikli ďalšie kroky v prieskume Titanu.“
V súčasnosti vývojové laboratórium NASA Jet Propulsion Laboratory vyvíja podobný koncept. Očakáva sa, že tento vzdušný robot sa bude používať na Marse. Mars 2020 poslanie. V tomto prípade si konštrukcia vyžaduje dva koaxiálne protibežné rotory, ktoré by poskytovali najlepší pomer tlaku a hmotnosti v tenkej atmosfére Marsu.
Táto platforma VTOL by sa mohla stať oporou v nadchádzajúcich desaťročiach, kdekoľvek sú potrebné dlhodobé misie, do ktorých sú zapojené telá s atmosférou. Medzi Marsom a Titanom mohli takéto letecké dróny hop z jednej oblasti do druhej získať vzorky na analýzu in-situ a kombinovať povrchové štúdie s atmosférickými údajmi v rôznych výškach, aby získali úplnejší obraz planéty.
