Yoğun ve hidrokarbon açısından zengin atmosferiyle Titan, onlarca yıldır ilgi odağı oldu. Ve başarısı ile Cassini-Huygens Satürn'ü ve onun uydu sistemini 2004'te keşfetmeye başlayan misyon, masanın üzerinde Titan'ın ve metan denizlerinin yüzeyini daha derinlemesine inceleyecek izleme misyonları için birçok teklif var.
Bu durumun getirdiği zorluklar, balonlardan ve inişlerden yüzer insansız hava araçlarına ve denizaltılara kadar oldukça yeni fikirlere yol açtı. Ancak NASA'nın JHUAPL'sindeki araştırmacılar tarafından özellikle maceraperest görünen bir “Yusufçuk” uçağı önerisi. Bu sekiz kanatlı drone, düşey kalkış ve iniş (VTOL) yeteneğine sahip olacak ve önümüzdeki on yıllarda Titan'ın hem atmosferini hem de yüzeyini keşfetmesini sağlayacak.
Görev konsepti, NASA'nın Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'ndan (JHUAPL) bir gezegensel bilim adamı olan Elizabeth Turtle liderliğindeki bir bilim ekibi tarafından önerildi. Şubat ayında konsept, NASA'nın Washington, DC'deki genel merkezinde gerçekleşen “Planet Science Vision 2050 Çalıştayı” nda ve Mart ayı sonunda Teksas'ın Woodlands kentindeki 48. Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı'nda sunuldu.
Turtle'ın Space Magazine'e e-posta ile açıkladığı gibi böyle bir görev hem zamanında hem de gereklidir. Sadece robotik kaşiflerde (örneğin, Merak gezgini ve Cassini yörüngesi); ancak Titan'da bilimsel araştırma için hiçbir fırsat sıkıntısı yoktur. Koyduğu gibi:
“Titan, atmosferinde ve yüzeyinde oluşan zengin ve karmaşık organik kimya olan eşsiz bir bükülmeye sahip bir okyanus dünyası. Bu kombinasyon Titan'ı gezegensel habitatlanabilirliği incelemek için özellikle iyi bir hedef haline getirir. Yaşamın gelişimi ile ilgili büyük sorulardan biri, kimyasal etkileşimlerin biyolojik süreçlere nasıl yol açtığıdır. Titan’ın milyonlarca yıldır prebiyotik kimyada deneyler yapması - laboratuvarda yeniden üretilmesi imkansız olan zaman çizelgeleri - ve bu deneylerin sonuçları toplanacak. ”
Teklifleri kısmen, Dış Güneş Sistemindeki Prebiyotik Kimya Kampanya Stratejisi Çalışma Grubu (CSWG) gibi önceki On Yıl Araştırmalarına dayanmaktadır. Bu araştırma, mobil bir hava aracının (yani bir hava gemisi veya balon) Titan'ı keşfetmeye uygun olacağını vurguladı. Titan, Dünya dışında, Dünya'nınkinden dört kat daha yoğun, azot bakımından zengin bir atmosfere sahip tek bilinen vücut değil, aynı zamanda yerçekimi de Dünya'nın yaklaşık 1 / 7'sidir.
Bununla birlikte, balonlar ve hava gemileri, prebiyotik kimya araştırmalarına göre en heyecan verici çekimlerden biri olan Titan’ın metan göllerini inceleyemezdi. Dahası, bir hava aracı, Mars Keşif Gezgini'nin (tıpkı Mars Exploration Rovers) gibi yüzeyde yerinde kimyasal analiz yapamazdı.Ruh, Fırsat ve Merak) Mars'ta yapıyorlar.
Bu nedenle, Turtle ve meslektaşları her iki dünyanın en iyisini temsil eden bir teklif aramaya başladılar, yani bir hava platformu ve bir iniş. Bu Yusufçuk kavramının doğuşuydu.
“Titan'ın yerinde hava keşfi için birkaç farklı yöntem düşünülmüştür (helikopterler, farklı balon tipleri, uçaklar),” dedi Turtle. “Dragonfly, gelişmiş bir yüke sahip bir inişe hava hareketliliği sağlamak için çok rotorlu uçaklardaki son gelişmelerden yararlanıyor. Dragonfly uzun mesafeler - bir seferde onlarca kilometre ve görev boyunca birkaç yüz kilometreye kadar seyahat edebileceğinden - çok farklı jeolojik geçmişlere sahip birden fazla yerde ölçüm yapmak mümkün olacak. ”
Misyon ayrıca, Kaplumbağa ve meslektaşlarının - Ralph Lorenz'i (JHUAPL'den) içeren, Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Melissa Trainer ve Idaho Üniversitesi'nden Jason Barnes'ın yıllardır araştırdığı kavramlarla da uyumlu. Geçmişte, Montgolfière tarzı bir balonu Pathfinder benzeri bir iniş ile birleştirecek bir görev konsepti önermişlerdi. Balon Titan'ı düşük bir yükseklikten keşfederken, iniş yüzeyi yakından keşfedecekti.
48. Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı ile, hem hava hem de yüzey çalışmalarını yürütmek için bir qaudcopter gerektiren “Dragonfly” konseptini resmen tanıttılar. Bu dört rotorlu aracın, numuneler elde etmek ve yüzey bileşimlerini çoklu jeolojik ortamlarda belirlemek için Titan’ın kalın atmosferinden ve düşük yerçekiminden yararlanabileceği iddia edildi.
En son yinelemesinde, Yusufçuk uçuşu başarmak ve sürdürmek için sekiz rotor (dört köşesinin her birinde konumlandırılmış) içerir. Tıpkı Merak ve yaklaşan Mars 2020 Dragonfly, bir Multimission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) tarafından güçlendirilecekti. Bu sistem, elektrik üretmek için plütonyum-238'in çürümesi ile üretilen ısıyı kullanır ve robotik bir görevi yıllarca devam ettirebilir.
Turtle, bu tasarımın bilim insanlarına Titan’ın çevresini incelemek için ideal bir yerinde platform sunacağını söylüyor:
“Dragonfly, organik kimyanın farklı ortamlarda ne kadar ilerlediğini gösteren farklı yüzey malzemelerinin bileşim detaylarını ölçebilecektir. Bu ölçümler, Titan'da mevcutsa, su bazlı yaşamın (Dünya'daki gibi) ve hatta hidrokarbon bazlı yaşamın kimyasal imzalarını da ortaya çıkarabilir. Yusufçuk ayrıca, mevcut jeolojik aktiviteyi, malzemelerin nasıl taşındığını ve yüzey ile iç su okyanusu arasında organik madde alışverişi olasılığını anlamak için Titan’ın atmosferini, yüzeyini ve alt yüzeyini inceleyecekti. ”
Bu konsept, modern kontrol elektroniği ve ticari insansız hava aracı (İHA) tasarımlarındaki ilerlemeleri içeren teknolojideki son gelişmeleri içermektedir. Bunun da ötesinde, Dragonfly kimyasal olarak güçlendirilmiş retroroketleri ortadan kaldıracak ve uçuşlar arasında güçlenerek potansiyel olarak daha uzun bir kullanım ömrü sağlayacaktır.
“Ve şimdi mükemmel bir zaman,” diyor Turtle, “çünkü Titan keşfinde sonraki adımları atmak için Cassini-Huygens görevinden öğrendiklerimizi geliştirebiliriz.”
Şu anda NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı benzer bir konsept geliştiriyor. Mars'ta kullanım için Mars Helikopteri “İzci” olarak bilinen bu hava uçağının, Mars 2020 misyon. Bu durumda, tasarım Mars'ın ince atmosferinde en iyi itme / ağırlık oranını sağlayacak iki koaksiyel karşı dönen rotor gerektirir.
Bu tür VTOL platformu önümüzdeki on yıl boyunca dayanak haline gelebilir, her yerde atmosfer içeren gövdeleri içeren uzun vadeli görevler istenir. Mars ve Titan arasında, bu tür hava uçağı bir alandan diğerine atlayabilir, yerinde analiz için örnekler elde edebilir ve gezegenin daha eksiksiz bir resmini elde etmek için yüzey çalışmalarını çeşitli yüksekliklerde atmosferik okumalarla birleştirebilir.
