Geçen hafta, 27 Şubat-1 Mart Çarşamba günleri arasında NASA, Washington DC'deki genel merkezlerinde “Planet Science Vision 2050 Çalıştayı” na ev sahipliği yaptı. Çalıştayı oluşturan çok sayıda sunum, konuşma ve adres sırasında, NASA ve bağlı kuruluşları Güneş Sistemi keşfinin geleceği için birçok önerisini paylaştılar.
Atölye sırasında çok popüler bir tema Titan'ı keşfetti. Güneş Sisteminde azot bakımından zengin bir atmosfere ve yüzeyinde görünür sıvıya sahip tek vücut olmasının yanı sıra, organik kimya açısından zengin bir ortama sahiptir. Bu nedenle, Michael Pauken (NASA’nın Jet Sevk Laboratuvarı’nın) liderliğindeki bir ekip, hava araçlarıyla keşfedilmesinin birçok yolunu açıklayan bir sunum yaptı.
“Anten Platformlarını kullanarak Titan'da Çeşitli Bilimsel Bölgelerde Bilim” başlıklı sunuma havacılık ve uzay endüstrisi üyeleri de katıldı - Monrovia, California'dan AeroVironment ve Global Aerospace ve Chilliwack'ten Thin Red Line Aerospace gibi. M.Ö. Birlikte, 2004'ten beri Titan için önerilen çeşitli hava platformu kavramlarını gözden geçirdiler.
Titan'ı hava dronları ve balonlarla keşfetme kavramı 1970'lere ve 80'lere dayanırken, 2004 şu anda özellikle önemliydi, çünkü o sırada Huygens inişi ayın yüzeyinin ilk keşfini gerçekleştirdi. O zamandan beri, hava platformları için birçok ilginç ve uygulanabilir teklif yapıldı. Dr. Pauken'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi:
“Cassini-Huygens misyonu, daha önce bilmediğimiz Titan hakkında çok şey açıkladı ve bu da daha fazla soru ortaya çıkardı. Yüzeyin 40 km yüksekliğin altında görüntülenmesinin mümkün olduğunu belirlememize yardımcı oldu, bu yüzden Titan'ın havadan fotoğraflarını çekip eve geri gönderebileceğimizi bilmek heyecan verici. ”
Bu kavramlar havadan daha hafif (LTA) tekne ve havadan daha ağır (HTA) tekne olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. Ve Pauken'in açıkladığı gibi, bunlar aslında Dünya'dan daha yoğun bir atmosfere sahip olan Titan gibi bir ayı keşfetmek söz konusu olduğunda çok uygundur - Dünyadaki deniz seviyesinde 101 kPa'ya kıyasla yüzeyde 146.7 kPa - ancak sadece 0.14 (Ay'a benzer).
“Titan’ın atmosferinin yoğunluğu Dünya’dan daha yüksek, bu nedenle balon gibi havadan daha hafif araçlar için mükemmel” dedi. “Titan’ın düşük yerçekimi, helikopterler veya uçaklar gibi havadan daha ağır araçlar için bir avantajdır çünkü Dünya'da olduğundan daha az“ ağırlığa ”sahip olacaklardır.”
“Havadan daha hafif LTA konseptleri yüzerdir ve havada kalmak için herhangi bir enerjiye ihtiyaç duymaz, bu nedenle bilim enstrümanlarına ve iletişimine daha fazla enerji yönlendirilebilir. Havadan ağır konseptler, bilim ve telekomtan uzaklaşan havada kalmak için güç tüketmek zorundadır. Ancak HTA, çoğunlukla rüzgarla sürüklenen LTA araçlarını daha hızlı ve doğru bir şekilde hedeflere yönlendirebilir. ”
TSSM Montgolfiere Balonu:
Titan'ı keşfetmek için bir Montgolfiere balonu kullanma planları, NASA ve ESA'nın birlikte Titan Saturn Sistem Misyonu (TSSM) konseptini geliştirdiği 2008'e geri dönüyor. Bir Amiral Gemisi Misyon konsepti olan TSSM, NASA yörüngesi ve ESA tarafından tasarlanmış iki yerinde eleman içeren üç unsurdan oluşacak - Titan’ın göllerini keşfetmek için bir iniş ve atmosferini keşfetmek için bir Montgolfiere balonu.
Yörünge, Satürn sistemine ulaşmak için bir Radyoizotopik Güç Sistemine (RPS) ve Güneş Elektrikli Tahrik Sistemine (SEP) güvenecekti. Titan'a giderken, Satürn'ün manyetosferini incelemek, Enceladus'un tüylerini biyolojik işaretler için analiz etmek ve Güney kutup bölgesindeki Enceladus'un “Tiger Stripes” in görüntülerini almaktan sorumlu olacaktı.
Yörünge, Satürn'e yörünge sokulmasını sağladıktan sonra, ilk Titan uçuşu sırasında Montgolfiere'yi serbest bırakacaktı. Balon için tutum kontrolü, ortam gazının RPS atık ısısıyla ısıtılmasıyla sağlanacaktır. Ana görev, iki yıllık Satürn turu, 2 aylık Titan aero-numune alma aşaması ve 20 aylık Titan yörünge aşamasından oluşan toplam yaklaşık 4 yıl sürecek.
Bu konseptin faydalarından en belirgin olanı, RPS tarafından desteklenen bir Montgolfiere aracının Titan'ın atmosferi içinde uzun yıllar çalışabilmesi ve irtifayı sadece minimum enerji kullanımı ile değiştirebilmesidir. O zamanlar, TSSM konsepti Europa ve Ganymede uyduları için görev önerileriyle rekabet halindeydi.
2009 yılının Şubat ayında, hem TSSM hem de Europa Jüpiter Sistem Misyonu (EJSM) konsepti gelişimle ilerlemek için seçildi, ancak EJSM'ye birinci öncelik verildi. Bu görevin adı Europa Clipper olarak değiştirildi ve 2020'de piyasaya sürülecek (ve 2026'ya kadar Europa'ya varacak).
Titan Helyum Balonu:
Montgolfiere balonları üzerinde yapılan daha sonraki araştırmalar, çok daha kompakt bir balon tasarımında yıllarca hizmet ve minimum enerji harcamasının da elde edilebileceğini ortaya koydu. Zarflı bir tasarımı helyumla birleştirerek, böyle bir platform, çok daha yavaş bir difüzyon oranı sayesinde, Titan balonlarında burada balonların dört katı kadar çalışabilir.
Yükseklik kontrolü, pompa veya mekanik sıkıştırma ile sağlanabilecek çok mütevazı miktarlarda enerji ile de mümkün olacaktır. Bu nedenle, güç sağlayan bir RPS ile platformun karşılaştırılabilir balon tasarımlarından daha uzun süre dayanması beklenebilir. Bu zarf-helyum balonu, yanal hareket edebilen havadan daha hafif bir araç oluşturmak için bir planör ile eşleştirilebilir.
Bunun örnekleri, NASA’nın Birinci Aşama 2016 Küçük İşletmeler İnovasyon Araştırmaları (SBIR) programının bir parçası olarak araştırılan Titan Kanatlı Aerobot'u (aşağıda gösterilen TWA) içerir. Global Aerospace Corporation tarafından geliştirilen, Northrop Grumman ile işbirliği içinde, TWA, birçok bilim hedefini karşılayabilecek 3 boyutlu yön kontrolüne sahip hibrit bir giriş aracı, balon ve manevra kabiliyeti olan bir planördür.
Mongtolfiere konsepti gibi, tek bir RPS tarafından sağlanan minimum güce dayanacaktır. Eşsiz yüzdürme sistemi aynı zamanda itme sistemlerine veya kontrol yüzeylerine ihtiyaç duymadan inmesine ve yükselmesine izin verecektir. Bir dezavantajı, araştırma yapmak ve sonra tekrar çıkarmak için ayın yüzeyine inememesi. Bununla birlikte, tasarım, probların yüzeye iletilmesine izin verecek şekilde düşük irtifa uçuşuna izin verir.
Son yıllarda geliştirilen diğer konseptler arasında sabit kanatlı araçların ve rotor taşıtlarının geliştirilmesine odaklanan havadan ağır uçaklar yer alıyor.
Sabit Kanatlı Araçlar:
Titan'a bir görev için geçmişte sabit kanatlı uçaklar için konseptler de önerilmişti. Bunun kayda değer bir örneği, 2011 yılında Jason Barnes ve Lawrence Lemke tarafından (Idaho Üniversitesi ve Central Michigan Üniversitesi'nden teklif edilen insansız bir hava aracı (İHA), Yerinde ve Havadaki Titan Keşif için Hava Aracı (AVIATR), sırasıyla).
Küçük bir arka monteli türbine güç vermek için çürüyen Plütonyum 238'in atık ısısını kullanacak bir RPS'ye dayanarak, bu düşük güçlü tekne, sürekli uçuş yapmak için Titan'ın yoğun atmosferinden ve düşük yerçekiminden yararlanır. Motorun kayma dönemlerinde kapanacağı yeni bir “tırmanma-sonra kayma” stratejisi, telekomünikasyon oturumları sırasında en iyi kullanım için gücün depolanmasına izin verecektir.
Bu, sabit kanatlı araçların büyük bir dezavantajına işaret ediyor, bu da uçuşun sürdürülmesi ve bilimsel araştırmaların yapılması arasındaki gücü alt bölümlere ayırma ihtiyacı. Bununla birlikte, AVIATR bir açıdan sınırlıdır, çünkü bilimsel deneyler yapmak veya örnekler toplamak için yüzeye inemez.
Rotorcraft:
Son olarak, en önemlisi, rotorlu uçak için bir kavramdır. Bu durumda hava platformu, Titan’ın atmosferine uygun olacak bir quadcopter olacak, kolay tırmanış ve inişe ve yüzeyde yapılacak çalışmalara izin verecekti. Ayrıca son yıllarda ticari İHA ve drone'larda yapılan gelişmelerden de faydalanacaktır.
Bu görev kavramı iki bileşenden oluşacaktır. Bir yandan, kısa süreli uçuşlar (her seferinde yaklaşık bir saat) yaparken kendini şarj etmek için şarj edilebilir bir pil sistemine dayanan bir Titan Hava Kızıölçeri (TAD) olarak bilinen rotor taşıtları var. İkinci bileşen, TAD'ın yerleşik bir RPS'den şarj etmek için uçuşlar arasında geri döneceği bir iniş veya balon şeklini alacak olan “Mothercraft” dır.
Şu anda NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı, Mars'ta kullanılmak üzere Mars 2020 misyonunda başlatılması beklenen Mars Helikopteri “İzci” olarak bilinen benzer bir konsept geliştiriyor. Bu durumda, tasarım Mars'ın ince atmosferinde en iyi itme / ağırlık oranını sağlayacak iki koaksiyel karşı dönen rotor gerektirir.
Başka bir rotorcraft konsepti, Elizabeth Turtle ve John Hopkins APL ve Idaho Üniversitesi'nden (James Barnes dahil) meslektaşları tarafından takip ediliyor. NASA'nın ve Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Honeybee Robotik üyelerinin desteğiyle “Yusufçuk” olarak bilinen bir konsept önermişlerdir.
Hava araçları Titan'ın kalın atmosferinden ve düşük yerçekiminden yararlanmak için dört rotora güvenecekti. Tasarımı ayrıca kolayca numune almasına ve yüzeyin bileşimini birden fazla jeolojik ortamda belirlemesine izin verecektir. Bu bulgular, 20-24 Mart tarihleri arasında Teksas, Woodlands'da gerçekleşecek olan 48. Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı'nda sunulacak.
Titan'ın keşifinin önümüzdeki on yıllarda Europa'nın keşfine arka koltuk alması muhtemel olsa da, bu yüzyılın ortalarından önce bir görevin kurulacağı öngörülüyor. Bilimsel hedefler her iki durumda da aynı değildir - benzersiz bir ortamı keşfetme ve Dünya'nın ötesinde yaşam arama şansı - aynı zamanda faydalar da karşılaştırılabilir olacaktır.
Keşfettiğimiz yaşam potansiyeli taşıyan her bedenle, Güneş Sistemimizde yaşamın nasıl başladığı hakkında daha fazla bilgi edinmeye devam ediyoruz. Ve süreçte herhangi bir hayat bulmasak bile, Güneş Sisteminin tarihi ve oluşumu hakkında çok şey öğrenmeye devam ediyoruz. Bunun da ötesinde, insanlığın Evrendeki yerini anlamaya bir adım daha yaklaşacağız.
