Forrige uke - fra mandag 27. februar til onsdag 1. mars - var NASA vertskap for “Planetetary Science Vision 2050 Workshop” på deres hovedkvarter i Washington, DC. I løpet av de mange presentasjonene, talene og paneldiskusjonene delte NASA sine mange planer for fremtiden for romutforskning med det internasjonale samfunnet.
Blant de mer ambisiøse av disse var et forslag om å utforske Titan ved hjelp av en antenneutforsker og en lander. Basert på suksessen med ESAs Cassini-Huygen-oppdrag, ville denne planen innebære en ballong som ville utforske Titans overflate fra lav høyde, sammen med en Mars Pathfinder-stiloppdrag som ville utforske overflaten.
Til syvende og sist ville målet et oppdrag til Titan være å utforske det rike organiske kjemiske miljøet månen har, som gir en unik mulighet for planetariske forskere. I noen tid har forskere forstått at Titans overflate og atmosfære har en overflod av organiske forbindelser og all den prebiotiske kjemien som er nødvendig for at livet skal fungere.
Presentasjonen, som fikk tittelen “Aerial Mobility: The Key to Exploring Titan's Rich Chemical Diversity” ble ledet av Ralph Lorenz fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, og med-leder av Elizabeth Turtle (også fra John Hopkins APL) og Jason Barnes fra Institutt for fysikk ved University of Idaho. Som Turtle forklarte til Space Magazine via e-post, presenterer Titan noen spennende muligheter for et neste generasjons oppdrag:
"Titan er av spesiell interesse fordi den rikelige og komplekse organiske kjemien kan lære oss om kjemiske interaksjoner som kunne ha skjedd her på jorden (og andre steder?) Som førte til utvikling av livet. Videre har ikke bare Titan et indre vann med flytende vann, men det vil også ha vært muligheter for organisk materiale til å ha blandet seg med flytende vann på Titans overflate, for eksempel slagkratere og muligens kryovolkanutbrudd. Kombinasjonen av organisk materiale med flytende vann øker selvfølgelig astrobiologisk potensial. "
Av denne grunn har utforskningen av Titan vært et vitenskapelig mål i flere tiår. Det eneste spørsmålet er hvordan vi best kan utforske Titans unike miljø. I løpet av tidligere Decadal Surveys - som Campaign Strategy Working Group (CSWG) om prebiotisk kjemi i det ytre solsystemet, hvorav Lorenz var en bidragsyter - har antydet at et mobilt luftfartøy (for eksempel et luftskip eller en ballong) ville vel- egnet til oppgaven.
Imidlertid vil slike kjøretøyer ikke være i stand til å studere Titans metansjøer, som er et av de mest spennende trekkene av månen så langt som forskning på prebiotisk kjemi går. Dessuten vil en luftkjøretøy ikke kunne foreta kjemisk in-situ analyse av overflaten, omtrent som Mars Exploration Rovers (Ånd, mulighet og Nysgjerrighet) har holdt på med Mars - og med enorme resultater!
Samtidig undersøkte Lorenz og kollegene konsepter for utforskning av Titans hydrokarbonhav - som den foreslåtte Titan Mare Explorer-kapsel (TiME). Som en av flere finalister i NASAs 2010 Discovery-konkurranse, ba dette konseptet om utplassering av nautisk robot til Titan i de kommende tiårene, der den ville studere metansjøene for å lære mer om metansyklusen og søke etter tegn på organisk liv.
Selv om et slikt forslag vil være kostnadseffektivt og gir noen veldig spennende muligheter for forskning, har det også noen begrensninger. I løpet av 2020- 2030-årene vil Titans nordlige halvkule for eksempel oppleve sin vintersesong; på hvilket tidspunkt tykkelsen på atmosfæren vil gjøre kommunikasjon direkte til jorden umulig og jordutsikt. På toppen av det ville et nautisk kjøretøy forhindre utforskning av Titans landflater.
Disse gir noen av de mest sannsynlige utsiktene for å studere Titans avanserte kjemiske utvikling, inkludert Titans sanddyner. Som et forblåst område har dette området sannsynligvis materiale avsatt fra hele Titan og kan også inneholde vandig endrede materialer. Mye som Mars Pathfinder landingssted ble valgt slik at det kunne samle prøver fra et bredt område, for eksempel at beliggenhet ville være et ideelt sted for en lander.
Som sådan tok Lorenz og kollegene til orde for den type oppdrag som ble artikulert i Flaggskip Study 2007, som etterlyste en Montgolfière-ballong for regional utforskning og en Pathfinder-lignende lander. Dette vil gi muligheten til å utføre overflatebehandling ved oppløsninger som er umulige fra bane (på grunn av den tykke atmosfæren), samt å undersøke overflatekjemi og indre struktur i månen.
Så mens ballongen ville samle geografiske data med høy oppløsning om månen, kunne lander foreta seismologiske undersøkelser som ville prege tykkelsen på isen over Titans indre vannhav. Et landeroppdrag vil imidlertid være begrenset med tanke på rekkevidde, og overflaten til Titan gir problemer for mobilitet. Dette vil gjøre flere landere, eller en flyttbar lander, til det mest ønskede alternativet.
"Potensielle mål inkluderer områder der vi kan måle faste overflatematerialer, hvis sammensetning fremdeles ikke er kjent, for eksempel Titans sanddyner," sa Turtle. “Det kreves detaljert in situ-analyse for å bestemme sammensetningen. Innsjøene og havene er også spennende; Imidlertid vil de fleste i vintermørket på nærmere sikt (oppdrag som ankommer 2030-årene). Så å utforske dem vil sannsynligvis måtte vente til 2040-årene. ”
Dette oppdragskonseptet vil også dra nytte av flere teknologiske fremskritt som har blitt gjort de siste årene. Som Lorenz forklarte i løpet av presentasjonen:
”Tyngre enn luft-bevegelighet hos Titan er faktisk meget effektive forbedringer i autonome fly i løpet av de to tiårene siden CSWG gjør slik utforskning til et realistisk utsikter. Flere landingsplasser på stedet levert av et luftfartøy som et fly eller en lander med luftmobilitet for å få tilgang til flere nettsteder, vil gi den mest ønskelige vitenskapelige evnen, høyst relevant for temaene opprinnelse, arbeid og liv. "
Lorenz, Turtle og Barnes vil også presentere disse funnene på den kommende 48. Lunar and Planetary Science Conference - som vil finne sted fra 20. til 24. mars i The Woodlands, Texas. Der får de selskap av flere medlemmer av Johns Hopkins APL og University of Idaho, samt paneldeltagere fra NASAs Goddard Space Flight Center, Pennsylvania State University, og Honeybee Robotics.
Imidlertid vil de presentere en liten vri på ideen sin når de løser noen ekstra utfordringer som ikke ble reist på 2050 Vision Workshop. I stedet for en ballong og flere landere, vil de presentere et oppdragskonsept som involverer et "Dragonfly" qaudcopter. Dette kjøretøyet med fire rotorer vil kunne dra nytte av Titans tykke atmosfære og lave tyngdekraft for å få prøver og bestemme overflatesammensetningen i flere geologiske omgivelser.
Dette konseptet inneholder også mange nyere fremskritt innen teknologi, som inkluderer moderne kontrollelektronikk og fremskritt innen kommersiell ubemannet luftfartøydesign (UAV). På toppen av det ville et quadcopter gjøre unna kjemisk drevne retrorockets og kunne slå seg opp mellom flyvningene, og gi den en potensielt mye lengre levetid.
Disse og andre konsepter for å utforske Saturns måne Titan vil garantert få trekkraft de kommende årene. Gitt de mange mysteriene som er innelåst i denne verden - med inkluderer rikelig med vann, prebiotisk kjemi, en metansyklus og et hav under jorden som sannsynligvis vil være et prebiotisk miljø - er det absolutt et populært mål for vitenskapelig forskning.
