Minulý týden - od pondělí 27. února do středy, 1. března - uspořádala NASA „Workshop Planetary Science Vision 2050“ ve svém sídle ve Washingtonu, DC. V průběhu mnoha prezentací, projevů a panelových diskusí sdílely NASA své mezinárodní plány pro budoucnost vesmírného průzkumu s mezinárodní komunitou.
Mezi ambicióznější z nich byl návrh na prozkoumání Titanu pomocí leteckého průzkumníka a přistávajícího. V návaznosti na úspěch mise Cassini-Huygen ESA by tento plán zahrnoval balón, který prozkoumá povrch Titanu z nízké výšky, spolu s Mars Pathfinder- stylová mise, která by prozkoumala povrch.
Nakonec by cílem mise Titan bylo prozkoumat bohaté organické chemické prostředí, které má Měsíc, což představuje jedinečnou příležitost pro výzkumné pracovníky planet. Vědci již nějakou dobu pochopili, že Titanův povrch a atmosféra mají velké množství organických sloučenin a veškerou prebiotickou chemii nezbytnou pro fungování života.
Prezentaci s názvem „Letecká mobilita: klíč k prozkoumání bohaté chemické rozmanitosti Titana“ předsedal Ralph Lorenz z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a spolupředsedali jí Elizabeth Turtle (také z John Hopkins APL) a Jason Barnes z Katedra fyziky na University of Idaho. Jak Turtle vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem, Titan představuje několik zajímavých příležitostí pro misi další generace:
"Titan je obzvláště zajímavý, protože bohatá a komplexní organická chemie nás může naučit o chemických interakcích, které se mohly vyskytnout tady na Zemi (a jinde?), Což vede k rozvoji života." Kromě toho má Titan nejen vnitřní oceán kapalina-voda, ale také budou mít příležitosti k tomu, aby se organický materiál smísil s kapalnou vodou na povrchu Titanu, například nárazové krátery a možná kryokonkanické erupce. Kombinace organického materiálu s kapalnou vodou samozřejmě zvyšuje astrobiologický potenciál. “
Z tohoto důvodu je průzkum Titanu vědeckým cílem po celá desetiletí. Jedinou otázkou je, jak nejlépe prozkoumat jedinečné prostředí Titanu. Během předchozích Dekadálních průzkumů - jako je Pracovní skupina pro strategii kampaní (Prewiotic Chemistry, CSBG) v prebiotické chemii ve vnější sluneční soustavě, k níž přispěl Lorenz -, navrhl, aby mobilní letecké vozidlo (jako je vzducholoď nebo balón) vhodné pro daný úkol.
Taková vozidla by však nemohla studovat Titanova metanová jezera, která jsou jedním z nejzajímavějších čerpání měsíce, pokud jde o výzkum prebiotické chemie. Navíc by letecké vozidlo nebylo schopno provádět chemickou analýzu povrchu na místě, podobně jako to, co Mars Exploration Rovers (Duch, příležitost a Zvědavost) dělali na Marsu - as obrovskými výsledky!
Současně Lorenz a jeho kolegové zkoumali koncepty průzkumu Titanových uhlovodíkových moří - jako navrhovaná kapsle Titan Mare Explorer (TiME). Jako jeden z několika finalistů soutěže NASA 2010 Discovery 2010 tento koncept vyzval k nasazení námořního robota do Titanu v následujících desetiletích, kde by studoval jeho metanová jezera, aby se dozvěděl více o cyklu metanu a hledal známky organického života.
I když by takový návrh byl nákladově efektivní a představoval by některé velmi zajímavé příležitosti pro výzkum, má také určitá omezení. Například během let 20. až 20. let 20. století zažije severní polokoule Titanu svou zimní sezónu; v tomto okamžiku tloušťka jeho atmosféry znemožní přímé spojení se zemí a zobrazení Země. Navíc by námořní vozidlo zabránilo průzkumu Titanových pozemních povrchů.
Ty nabízejí některé z nejpravděpodobnějších vyhlídek na studium pokročilé chemické evoluce Titanu, včetně titanových dun. Jako oblast s větrem, tato oblast pravděpodobně obsahuje materiál usazený z celého Titanu a může také obsahovat materiály, které byly pozměněny. Stejně jako Mars Pathfinder místo přistání bylo vybráno tak, aby mohlo shromažďovat vzorky z široké oblasti, například umístění by bylo ideálním místem pro přistání.
Jako takový Lorenz a jeho kolegové obhajovali typ mise, který byl vyjádřen ve stěžejní studii z roku 2007, která požadovala balón Montgolfière pro regionální průzkum a přistávací plochu podobnou modelu Pathfinder. To by poskytlo příležitost provádět povrchové zobrazování při rozlišení, které je nemožné z oběžné dráhy (kvůli silné atmosféře), a také zkoumat chemii povrchu a vnitřní strukturu Měsíce.
Takže zatímco balón bude shromažďovat geografická data Měsíce s vysokým rozlišením, přistávající by mohl provádět seismologické průzkumy, které by charakterizovaly tloušťku ledu nad vnitřním oceánem Titanu. Mise na pevnině by však byla omezena co do vzdálenosti a povrch Titanu představuje problémy s mobilitou. Díky tomu by bylo nejvhodnější variantou více přistávacích modulů nebo přemístitelný přistávací modul.
"Potenciální cíle zahrnují oblasti, kde můžeme měřit pevné povrchové materiály, jejichž složení stále není známo, například Titanovy písky," řekla Turtle. „K určení jejich složení je nutná podrobná analýza in situ. Jezera a moře jsou také zajímavá; nicméně v nejbližším období (mise přicházející do 30. let 20. století) bude většina z nich v zimní tmě. Jejich zkoumání by tedy pravděpodobně muselo počkat do 40. let 20. století. “
Tato koncepce mise by také využila několik technologických pokroků, které byly učiněny v posledních letech. Jak Lorenz vysvětlil v průběhu prezentace:
„Těžší než letecká mobilita v Titanu je ve skutečnosti vysoce efektivní a navíc zlepšení autonomních letadel za dvě desetiletí od CSWG činí z takového průzkumu realistickou perspektivu. Více přistěhovalců in-situ dodávaných leteckým vozidlem, jako je letadlo nebo přistávací plocha s leteckou pohyblivostí pro přístup na více míst, by poskytovalo nejžádanější vědecké schopnosti, vysoce relevantní pro témata původu, fungování a života. “
Lorenz, Turtle a Barnes také představí tato zjištění na nadcházející 48. lunární a planetární vědecké konferenci, která se bude konat od 20. do 24. března v Woodlands v Texasu. Tam se k nim připojí další členové AP Johns Hopkins a University of Idaho, stejně jako panelisté z Goddard Space Flight Center NASA, Pennsylvania State University a Honeybee Robotics.
Když však budou řešit některé další výzvy, které nebyly vzneseny na workshopu Vision 2050, představí mírný obrat jejich nápadu. Místo balónu a více přistávajících představí koncept mise zahrnující qaudcopter „Dragonfly“. Toto čtyřmotorové vozidlo by mohlo využít výhody Titanovy husté atmosféry a nízké gravitace k získání vzorků a stanovení složení povrchu v různých geologických podmínkách.
Tento koncept také zahrnuje mnoho posledních pokroků v technologii, které zahrnují moderní řídicí elektroniku a pokroky v konstrukcích komerčních bezpilotních vzdušných vozidel (UAV). Kromě toho by kvadrokoptéra odstranila chemicky poháněné retrorockety a mohla by se zapínat mezi lety, což by mu poskytlo potenciálně mnohem delší životnost.
Tyto a další koncepty průzkumu Saturnova měsíce Titan si v nadcházejících letech jistě získají trakci. Vzhledem k mnoha tajemstvím, která jsou na tomto světě uzamčena - s bohatým vodním ledem, prebiotickou chemií, cyklem metanu a podpovrchovým oceánem, který bude pravděpodobně prebiotickým prostředím - je to určitě oblíbený cíl vědeckého výzkumu.
