La scorsa settimana - da lunedì 27 febbraio a mercoledì 1 marzo - la NASA ha ospitato il "Workshop Planetary Science Vision 2050" presso la loro sede a Washington, DC. Nel corso delle numerose presentazioni, discorsi e discussioni del panel, la NASA ha condiviso i suoi numerosi piani per il futuro dell'esplorazione dello spazio con la comunità internazionale.
Tra i più ambiziosi c'era una proposta per esplorare Titano usando un esploratore aereo e un lander. Basandosi sul successo della missione Cassini-Huygen dell'ESA, questo piano avrebbe comportato un pallone che avrebbe esplorato la superficie di Titano da bassa quota, insieme a un Mars Pathfindermissione in stile che esplorerebbe la superficie.
Alla fine, l'obiettivo di una missione su Titano sarebbe quello di esplorare il ricco ambiente chimico organico che la luna ha, il che rappresenta un'opportunità unica per i ricercatori planetari. Per qualche tempo, gli scienziati hanno capito che la superficie e l'atmosfera di Titano hanno un'abbondanza di composti organici e tutta la chimica prebiotica necessaria per il funzionamento della vita.
La presentazione, intitolata "Aerial Mobility: The Key to Exploring Titan's Rich Chemical Diversity", è stata presieduta da Ralph Lorenz del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory e co-presieduta da Elizabeth Turtle (anch'essa di John Hopkins APL) e Jason Barnes di il Dipartimento di Fisica dell'Università dell'Idaho. Come Turtle ha spiegato a Space Magazine via e-mail, Titan presenta alcune interessanti opportunità per una missione di prossima generazione:
"Titano è di particolare interesse perché l'abbondante e complessa chimica organica può insegnarci sulle interazioni chimiche che potrebbero essersi verificate qui sulla Terra (e altrove?) Portando allo sviluppo della vita. Inoltre, non solo Titano ha un oceano interno di acqua liquida, ma ci saranno state anche opportunità per il materiale organico di mescolarsi con acqua liquida sulla superficie di Titano, ad esempio crateri da impatto e possibilmente eruzioni crio-vulcaniche. La combinazione di materiale organico con acqua liquida, ovviamente, aumenta il potenziale astrobiologico. "
Per questo motivo, l'esplorazione di Titano è stato un obiettivo scientifico per decenni. L'unica domanda è come esplorare al meglio l'ambiente unico di Titano. Durante i precedenti sondaggi decadali - come il gruppo di lavoro sulla strategia della campagna (CSWG) sulla chimica prebiotica nel sistema solare esterno, di cui Lorenz aveva contribuito - ha suggerito che un veicolo aereo mobile (come un dirigibile o un pallone) avrebbe ben- adatto al compito.
Tuttavia, tali veicoli non sarebbero in grado di studiare i laghi di metano di Titano, che sono uno dei disegni più entusiasmanti della luna per quanto riguarda la ricerca sulla chimica prebiotica. Inoltre, un veicolo aereo non sarebbe in grado di condurre analisi chimiche in situ della superficie, proprio come quello di Mars Exploration Rovers (Spirito, Opportunità e Curiosità) ho fatto su Marte - e con risultati immensi!
Allo stesso tempo, Lorenz e i suoi colleghi hanno esaminato i concetti per l'esplorazione dei mari di idrocarburi di Titano, come la proposta capsula Titan Mare Explorer (TiME). Come uno dei numerosi finalisti della competizione Discovery 2010 della NASA, questo concetto prevedeva lo spiegamento del robot nautico su Titano nei prossimi decenni, dove avrebbe studiato i suoi laghi di metano per saperne di più sul ciclo del metano e cercare segni di vita organica.
Sebbene una proposta del genere sia conveniente e presenti alcune interessanti opportunità di ricerca, presenta anche alcune limitazioni. Ad esempio, negli anni 2020-2030, l'emisfero nord di Titano vivrà la sua stagione invernale; a quel punto lo spessore della sua atmosfera renderà impossibili le comunicazioni dirette sulla Terra e le visioni della Terra. Inoltre, un veicolo nautico impedirebbe l'esplorazione delle superfici terrestri di Titano.
Questi offrono alcune delle prospettive più probabili per lo studio dell'evoluzione chimica avanzata di Titano, comprese le sabbie di dune di Titano. Essendo una regione spazzata dal vento, quest'area ha probabilmente materiale depositato da tutto Titano e può contenere anche materiali modificati per via acquosa. Proprio come il Mars Pathfinder il sito di atterraggio è stato selezionato in modo da poter raccogliere campioni da una vasta area, ad esempio la posizione sarebbe un sito ideale per un lander.
Come tale, Lorenz e i suoi colleghi hanno sostenuto il tipo di missione che è stata articolata nel Flagship Study del 2007, che ha richiesto un pallone Montgolfière per l'esplorazione regionale e un lander simile a Pathfinder. Ciò fornirebbe l'opportunità di condurre l'imaging superficiale a risoluzioni impossibili dall'orbita (a causa della densa atmosfera), nonché di studiare la chimica superficiale e la struttura interna della luna.
Quindi, mentre il pallone raccoglieva dati geografici ad alta risoluzione della luna, il lander poteva condurre indagini sismologiche che avrebbero caratterizzato lo spessore del ghiaccio sopra l'oceano interno dell'acqua di Titano. Tuttavia, una missione del lander sarebbe limitata in termini di portata e la superficie di Titano presenta problemi di mobilità. Ciò renderebbe più lander, o lander trasferibili, l'opzione più desiderata.
"I potenziali obiettivi includono aree in cui possiamo misurare materiali di superficie solida, la cui composizione non è ancora ben nota, ad esempio le sabbie di dune di Titano", ha detto Turtle. “Per determinare la loro composizione è necessaria un'analisi in situ dettagliata. Anche i laghi e i mari sono intriganti; tuttavia, nel breve termine (missioni che arriveranno negli anni 2030), la maggior parte di queste saranno nell'oscurità invernale. Quindi, esplorarli dovrebbe probabilmente aspettare fino agli anni '40. "
Questo concetto di missione trarrebbe vantaggio anche da numerosi progressi tecnologici che sono stati fatti negli ultimi anni. Come ha spiegato Lorenz nel corso della presentazione:
“La mobilità più pesante dell'aria di Titano è in effetti altamente efficiente, inoltre, miglioramenti negli aerei autonomi nei due decenni trascorsi da quando il CSWG ha reso tale esplorazione una prospettiva realistica. Numerosi lander in situ consegnati da un veicolo aereo come un aereo o un lander con mobilità aerea per accedere a più siti, fornirebbero la capacità scientifica più desiderabile, altamente pertinente ai temi delle origini, dei meccanismi e della vita ".
Lorenz, Turtle e Barnes presenteranno anche questi risultati alla prossima 48a Conferenza sulla scienza lunare e planetaria - che si svolgerà dal 20 al 24 marzo a The Woodlands, in Texas. Lì saranno raggiunti da membri aggiuntivi del Johns Hopkins APL e dell'Università dell'Idaho, nonché da membri del panel del Goddard Space Flight Center della NASA, Pennsylvania State University e Honeybee Robotics.
Tuttavia, affrontando alcune sfide aggiuntive non sollevate nel Vision Workshop 2050, presenteranno una leggera svolta alla loro idea. Invece di un pallone e di più lander, presenteranno un concetto di missione che coinvolge un qaudcopter "Dragonfly". Questo veicolo a quattro rotori sarebbe in grado di sfruttare l'atmosfera spessa di Titano e la bassa gravità per ottenere campioni e determinare la composizione della superficie in molteplici ambienti geologici.
Questo concetto incorpora anche molti recenti progressi nella tecnologia, che includono l'elettronica di controllo moderna e i progressi nei progetti commerciali di veicoli aerei senza pilota (UAV). Inoltre, un quadricottero eliminerebbe i retrorocket alimentati chimicamente e potrebbe accendersi tra i voli, dandogli una durata potenzialmente molto più lunga.
Questi e altri concetti per esplorare la luna di Saturno, Titano, guadagneranno sicuramente trazione nei prossimi anni. Dati i molti misteri rinchiusi in questo mondo - con abbondanti ghiacci d'acqua, chimica prebiotica, un ciclo del metano e un oceano sotterraneo che è probabilmente un ambiente prebiotico - è certamente un obiettivo popolare per la ricerca scientifica.
