Con la sua atmosfera densa e ricca di idrocarburi, Titano è stato un argomento di interesse per molti decenni. E con il successo del Cassini-Huygens missione, che ha iniziato a esplorare Saturno e il suo sistema di lune nel 2004, ci sono molte proposte sul tavolo per missioni di follow-up che esplorerebbero la superficie di Titano e i suoi mari di metano in modo più approfondito.
Le sfide che questo presenta hanno portato ad alcune idee piuttosto nuove, che vanno da palloncini e lander a droni galleggianti e sottomarini. Ma è la proposta di un drone "Dragonfly" da parte dei ricercatori del JHUAPL della NASA che sembra particolarmente avventurosa. Questo drone a otto pale sarebbe in grado di decollare e atterrare in verticale (VTOL), consentendogli di esplorare sia l'atmosfera che la superficie di Titano nei prossimi decenni.
Il concetto di missione è stato proposto da un team scientifico guidato da Elizabeth Turtle, una scienziata planetaria del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) della NASA. A febbraio, il concetto è stato presentato al "Planetary Science Vision 2050 Workshop" - che si è svolto presso la sede della NASA a Washington, DC - e ancora alla fine di marzo alla 48a Conferenza lunare e planetaria a The Woodlands, in Texas.
Tale missione, come ha spiegato Turtle allo Space Magazine via e-mail, è tempestiva e necessaria. Non si baserebbe solo su molti recenti sviluppi negli esploratori robotici (come il Curiosità rover e il Orbiter Cassini); ma su Titano, semplicemente non mancano le opportunità per la ricerca scientifica. Come ha detto:
"Titan è un mondo oceanico con un tocco unico, che è la chimica organica ricca e complessa che si verifica nella sua atmosfera e sulla sua superficie. Questa combinazione rende Titano un obiettivo particolarmente valido per lo studio dell'abitabilità planetaria. Una delle grandi domande sullo sviluppo della vita è come le interazioni chimiche hanno portato a processi biologici. Titano ha fatto esperimenti di chimica prebiotica per milioni di anni - scale temporali che sono impossibili da riprodurre in laboratorio - e i risultati di questi esperimenti sono lì per essere raccolti. "
La loro proposta si basa in parte su precedenti sondaggi decadali, come il gruppo di lavoro sulla strategia della campagna (CSWG) sulla chimica prebiotica nel sistema solare esterno. Questo sondaggio ha sottolineato che un veicolo aereo mobile (ad esempio un dirigibile o un pallone) sarebbe adatto per esplorare Titano. Non solo Titano è l'unico corpo noto diverso dalla Terra che ha un'atmosfera densa e ricca di azoto - quattro volte più densa di quella terrestre - ma la gravità è anche circa 1/7 di quella terrestre.
Tuttavia, palloni e dirigibili non sarebbero in grado di studiare i laghi di metano di Titano, che sono una delle estrazioni più interessanti 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.
Come tale, Turtle e i suoi colleghi hanno iniziato a cercare una proposta che rappresentasse il meglio di entrambi i mondi: una piattaforma aerea e un lander. Questa era la genesi del concetto di Dragonfly.
"Sono stati considerati diversi metodi per l'esplorazione aerea in situ di Titano (elicotteri, diversi tipi di palloncini, aerei)", ha detto Turtle. “Dragonfly sfrutta i recenti sviluppi negli aerei multirotore per fornire mobilità aerea a un lander con un carico utile sofisticato. Poiché Dragonfly sarebbe in grado di percorrere lunghe distanze - alcune decine di chilometri alla volta e fino a poche centinaia di chilometri nel corso della missione - sarebbe possibile effettuare misurazioni in più siti con storie geologiche molto diverse. "
La missione è anche in linea con i concetti che Turtle e i suoi colleghi - tra cui Ralph Lorenz (anche lui di JHUAPL), Melissa Trainer del Goddard Space Flight Center e Jason Barnes dell'Università dell'Idaho - esplorano da anni. In passato, hanno proposto un concetto di missione che avrebbe combinato un pallone in stile Montgolfière con un lander simile a Pathfinder. Mentre il pallone esplora Titano da una bassa quota, il lander esplora da vicino la superficie.
Alla 48a Conferenza lunare e planetaria, avevano svelato ufficialmente il loro concetto di "Libellula", che richiedeva un qaudcopter per condurre studi aerei e di superficie. Questo veicolo a quattro rotori, si sosteneva, sarebbe stato in grado di sfruttare l'atmosfera spessa di Titano e la bassa gravità per ottenere campioni e determinare composizioni superficiali in molteplici contesti geologici.
Nella sua ultima iterazione, Dragonfly incorpora otto rotori (due posizionati su ciascuno dei suoi quattro angoli) per raggiungere e mantenere il volo. Proprio come il Curiosità e imminente Marte 2020 Rovers, la libellula sarebbe alimentata da un generatore termoelettrico radioisotopico multimissione (MMRTG). Questo sistema utilizza il calore generato dalla decomposizione del plutonio-238 per generare elettricità e può far funzionare una missione robotica per anni.
Questo progetto, afferma Turtle, offrirebbe agli scienziati la piattaforma in situ ideale per studiare l'ambiente di Titano:
“Dragonfly sarebbe in grado di misurare i dettagli compositivi di diversi materiali di superficie, il che mostrerebbe quanto è progredita la chimica organica in diversi ambienti. Queste misurazioni potrebbero anche rivelare firme chimiche della vita a base d'acqua (come quella sulla Terra) o persino della vita a base di idrocarburi, se uno dei due fosse presente su Titano. Dragonfly studierà anche l'atmosfera, la superficie e la sottosuperficie di Titano per comprendere l'attuale attività geologica, il modo in cui i materiali vengono trasportati e la possibilità di scambio di materiale organico tra la superficie e l'oceano interno dell'acqua. "
Questo concetto incorpora 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, Dragonfly eliminerebbe i retrorocket alimentati chimicamente e potrebbe accendersi tra i voli, dandogli una durata potenzialmente molto più lunga.
"E ora è il momento perfetto", dice Turtle, "perché possiamo basarci su ciò che abbiamo imparato dalla missione Cassini-Huygens per compiere i prossimi passi nell'esplorazione di Titano".
Attualmente, il Jet Propulsion Laboratory della NASA sta sviluppando un concetto simile. Conosciuto come Mars Helicopter "Scout", per l'uso su Marte, questo drone aereo dovrebbe essere lanciato a bordo del Marte 2020 missione. In questo caso, il design richiede due rotori controrotanti coassiali, che fornirebbero il miglior rapporto spinta / peso nella sottile atmosfera di Marte.
Questo tipo di piattaforma VTOL potrebbe diventare il pilastro dei prossimi decenni, ovunque siano richieste missioni a lungo termine che coinvolgono corpi con atmosfere. Tra Marte e Titano, tali droni aerei potrebbero saltare da un'area all'altra, ottenendo campioni per analisi in situ e combinando studi di superficie con letture atmosferiche a varie quote per ottenere un quadro più completo del pianeta.
