Миналата седмица - от понеделник, 27 февруари до сряда, 1 март - НАСА беше домакин на „Семинара за планетарно научно виждане 2050“ в централата им във Вашингтон. В хода на многото презентации, изказвания и панелни дискусии НАСА сподели многобройните си планове за бъдещето на космическото проучване с международната общност.
Сред по-амбициозните от тях беше предложение за изследване на Титан с помощта на въздушен изследовател и кацач. Въз основа на успеха на мисията на Касини-Хюген на ЕКА, този план ще включва балон, който ще изследва повърхността на Титан от малка надморска височина, заедно с Марс Pathfinder-стилна мисия, която би изследвала повърхността.
В крайна сметка целта на мисията на Титан е да изследва богатата органична химическа среда, която Луната има, което предоставя уникална възможност за планетарните изследователи. От известно време учените разбират, че повърхността и атмосферата на Титан имат изобилие от органични съединения и цялата пребиотична химия, необходима за функционирането на живота.
Презентацията, озаглавена „Въздушната мобилност: ключът към изследването на богатото химично разнообразие на Титан“ се ръководи от Ралф Лоренц от лабораторията за приложна физика на Джон Хопкинс и съпредседател от Елизабет Търтъл (също от Джон Хопкинс APL) и Джейсън Барнс от катедрата по физика в Университета на Айдахо. Както обяснява Turtle пред Space Magazine по имейл, Titan представя някои вълнуващи възможности за мисия от ново поколение:
„Титан е от особен интерес, тъй като изобилната и сложна органична химия може да ни научи за химичните взаимодействия, които биха могли да се случат тук на Земята (и другаде?), Водещи до развитието на живота. Освен това не само Титан има вътрешен течно-воден океан, но и ще има възможности органичните материали да се смесват с течна вода на повърхността на Титан, например кратери за удар и вероятно криовулканични изригвания. Комбинацията от органичен материал с течна вода, разбира се, увеличава астробиологичния потенциал. "
Поради тази причина изследването на Титан е научна цел от десетилетия. Единственият въпрос е как най-добре да се проучи уникалната среда на Титан. По време на предишните десетилетни проучвания - като Работната група за стратегията на кампанията (CSWG) по пребиотична химия във външната слънчева система, в която Лоренц участва, - предполага, че мобилното въздухоплавателно средство (като дирижабъл или балон) ще е добре подходящ за задачата.
Въпреки това, такива превозни средства няма да могат да изучават метановите езера на Титан, които са една от най-вълнуващите рисунки на Луната, що се отнася до изследванията на пребиотичната химия. Нещо повече, въздухоплавателното средство няма да може да извърши на място химичен анализ на повърхността, подобно на това, което правят Марсовете за проучване на Марс (Дух, Възможност и Любопитството) правеха на Марс - и с огромни резултати!
В същото време Лоренц и неговите колеги разгледаха концепции за проучване на въглеводородните морета на Титан - като предложената капсула „Титан Маре Експлорър“ (TiME). Като един от няколкото финалисти на конкурса НАСА за откриване на 2010 г., тази концепция призовава за разполагането на морски робот до Титан през следващите десетилетия, където ще изучава метановите му езера, за да научи повече за цикъла на метана и да търси признаци на органичен живот.
Въпреки че подобно предложение би било рентабилно и предоставя някои много вълнуващи възможности за научни изследвания, то има и някои ограничения. Например, през периода 2020-2030 г. северното полукълбо на Титан ще преживее зимния си сезон; в този момент дебелината на атмосферата ще направи невъзможните комуникации директно към Земята и изгледите на Земята невъзможни. На всичкото отгоре морски превозно средство би възпрепятствало изследването на земните повърхности на Титан.
Те предлагат някои от най-вероятните перспективи за изучаване на напредналата химическа еволюция на Титан, включително пясъчните дюни на Титан. Като ветровит регион, в тази област вероятно има материал, депониран от целия Титан и може също да съдържа акево променени материали. Много Марс Pathfinder място за кацане е избрано така, че да може да събира проби от широк район, като например местоположението е идеално място за кацане.
Като такъв, Лоренц и неговите колеги се застъпват за типа мисия, който е формулиран в Проучването на флагмана през 2007 г., което призовава за балон на Montgolfière за регионално проучване и подобен на Pathfinder кацател. Това би предоставило възможност за провеждане на повърхностни изображения при резолюции, които са невъзможни от орбита (поради плътната атмосфера), както и изследване на повърхностната химия и вътрешната структура на Луната.
И докато балонът ще събира географски данни за луната с висока разделителна способност, землището може да проведе сеизмологични проучвания, които да характеризират дебелината на леда над вътрешния воден океан на Титан. Въпреки това мисията за кацане ще бъде ограничена по отношение на обхвата и повърхността на Титан представлява проблеми с мобилността. Това би направило множество земевладелци или преместваема земя най-желаният вариант.
„Потенциалните цели включват области, в които можем да измерваме твърди повърхностни материали, чийто състав все още не е добре известен, например на дюнен пясък,“, каза Костенурка. „За определяне на техния състав е необходим подробен анализ на място. Езерата и моретата също са интригуващи; въпреки това, в по-близкия срок (мисии, пристигащи през 2030-те години) повечето от тях ще бъдат в зимна тъмнина. Така че изследването им вероятно ще трябва да изчака до 2040-те. “
Тази концепция на мисията също ще се възползва от няколко технологични постижения, постигнати през последните години. Както Лоренц обясни в хода на презентацията:
„По-тежката от въздуха мобилност на„ Титан “всъщност е високоефективна, освен това подобренията в автономните самолети през двете десетилетия, откакто CSWG направи такова проучване реалистична перспектива. Множество десанти на място, доставени от въздухоплавателно средство като самолет или кацач с въздушна мобилност за достъп до множество обекти, биха осигурили най-желаната научна способност, изключително подходяща за темите за произхода, работата и живота. “
Лоренц, Костенурката и Барнс също ще представят тези открития на предстоящата 48-та конференция за лунната и планетарната наука - която ще се проведе от 20 до 24 март в Уудландс, Тексас. Там ще се присъединят допълнителни членове на APL Johns Hopkins APL и Университета в Айдахо, както и участници от Центъра за космически полети Goddard на НАСА, Държавния университет в Пенсилвания и Honeybee Robotics.
Въпреки това, ще се справят с някои допълнителни предизвикателства, които не са повдигнати на семинара за визията през 2050 г., те ще представят лек обрат на тяхната идея. Вместо балон и няколко десанта те ще представят концепция за мисията, включваща qaudcopter "Dragonfly". Това превозно средство с четири ротора ще може да се възползва от плътната атмосфера на Титан и ниската гравитация, за да получи проби и да определи състава на повърхността в множество геоложки условия.
Тази концепция включва и много скорошни постижения в технологиите, които включват съвременна управляваща електроника и напредък в комерсиалните дизайни на безпилотни летателни апарати (БЛА). На всичкото отгоре, квадрокоптерът ще премахне ретророкетите с химически захранване и би могъл да задейства между полетите, давайки му потенциално много по-дълъг живот.
Тези и други концепции за изследване на лунния титан на Сатурн със сигурност ще получат сцепление през следващите години. Предвид множеството мистерии, затворени на този свят - с изобилие от воден лед, пребиотична химия, цикъл на метан и подземен океан, който вероятно е пребиотична среда - това със сигурност е популярна цел за научни изследвания.
