Със своята плътна и богата на въглеводороди атмосфера Титан е обект на интерес от много десетилетия. И с успеха на Касини-Хюйгенс Мисията, която започна изследване на Сатурн и неговата система от луни през 2004 г., на масата има много предложения за последващи мисии, които биха изследвали повърхността на Титан и неговите метанови морета в по-голяма дълбочина.
Предизвикателствата, които представя това, доведоха до някои доста нови идеи, вариращи от балони и десанти до плаващи дронове и подводници. Но предложението за дрон-стрекоза от изследователи от JHUAPL на НАСА изглежда особено авантюристично. Този осем нож с дрон ще бъде способен на вертикално излитане и кацане (VTOL), което ще му позволи да изследва както атмосферата, така и повърхността на Титан през следващите десетилетия.
Концепцията на мисията е предложена от научен екип, ръководен от Елизабет Търтъл, планетарен учен от лабораторията по приложна физика на Университета Джонс Хопкинс от НАСА (JHUAPL). Още през февруари концепцията беше представена на „Работилница за планетарно научно виждане 2050“ - която се проведе в централата на НАСА във Вашингтон, окръг Колумбия, и отново в края на март на 48-ата конференция за лунна и планетарна наука в Уудландс, Тексас.
Подобна мисия, както обясни Turtle пред Space Magazine по имейл, е едновременно навременна и необходима. Не само щеше да се основава на много скорошни разработки на роботизирани изследователи (като например Любопитство роувър и на Орбитър Касини); но на Титан просто няма недостиг на възможности за научни изследвания. Както го каза:
„Титанът е океански свят с уникален обрат, който е богатата и сложна органична химия, възникваща в неговата атмосфера и на повърхността му. Тази комбинация прави Титан особено добра мишена за изучаване на планетарни обитаемости. Един от големите въпроси за развитието на живота е как химическите взаимодействия водят до биологични процеси. Титан прави експерименти в пребиотичната химия в продължение на милиони години - времеви интервали, които е невъзможно да се възпроизведат в лабораторията - и резултатите от тези експерименти трябва да бъдат събрани. "
Тяхното предложение се основава отчасти на предишни десетилетни проучвания, като Работната група за стратегията на кампанията (CSWG) по пребиотична химия във външната Слънчева система. Това проучване подчерта, че мобилен летателен апарат (т.е. дирижабъл или балон) би бил подходящ за проучване на Титан. Титан е не само единственият известен орган, различен от Земята, който има плътна, богата на азот атмосфера - четири пъти по-плътна от земната, - но гравитацията е също около 1/7-та от тази на Земята.
Въпреки това балоните и дирижаблите няма да могат да изучават метановите езера на Титан, които са едни от най-вълнуващите рисунки, доколкото вървят изследванията в 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) са правили на Марс.
Като такава, Turtle и нейните колеги започнаха да търсят предложение, което представлява най-доброто от двата свята - т.е. въздушна платформа и кацач. Това беше генезисът на концепцията за змейове.
„Разгледани са няколко различни метода за въздушно проучване на„ Титан “на място (хеликоптери, различни видове балони, самолети)“, каза Костенурка. „Dragonfly се възползва от скорошните разработки на самолети с много ротори, за да осигури въздушна мобилност на кацач със сложен полезен товар. Тъй като Dragonfly би могъл да измине дълги разстояния - няколко десетки километра наведнъж и до няколкостотин километра в хода на мисията - би било възможно да се направят измервания на множество обекти с много различни геоложки истории. "
Мисията също е в съответствие с концепциите, които Turtle и нейните колеги - сред които Ralph Lorenz (също от JHUAPL), треньорката на Мелиса от Центъра за космически полети Годард и Джейсън Барнс от Университета на Айдахо - проучват от години. В миналото те предлагаха концепция за мисия, която да комбинира балон в стил Montgolfière с кацаща, наподобяваща Pathfinder. Докато балонът ще изследва Титан от малка височина, землището ще изследва повърхността отблизо.
Към 48-ата конференция за лунната и планетарната наука те официално представиха своята концепция „Стрекоза“, която призовава qaudcopter да провежда както въздушни, така и повърхностни проучвания. Това твърди, че четири роторното превозно средство може да се възползва от плътната атмосфера на Титан и ниската гравитация за получаване на проби и определяне на повърхностни състави в множество геоложки условия.
В последната си итерация Dragonfly включва осем ротора (два позиционирани във всеки от четирите си ъгъла) за постигане и поддържане на полета. Много прилича на любопитство и предстоящи Марс 2020 гребци, Dragonfly ще се захранва от мултимизионен радиоизотоп термоелектричен генератор (MMRTG). Тази система използва топлината, генерирана от гниене на плутоний-238, за да генерира електричество и може да поддържа роботизирана мисия в продължение на години.
Този дизайн, според Turtle, би предложил на учените идеалната in-situ платформа за изучаване на околната среда на Титан:
„Dragonfly би могъл да измерва композиционни детайли от различни повърхностни материали, което би показало доколко напредва органичната химия в различни среди. Тези измервания биха могли също така да разкрият химически подписи на водна основа (като тази на Земята) или дори живот на основата на въглеводороди, ако и двете присъстват на Титан. Стрекозната кора също би изучила атмосферата, повърхността и подземната повърхност на Титан, за да разбере текущата геоложка активност, начина на транспортиране на материалите и възможността за обмен на органичен материал между повърхността и вътрешния воден океан. "
Тази концепция включва много от последните постижения в технологиите, които включват модерна управляваща електроника и напредък в дизайна на търговски безпилотни летателни апарати (БЛА). На всичкото отгоре, Dragonfly ще премахне ретророкетите с химически задвижване и би могло да се задейства между полетите, давайки му потенциално много по-дълъг живот.
„И сега е идеалното време - казва Костенурката, - защото можем да надградим върху това, което научихме от мисията Касини-Хюйгенс, за да предприемем следващите стъпки в проучването на Титан.“
В момента лабораторията за реактивни двигатели на НАСА разработва подобна концепция. Известен като Марс хеликоптер „Скаут“, за използване на Марс този въздушен дрон се очаква да бъде изстрелян на борда на Марс 2020 мисия. В този случай дизайнът изисква два коаксиални въртящи се ротора, които биха осигурили най-доброто съотношение на тежест и тегло в тънката атмосфера на Марс.
Този вид платформа VTOL може да се превърне в основата през следващите десетилетия, където се изискват дългосрочни мисии, в които участват тела с атмосфера. Между Марс и Титан такива въздушни дронове могат да прескачат от една област в друга, получавайки проби за анализ на място и комбиниране на повърхностни проучвания с атмосферни показания на различни височини, за да получат по-пълна картина на планетата.
