Viime viikolla - maanantaina 27. helmikuuta - keskiviikkona 1. maaliskuuta - NASA isännöi Planetary Science Vision 2050 -työpajaa pääkonttorissaan Washington DC: ssä. Monien esitysten, puheiden ja paneelikeskustelujen aikana NASA jakoi kansainvälisen yhteisön kanssa monia avaruustutkimuksen tulevaisuuden suunnitelmiaan.
Yksi kunnianhimoisimmista näistä oli ehdotus tutkia Titania ilma-aluksen tutkijan ja laskeuttajan avulla. ESA: n Cassini-Huygen-operaation menestyksen perusteella suunnitelmaan sisältyy ilmapallo, joka tutkii Titanin pintaa alhaalta, sekä Marsin polun etsijä-tyylioperaatio, joka tutkisi pintaa.
Viime kädessä tehtävä, jonka tehtävänä Titanille on, on tutkia rikasta orgaanista kemiallista ympäristöä, jolla kuu on, mikä tarjoaa ainutlaatuisen mahdollisuuden planeettatutkijoille. Jo jonkin aikaa tutkijat ovat ymmärtäneet, että Titanin pinnassa ja ilmakehässä on runsaasti orgaanisia yhdisteitä ja kaikki prebioottinen kemia, joka tarvitaan elämän toimimiseen.
Esityksen, jonka otsikko oli ”Lennon liikkuvuus: avain Titanin rikkaan kemiallisen monimuotoisuuden tutkimiseen”, puheenjohtajana toimi Ralph Lorenz Johns Hopkinsin sovelletun fysiikan laboratoriosta, ja puheenjohtajina toimivat Elizabeth Turtle (myös John Hopkins APL) ja Jason Barnes kotoisin. Idahon yliopiston fysiikan laitos. Kuten Turtle selitti Space Magazine -lehteen sähköpostitse, Titan tarjoaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven tehtävään:
”Titan on erityisen kiinnostava, koska runsas ja monimutkainen orgaaninen kemia voi opettaa meille kemiallisista vuorovaikutuksista, joita olisi voinut tapahtua täällä maan päällä (ja muualla?), Jotka voivat johtaa elämän kehitykseen. Lisäksi Titanilla ei ole vain sisäpuolista nestemäistä vettä, vaan orgaanisilla materiaaleilla on myös ollut mahdollisuuksia sekoittua nestemäisen veden kanssa Titanin pinnalla, esimerkiksi iskuporaateita ja mahdollisesti kryovolkaanisia purkauksia. Orgaanisen materiaalin ja nestemäisen veden yhdistelmä tietenkin lisää astrobiologista potentiaalia. ”
Tästä syystä Titanin etsintä on ollut tieteellinen tavoite vuosikymmenien ajan. Ainoa kysymys on, kuinka on parasta tutkia Titanin ainutlaatuista ympäristöä. Aikaisemmissa vuosikymmenten tutkimuksissa - kuten ulkoisen aurinkojärjestelmän prebioottista kemiaa käsittelevässä kampanjastrategiatyöryhmässä (CSWG), jonka avustajana oli Lorenz - on ehdotettu, että liikkuva ilma-alus (kuten ilma-alus tai ilmapallo) toimisi hyvin - sopii tehtävään.
Tällaiset ajoneuvot eivät kuitenkaan pystyisi tutkimaan Titanin metaanijärviä, jotka ovat yksi kuun mielenkiintoisimmista piirteistä prebioottisen kemian tutkimuksen kannalta. Lisäksi ilma-alus ei pystyisi suorittamaan pinnan kemiallista analyysiä in situ, aivan kuten Mars Exploration Rovers (Henki, mahdollisuus ja Uteliaisuus) ovat tehneet Marsilla - ja uskomattomilla tuloksilla!
Samanaikaisesti Lorenz ja hänen kollegansa tutkivat Titanin hiilivetymerien etsintäkonsepteja - kuten ehdotettu Titan Mare Explorer (TiME) -kapseli. Yhtenä NASA: n vuoden 2010 löytökilpailun monista finalisteista tämä konsepti vaati merimielisen robotin käyttöönottoa Titaniin tulevina vuosikymmeninä, missä se tutkii metaanijärviään saadakseen lisätietoja metaanisyklistä ja etsiä merkkejä orgaanisesta elämästä.
Vaikka tällainen ehdotus olisi kustannustehokas ja tarjoaisi joitain erittäin mielenkiintoisia tutkimusmahdollisuuksia, sillä on myös joitain rajoituksia. Esimerkiksi Titanin pohjoisella pallonpuoliskolla koettelee talvikautensa vuosina 2020–2030. missä vaiheessa sen ilmakehän paksuus tekee suorasta maapallolle tapahtuvan viestinnän ja maapallonäkymien mahdottomaksi. Tämän lisäksi merenkulkuajoneuvo estäisi Titanin maanpintojen tutkinnan.
Ne tarjoavat joitain todennäköisimmistä mahdollisuuksista tutkia Titanin edistynyttä kemiallista evoluutiota, mukaan lukien Titanin dyynihiekka. Tuulenpyyhkäisynä alueena tällä alueella on todennäköisesti materiaalia, joka on saostunut kaikkialta Titanista, ja se voi myös sisältää vesipitoisesti muutettuja materiaaleja. Paljon kuin Marsin polun etsijä laskupaikka valittiin, jotta se voisi kerätä näytteitä laajalta alueelta, kuten sijainti olisi ihanteellinen paikka laskua varten.
Sellaisena Lorenz ja hänen kollegansa kannattivat vuonna 2007 toteutetussa lippulaiva-tutkimuksessa ilmaistua operaation tyyppiä, jossa vaadittiin Montgolfièren ilmapalloa aluetutkimusta varten ja Pathfinderin kaltaista laskua. Tämä tarjoaisi mahdollisuuden suorittaa pintakuvausta resoluutioilla, jotka ovat mahdotonta kiertoradalta (johtuen paksusta ilmakehästä), sekä tutkia kuun pintakemiaa ja sisärakennetta.
Joten kun ilmapallo kerää korkean resoluution kuun maantieteellistä tietoa, laskulaiva voi suorittaa seismologisia tutkimuksia, jotka kuvaavat Titanin sisävesien yläpuolella olevan jään paksuutta. Laskeutumistehtävä olisi kuitenkin rajoitettu etäisyyden suhteen, ja Titanin pinta aiheuttaa liikkuvuusongelmia. Tämä tekisi useimmista laskureista tai siirrettävistä laskulaitteista halutuimman vaihtoehdon.
"Mahdollisiin kohteisiin sisältyy alueita, joilla voimme mitata kiinteitä pintamateriaaleja, joiden koostumus ei vieläkään ole hyvin tiedossa, esimerkiksi Titanin dyynihiekka", sanoi Kilpikonna. ”Yksityiskohtainen in situ -analyysi tarvitaan niiden koostumuksen määrittämiseksi. Järvet ja meret ovat myös kiehtovia; Lähemmällä aikavälillä (virkamatkat saapuvat 2030-luvulle) suurin osa näistä on kuitenkin talvipimeässä. Joten heidän tutkiessaan olisi todennäköisesti odotettava 2040-luvulle asti. ”
Tämä toimintakonsepti hyödyntäisi myös useita viime vuosina saavutettuja teknisiä edistysaskelia. Kuten Lorenz selitti esityksen aikana:
”Ilma-aluksen raskaampi liikkuvuus Titanilla on itse asiassa erittäin tehokas, ja lisäksi autonomisten lentokoneiden parannukset kahden vuosikymmenen aikana CSWG: n jälkeen tekevät tällaisesta etsinnästä realistisen näkymän. Ilma-aluksen, kuten lentokoneen tai ilma-liikkuvuuden avulla toimivan, maa-alueelle toimitettavan usean paikan päällä sijaitsevan laskimen pääsy useisiin paikkoihin tarjoaisi halutuimman tieteellisen kyvyn, joka on erittäin tärkeä alkuperä-, työskentely- ja elämän aiheille. "
Lorenz, kilpikonna ja Barnes myös esittelevät nämä havainnot tulevassa 48. Lunar and Planetary Science -konferenssissa, joka pidetään 20. – 24. Maaliskuuta Woodlandsissa, Texasissa. Siellä heidän joukossaan ovat Johns Hopkins APL: n ja Idaho-yliopiston lisäjäsenet sekä NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen, Pennsylvanian osavaltion yliopiston ja Honeybee Roboticsin paneelit.
Vastatessaan joihinkin lisähaasteisiin, joita ei esitelty vuoden 2050 Visio-työpajassa, he esittelevät kuitenkin hieman ideansa. Ilmapallojen ja useiden laskujen sijasta ne esittelevät toimintakonseptin, johon kuuluu ”Dragonfly” qaudcopter. Tämä neljääroottorinen ajoneuvo pystyisi hyödyntämään Titanin paksua ilmakehää ja matalaa painovoimaa näytteiden saamiseksi ja pinnan koostumuksen määrittämiseksi useissa geologisissa olosuhteissa.
Tämä konsepti sisältää myös paljon viimeaikaisia edistysaskeleita tekniikassa, joihin sisältyy moderni ohjauselektroniikka ja edistyminen kaupallisissa miehittämättömien ilma-alusten (UAV) malleissa. Tämän lisäksi nelikopteri poistaisi kemiallisesti toimivat jälkinauhat ja voisi käynnistää lentojen välillä antaen sille mahdollisesti paljon pidemmän käyttöiän.
Nämä ja muut Saturnuksen kuu-Titanin tutkimiseen tarkoitetut konseptit saavat varmasti vetoa seuraavien vuosien aikana. Koska tässä maailmassa on lukuisia salaisuuksia - joihin sisältyy runsas vesijää, prebioottinen kemia, metaanisykli ja maanalainen valtameri, joka todennäköisesti on prebioottinen ympäristö -, se on varmasti suosittu tieteellisen tutkimuksen kohde.
