Прошле недеље, од понедељка, 27. фебруара, до среде 1. марта, НАСА је била домаћин „радионице о планетарној науци визија 2050“ у њиховом седишту у Вашингтону. Током многих презентација, говора и адреса које су чиниле радионицу, НАСА и њене подружнице делили су своје многобројне предлоге за будућност истраживања Сунчевог система.
Веома популарна тема током радионице било је истраживање Титана. Поред тога што је једино друго тело у Сунчевом систему са атмосфером богатом азотом и видљивом течношћу на површини, оно има и окружење које је богато органском хемијом. Из тог разлога, тим на челу са Мицхаелом Паукеном (из НАСА-ине лабораторије за млазни погон) одржао је презентацију у којој је детаљно представљено више начина на које се може истражити помоћу авиона.
Презентацијом, која је названа „Наука у различитим научним регионима на Титану помоћу ваздушних платформи“, такође су председавали чланови ваздухопловне индустрије - попут АероВиронмент и Глобал Аероспаце из Монровије, Калифорнија, и Тхин Ред Лине Аероспаце из Цхилливацка, ПРЕ НОВЕ ЕРЕ. Заједно су прегледали различите концепте ваздушне платформе који су предложени за Титан од 2004. године.
Док је концепт истраживања Титана са ваздухопловним беспилотним летјелицама и балонима потицао из 1970-их и 80-их, 2004. је била посебно важна јер је у то вријеме Хуигенс-ово земљиште провело прво истраживање мјесечеве површине. Од тог времена направљени су многи занимљиви и изводљиви предлози за радне дизалице. Као што је др Паукен рекао за Спаце Магазине путем е-маила:
“Мисија Цассини-Хуигенс открила је пуно о Титану које нисмо знали раније и то је такође поставило пуно више питања. Помогло нам је да утврдимо да је снимање површине могуће испод 40 км надморске висине, па је узбудљиво знати да можемо да снимимо зрачне фотографије Титана и пошаљемо их кући. "
Ови концепти се могу поделити у две категорије, а то су бродови лакши од ваздуха (ЛТА) и завари тежи од ваздуха (ХТА). И као што је објаснио Паукен, обе су погодне када је реч о истраживању месеца попут Титана, који има атмосферу која је заправо гушћа од Земљине - 146,7 кПа на површини у поређењу са 101 кПа на нивоу мора на Земљи - али само 0,14 пута тежине (сличне Месецу).
„Густина атмосфере Титана већа је од земљине, тако да је одлична за летења лакших ваздуха попут балона“, рекао је. „Ниска гравитација Титана је предност за возила тежа од ваздуха попут хеликоптера или авиона, јер ће„ тежити “мање него на Земљи.“
„Концепти ЛТА-а од ваздуха су живахнији и не треба им никаква енергија да остану повише, тако да више енергије може бити усмерено ка научним инструментима и комуникацији. Концепти тежи од ваздуха морају трошити снагу да би се задржали у ваздуху који одузима науку и телеком. Али ХТА се може брже и тачније усмјерити на ЛТА возила која углавном лебде са вјетровима. "
ТССМ Монтголфиере Баллоон:
Планови за коришћење балона Монтголфиере за истраживање Титана сежу у 2008. годину, када су НАСА и ЕСА заједно развили концепт Титан Сатурн Систем Миссион (ТССМ). Концепт водеће мисије, ТССМ би се састојао од три елемента, укључујући НАСА-ину орбиту и два ин-ситу дизајнирана ЕСА-елемента - земљиште за истраживање Титанових језера и балон Монтголфиере за истраживање његове атмосфере.
Орбитер би се ослањао на радиоизотопни систем напајања (РПС) и соларни електрични погон (СЕП) да би стигао до Сатурновог система. И на путу за Титан, био би одговоран за испитивање Сатурнове магнетосфере, летећи кроз потоке Енцеладуса да би га анализирали биолошким маркерима и сликали Енцеладусове „Тигрове пруге“ у јужном поларном региону.
Једном када би орбита постигао орбитално убацивање са Сатурном, ослободио би Монтголфиере током свог првог лета Титана. Контрола висине балона би се обезбедила загревањем околног гаса отпадном топлотом из РПС-а. Главна мисија трајала би укупно око 4 године, а састојала би се од двогодишње турнеје Сатурна, двомјесечне фазе аеро узорковања Титана и 20-мјесечне фазе орбита Титана.
Од предности овог концепта најочитија је чињеница да је возило Монтголфиере погоњено РПС-ом могло да ради у атмосфери Титана дуги низ година и да ће моћи да мења висину са само минималном потрошњом енергије. У то време концепт ТССМ био је у конкуренцији са предлозима мисије за месеце Европе и Ганимеде.
У фебруару 2009. године, и ТССМ и концепт Еуропа мисије за систем Јупитер (ЕЈСМ) изабрани су да напредују с развојем, али ЕЈСМ је добио први приоритет. Ова мисија је преименована у Еуропа Цлиппер, а планира се лансирати 2020. (а у Европу стиже до 2026.).
Титан Хелиум Баллоон:
Накнадна истраживања балона Монтголфиере открила су да се године рада и минимални трошкови енергије могу постићи и у много компактнијем дизајну балона. Комбиновањем дизајна са хелијумом оваква платформа могла би да ради на небу Титана четири пута дуже од балона овде на Земљи, захваљујући много споријој брзини дифузије.
Надзор надморске висине такође би био могућ уз врло скромне количине енергије, које би се могле обезбедити или помоћу пумпе или механичким компресијом. Дакле, с РПС-ом који пружа снагу, могло би се очекивати да ће платформа издржати дуже од упоредивих дизајна балона. Овај хелијумски балон са ковертама такође би могао да буде упарен са једрилицом да би створио возило лакше од ваздуха које је способно и за бочно кретање.
Примери за то су Титан Вингед Аеробот (ТВА, приказан доле), који је истраживан као део НАСА-иног првог фазе 2016. године за истраживање иновација у малом бизнису (СБИР). Развијен од стране Глобал Аероспаце Цорпоратион, у сарадњи са Нортхропом Грумманом, ТВА је хибридно улазно возило, балон и маневрирани једрилица са 3-Д смерним управљањем који може задовољити многе научне циљеве.
Као и концепт Монгтолфиере, ослањао би се на минималну снагу коју обезбеђује један РПС. Његов јединствени систем плутања омогућио би му и спуштање и уздизање без потребе за погонским системима или контролним површинама. Један недостатак је чињеница да не може да слети на месечеву површину да спроведе истраживање и да се онда поново врати. Међутим, дизајн омогућава лет на малој висини, што би омогућило испоруку сонди на површину.
Други концепти који су развијени последњих година укључују летјелице теже од ваздуха, који се усредсређују на развој возила са фиксним крилима и ротора.
Возила са фиксним крилима:
Концепти за авионе са крилним крилима су такође раније предложени за мисију на Титану. Одличан пример тога су ваздухопловна возила за извиђање на терену и зракоплова Титан Рецоннаиссанце (АВИАТР), беспилотна летјелица (УАВ) коју су 2011. године предложили Јасон Барнес и Лавренце Лемке (са Универзитета у Идаху и Универзитета Централ Мицхиган, редом).
Ослањајући се на РПС који би искористио отпадну топлину распадајућег Плутонанијума 238 за напајање мале турбине постављене позади, овај брод мале снаге искористио би Титанову густу атмосферу и малу гравитацију за одржавање дуготрајног лета. Нова стратегија „успон-онда-клизај“, где би се мотор угасио током периода клизања, такође би омогућила складиштење енергије за оптимално коришћење током сесија телекомуникација.
Ово се бави великим недостатком возила са фиксним крилима, а то је потреба да се снага подели између потреба одржавања лета и спровођења научних истраживања. Међутим, АВИАТР је ограничен у једном погледу јер се не може спустити на површину како би извео научне експерименте или скупљао узорке.
Роторцрафт:
Посљедње, али не најмање битно, је концепт за роторцрафт. У овом случају би ваздухопловна платформа била четверокоптер, који би добро одговарао атмосфери Титана, омогућавао би лак успон и спуштање, а студије би се вршиле на површини. Такође би искористио развој догађаја у комерцијалним беспилотним возилима и беспилотним летелицама последњих година.
Концепт ове мисије састојао би се од две компоненте. С једне стране, постоји роторцрафт - познат као Титана ваздухопловна кћерка (ТАД) - који би се ослањао на систем пуњивих батерија који ће се напајати током обављања летова кратког трајања (око сат времена). Друга компонента је „Мотхерцрафт“, који би био у облику ландера или балона, на који би се ТАД вратио између летова како би се напунио из уграђеног РПС-а.
Тренутно, НАСА-ина лабораторија за млазни погон развија сличан концепт, познат као Марс хеликоптер „Извиђач“, за употребу на Марсу - за који се очекује да ће бити лансиран у оквиру мисије Марс 2020. У овом случају, дизајн захтева два коаксијална ротирајући ротирајући ротор, који би обезбедили најбољи однос тежине и тежине у Марсовој танкој атмосфери.
Још један концепт роторцрафт-а спроводе Елизабетх Туртле и колеге са Јохн Хопкинс АПЛ-а и Универзитета у Идаху (укључујући Јамеса Барнеса). Уз подршку НАСА-е и чланова Годдард центра за свемирске летове, Државног универзитета у Пенсилванији и Хонеибее Роботицс, они су предложили концепт познат као "Змај".
Њихово се ваздушно возило ослања на четвороточкаше како би искористили Титанову густу атмосферу и малу гравитацију. Његов дизајн би му такође омогућио лако добијање узорака и одређивање састава површине у више геолошких поставки. Ова открића биће представљена на предстојећој 48. Лунарној и планетарној научној конференцији - која ће се одржати од 20. до 24. марта у Воодландсу у Тексасу.
Иако ће истраживање Титана вероватно заузети место у истраживању Европе у наредним деценијама, предвиђа се да ће мисија бити постављена пре средине средине овог века. Не само да су научни циљеви у оба случаја потпуно исти - шанса за истраживање јединственог окружења и тражење живота изван Земље - већ ће и користи бити упоредиве.
Са сваким потенцијално животним телом које истражујемо, ми смо спремни да сазнамо више о томе како је живот почео у нашем Сунчевом систему. Чак и ако не пронађемо живот у том процесу, ми ћемо много научити о историји и формирању Сунчевог система. Поврх тога, ми ћемо бити корак ближе разумевању места човечанства у Универзуму.
