Oma tiheda ja süsivesinikurikka atmosfääriga on Titan huvi pakkunud juba aastakümneid. Ja koos Cassini-Huygens Misjon, mis alustas Saturni ja selle kuude süsteemi uurimist juba 2004. aastal, on laual palju ettepanekuid järelmissioonide kohta, mis uuriksid põhjalikumalt Titani ja selle metaani mere pinda.
Selle väljakutsetega on välja käidud üsna uudseid ideid, alates õhupallidest ja maanduritest kuni ujuvate droonide ja allveelaevadeni. Kuid eriti seikluslik tundub NASA JHUAPLi teadlaste ettepanek „Dragonfly” drooni järele. See kaheksa labaga droon oleks võimeline vertikaalselt õhkutõusuks ja maandumiseks (VTOL), võimaldades sellel lähituleviku kümnenditel uurida nii Titani atmosfääri kui ka pinda.
Missiooni kontseptsiooni pakkus välja teadusrühm, mida juhtis NASA Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika laboratooriumi (JHUAPL) planeediteadlane Elizabeth Turtle. Veebruaris tutvustati seda kontseptsiooni “Planetary Science Vision 2050 Workshop” - mis toimus NASA peakorteris Washingtonis DC-s - ja märtsi lõpus taas 48. kuu- ja planeediteaduste konverentsil Texase Woodlandsis.
Nagu Turtle selgitas Space Magazine'ile e-posti teel, on selline missioon nii õigeaegne kui ka vajalik. See mitte ainult ei toetuks paljudele hiljutistele arengutele robotiurijates (näiteks Uudishimu rover ja Cassini orbiidil); kuid Titanil pole teadusuuringuteks lihtsalt võimalusi puudu. Nagu ta ütles:
„Titan on ainulaadse keerdumisega ookeanimaailm, mis on rikkalik ja keeruline orgaaniline keemia, mis ilmneb atmosfääris ja selle pinnal. See kombinatsioon teeb Titanist eriti hea sihtmärgi planeetide asustatavuse uurimiseks. Üks elu arenguga seotud suuri küsimusi on see, kuidas keemilised koostoimed viisid bioloogiliste protsessideni. Titan on teinud miljonite aastate jooksul prebiootilise keemia katseid - ajakavasid, mida on laboris võimatu paljundada - ja nende katsete tulemusi tuleb koguda. ”
Nende ettepanek põhineb osaliselt varasematel aastakümnete uuringutel, näiteks välise päikesesüsteemi prebiootilise keemia kampaania strateegia töörühmal (CSWG). Selles uuringus rõhutati, et liikuv õhusõiduk (st õhulaev või õhupall) sobiks Titani uurimiseks hästi. Titan pole mitte ainult ainus teadaolev keha peale Maa, millel on tihe, lämmastikurikas atmosfäär - neli korda nii tihe kui Maa oma -, kuid selle gravitatsioon on ka umbes 1/7 Maa omast.
Kuid õhupallid ja õhulaevad ei suudaks uurida Titani metaanijärvi, mis on prebiootilise keemia uuringute osas üks põnevamaid tõmbeid. Veelgi enam, õhusõiduk ei saaks pinna in situ keemilist analüüsi läbi viia, sarnaselt Mars Exploration Roversi (Vaim, võimalus ja Uudishimu) on teinud Marsil.
Sellisena hakkasid Kilpkonn ja tema kolleegid otsima ettepanekut, mis esindaks mõlema maailma parimat - st tõsteplatvormi ja maandurit. See oli Dragonfly kontseptsiooni genees.
"Titani kohapealseks õhuruumi uurimiseks on kaalutud mitmeid erinevaid meetodeid (helikopterid, erinevat tüüpi õhupallid, lennukid)," ütles Turtle. „Dragonfly kasutab ära mitme rootoriga õhusõidukite hiljutisi arenguid, et pakkuda keeruka kandevõimega maandurile õhus liikuvust. Kuna Dragonfly suudaks läbida pikki vahemaid - mõnikümmend kilomeetrit korraga ja missiooni käigus kuni mõnesaja kilomeetrini -, oleks võimalik teha mõõtmisi mitmes kohas, millel on väga erinev geoloogiline ajalugu. ”
Missioon on kooskõlas ka kontseptsioonidega, mida Turtle ja tema kolleegid - sealhulgas Ralph Lorenz (samuti JHUAPL-ist), Goddardi kosmoselennukeskuse koolitaja Melissa ja Idaho ülikooli Jason Barnes - on aastaid uurinud. Varem pakkusid nad välja missioonikontseptsiooni, mis ühendaks Montgolfière'i stiilis õhupalli Pathfinderi-laadse landeriga. Kui õhupall uuriks Titanit madalast kõrgusest, siis maandur uuriks selle pinda lähedalt.
48. kuu- ja planeediteaduste konverentsil olid nad ametlikult avalikustanud oma “Dragonfly” kontseptsiooni, mis kutsus üles qaudcopterit tegema nii õhu- kui ka pinnauuringuid. Väidetavalt suudaks see nelja rootoriga sõiduk kasutada Titani paksu atmosfääri ja madalat gravitatsiooni, et saada proove ja määrata pinna koostist mitmes geoloogilises keskkonnas.
Oma viimases iteratsioonis sisaldab Dragonfly lennu saavutamiseks ja hoidmiseks kaheksat rootorit (kaks on paigutatud iga selle nelja nurka). Sarnaselt Uudishimu ja tulemas Marss 2020 Rovers, Dragonfly toiteks oleks Multimission Radioisotoop Termoelektriline Generaator (MMRTG). See süsteem kasutab laguneva plutooniumi-238 poolt toodetud soojust elektrienergia tootmiseks ja suudab robotite missiooni jätkata aastaid.
Kilpkonna sõnul pakub see disain teadlastele ideaalset in situ platvormi Titani keskkonna uurimiseks:
“Dragonfly saaks mõõta erinevate pinnamaterjalide kompositsioonilisi detaile, mis näitaks, kui kaugele on orgaaniline keemia erinevates keskkondades edenenud. Need mõõtmised võiksid paljastada ka veepõhise elu (näiteks Maa peal) või isegi süsivesinike põhise elu keemilised signatuurid, kui neid oleks Titanil. Dragonfly uuriks ka Titani atmosfääri, pinda ja aluspinda, et saada aru praegusest geoloogilisest aktiivsusest, materjalide transpordist ja orgaaniliste ainete vahetamise võimalusest pinna ja sisevee ookeani vahel. ”
See kontseptsioon hõlmab paljusid hiljutisi tehnoloogia arenguid, sealhulgas kaasaegset juhtimiselektroonikat ja edusamme äriliste mehitamata õhusõidukite (UAV) kujunduses. Lisaks sellele kaotaks Dragonfly keemiliste jõuga retrokokid ja saaks lendude vahel voolu sisse lülitada, andes sellele potentsiaalselt palju pikema eluea.
"Ja nüüd on ideaalne aeg," ütleb Turtle, "kuna saame tugineda sellele, mida oleme õppinud Cassini-Huygensi missioonilt, et astuda järgmisi samme Titani uurimisel."
Praegu töötab NASA reaktiivmootorite laboratoorium välja sarnast kontseptsiooni. Marsil kasutamiseks mõeldud Marsi helikopterina „Scout“ loodetakse see õhust droon käivitada eeldatavasti pardal Marss 2020 missioon. Sel juhul nõuab disain kahte koaksiaalset vastassuunas pöörlevat rootorit, mis tagaksid parima tõukejõu ja kaalu suhte Marsi õhukeses atmosfääris.
Sedasorti VTOL-platvorm võib saada lähikümnendite alustalaks, kus vajatakse pikaajalisi missioone, mis hõlmavad atmosfääri omavaid asutusi. Marsi ja Titani vahel võisid sellised õhust droonid hüpata ühelt piirkonnalt teisele, saada proove in situ analüüsimiseks ja kombineerida pinnauuringuid atmosfääri näitudega erinevatel kõrgustel, et saada planeedist terviklikum pilt.
