مع أجواءها الكثيفة والغنية بالمواد الهيدروكربونية ، كانت تيتان موضوع اهتمام لعدة عقود. وبنجاح كاسيني-هيغنز المهمة ، التي بدأت في استكشاف زحل ونظام أقماره في عام 2004 ، هناك العديد من المقترحات على الطاولة لبعثات المتابعة التي ستستكشف سطح تيتان وبحار الميثان الخاصة به بعمق أكبر.
أدت التحديات التي يطرحها هذا إلى بعض الأفكار الجديدة ، بدءًا من البالونات والهبوط إلى الطائرات بدون طيار والغواصات. لكن الاقتراح الذي قدمه باحثون في JHUAPL لوكالة ناسا هو ما يبدو مغامرًا بشكل خاص. ستكون هذه الطائرة بدون طيار ذات ثمانية شفرات قادرة على الإقلاع والهبوط الرأسي (VTOL) ، مما يمكنها من استكشاف كل من الغلاف الجوي وسطح تيتان في العقود القادمة.
تم اقتراح مفهوم المهمة بواسطة فريق علمي بقيادة إليزابيث تيرتل ، عالمة الكواكب من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز التابع لوكالة ناسا (JHUAPL). في شهر فبراير ، تم تقديم المفهوم في "ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050" - التي عقدت في مقر وكالة ناسا في واشنطن العاصمة - ومرة أخرى في أواخر شهر مارس في مؤتمر علوم القمر والكواكب الثامن والأربعين في وودلاندز ، تكساس.
مثل هذه المهمة ، كما أوضح السلاحف لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني ، هي في الوقت المناسب وضرورية. ليس فقط بناء على العديد من التطورات الأخيرة في المستكشفين الروبوتية (مثل تجوال الفضول و ال مركبة كاسيني المدارية) ؛ ولكن في Titan ، ببساطة ليس هناك نقص في فرص البحث العلمي. كما قالت:
"تيتان هو عالم محيط مع لمسة فريدة ، وهي الكيمياء العضوية الغنية والمعقدة التي تحدث في الغلاف الجوي وعلى سطحه. هذا المزيج يجعل تيتان هدفًا جيدًا بشكل خاص لدراسة قابلية العيش على كوكب الأرض. أحد الأسئلة الكبيرة حول تطور الحياة هو كيف أدت التفاعلات الكيميائية إلى العمليات البيولوجية. يقوم تيتان بتجارب في كيمياء البريبايوتك لملايين السنين - جداول زمنية من المستحيل إعادة إنتاجها في المختبر - ونتائج هذه التجارب سيتم جمعها ".
يعتمد اقتراحهم جزئيًا على استقصاءات العقد السابقة ، مثل مجموعة عمل استراتيجية الحملة (CSWG) حول الكيمياء الحيوية في النظام الشمسي الخارجي. أكد هذا الاستطلاع أن مركبة جوية متنقلة (أي منطاد أو بالون) ستكون مناسبة تمامًا لاستكشاف تيتان. ليس فقط تيتان هو الجسم الوحيد المعروف غير الأرض الذي يتمتع بغلاف جوي كثيف وغني بالنيتروجين - أربعة أضعاف كثافة كثافة الأرض - ولكن جاذبيته هي أيضًا 1/7 من جاذبية الأرض.
ومع ذلك ، لن تتمكن البالونات والمنطاد من دراسة بحيرات الميثان في تيتان ، والتي تعد واحدة من أكثر عوامل الجذب إثارة فيما يتعلق بالبحث في الكيمياء الحيوية. ما هو أكثر من ذلك ، أن المركبة الجوية لن تكون قادرة على إجراء تحليل كيميائي للسطح في الموقع ، تمامًا مثل ما يفعله Mars Exploration Rover (الروح والفرصة و حب الاستطلاع) تم القيام به على كوكب المريخ.
على هذا النحو ، بدأت Turtle وزملاؤها في البحث عن اقتراح يمثل أفضل ما في العالمين - أي منصة جوية وهبوط. كان هذا هو أصل مفهوم اليعسوب.
قال السلاحف: "تم التفكير في العديد من الطرق المختلفة للاستكشاف الجوي في الموقع لتيتان (المروحيات وأنواع مختلفة من البالونات والطائرات)". "تستفيد Dragonfly من التطورات الأخيرة في الطائرات متعددة الدوارات لتوفير الحركة الجوية لمركب هائل بحمولة معقدة. نظرًا لأن Dragonfly ستكون قادرة على السفر لمسافات طويلة - بضع عشرات الكيلومترات في المرة الواحدة ، وحتى بضع مئات الكيلومترات على مدار المهمة - سيكون من الممكن إجراء قياسات في مواقع متعددة ذات تواريخ جيولوجية مختلفة جدًا. "
تتماشى المهمة أيضًا مع المفاهيم التي كانت تستكشفها Turtle وزملاؤها - والتي تشمل رالف لورينز (أيضًا من JHUAPL) ، وميليسا ترينر من مركز جودارد لرحلات الفضاء ، وجايسون بارنز من جامعة أيداهو - لسنوات. في الماضي ، اقترحوا مفهومًا للرسالة من شأنه أن يجمع بين بالون على غرار مونتغولفيير ومركب شبيه باثفايندر. في حين أن البالون سيستكشف تيتان من علو منخفض ، فإن الهبوط سيستكشف السطح عن قرب.
وبحلول مؤتمر العلوم القمرية والكواكب الثامن والأربعين ، كانوا قد كشفوا رسميًا عن مفهوم "اليعسوب" ، والذي دعا إلى طائرة قوقودية لإجراء دراسات جوية وسطحية. وقد قيل أن هذه السيارة ذات الأربع دوارات ستكون قادرة على الاستفادة من الغلاف الجوي السميك لتيتان والجاذبية المنخفضة للحصول على عينات وتحديد التركيبات السطحية في بيئات جيولوجية متعددة.
في تكراره الأخير ، يشتمل Dragonfly على ثمانية دوارات (اثنان في كل ركن من أركانها الأربعة) لتحقيق الطيران والحفاظ عليه. مثل الكثير حب الاستطلاع والقادم مارس 2020 روفرز ، سيتم تشغيل اليعسوب بواسطة مولد حراري متعدد النظائر المشعة (MMRTG). يستخدم هذا النظام الحرارة المتولدة عن طريق تحلل البلوتونيوم 238 لتوليد الكهرباء ، ويمكن أن يستمر في مهمة الروبوتية لسنوات.
يقول ترتل إن هذا التصميم سيوفر للعلماء منصة مثالية في الموقع لدراسة بيئة تيتان:
"سيكون Dragonfly قادرًا على قياس التفاصيل التركيبية لمواد السطح المختلفة ، والتي ستوضح مدى تقدم الكيمياء العضوية في البيئات المختلفة. يمكن أن تكشف هذه القياسات أيضًا عن التوقيعات الكيميائية للحياة القائمة على الماء (مثل تلك الموجودة على الأرض) أو حتى الحياة القائمة على الهيدروكربونات ، إذا كانت موجودة على تيتان. ستدرس Dragonfly أيضًا الغلاف الجوي لسطح تيتان ، والسطح ، والسطح الفرعي لفهم النشاط الجيولوجي الحالي ، وكيفية نقل المواد ، وإمكانية تبادل المواد العضوية بين السطح والمحيط الداخلي للمياه ".
يتضمن هذا المفهوم الكثير من التطورات الحديثة في التكنولوجيا ، والتي تشمل إلكترونيات التحكم الحديثة والتطورات في تصميمات المركبات الجوية التجارية غير المأهولة (UAV). علاوة على ذلك ، سوف يتخلص Dragonfly من خراطيش إعادة التسخين التي تعمل بالطاقة الكيميائية ويمكنه أن يزداد قوة بين الرحلات الجوية ، مما يمنحها عمرًا أطول بكثير.
يقول تيرتل: "والآن هو الوقت المثالي ، لأننا نستطيع البناء على ما تعلمناه من مهمة كاسيني-هيغنز لاتخاذ الخطوات التالية في استكشاف تيتان".
يعمل مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا حاليًا على تطوير مفهوم مماثل. تُعرف هذه الطائرة المعروفة باسم "مروحية المريخ" "Scout" ، لاستخدامها على سطح المريخ ، ومن المتوقع إطلاقها على متن الطائرة. مارس 2020 مهمة. في هذه الحالة ، يستدعي التصميم دائرتين محوريتين للدوران المعاكسين ، مما يوفر أفضل نسبة دفع إلى الوزن في الغلاف الجوي الرقيق للمريخ.
يمكن أن يصبح هذا النوع من منصة VTOL الدعامة الأساسية في العقود القادمة ، أينما دعت البعثات الطويلة المدى التي تشمل الهيئات التي لديها أجواء. بين المريخ وتيتان ، يمكن أن تقفز هذه الطائرات بدون طيار من منطقة إلى أخرى ، والحصول على عينات للتحليل في الموقع ودمج الدراسات السطحية مع القراءات الجوية على ارتفاعات مختلفة للحصول على صورة أكثر اكتمالًا للكوكب.
