De stora månarna som kretsar kring gasjättarna i vårt solsystem har fått ökad uppmärksamhet under de senaste åren. Det finns intresse för att utforska Titan vidare, men det är svårt från bana eftersom det är svårt att se igenom den tjocka atmosfären. Att flyga på Titan har diskuterats på webben (ibland lätt), och detta var till och med ett av de ämnen som behandlats av den oerhört populära komiken, XKCD.
Det finns emellertid problemet med att driva framdrivning. Kraven för flygning är ganska minimal på Titan, så solvingar kan fungera. Men Titan presenterar också ett alternativ: segling.
Med alla dessa sjöar och floder kan utforska Titan med ett ytfartyg vara ett bra sätt att se mycket av månen. Fordonet skulle dock inte segla på vatten. Sjöarna på Titan består av flytande metan. Utmaningen är därför att göra fartyget flytande: flytande metan är bara 45% så tätt som flytande vatten. Det betyder att vi skulle behöva mycket förskjutning. Ett djupt, ihåligt skrov skulle dock kunna göra detta och det visar sig att den flytande metan har en fördel som hjälper till att kompensera för den låga densiteten: den är mycket mindre viskös än vatten.
Reynolds antal är proportionell mot förhållandet mellan densitet och viskositet, och det visar sig att friktionsdragning på ett skrov är omvänt proportionellt mot Re. Medan Titans hav och sjöar bara har 45% vattendensitet, har de också bara 8% av viskositeten. Detta innebär att Titan-segelfartyget bara skulle uppleva cirka 26% av friktionsdraget som dess jordekvivalent. [Yachtdesignare har funnit att friktionsdragningen är ungefär lika med 0,075 / (log (Re) -2) ^ 2)]. Det ger oss utrymme för att göra skrovet djupare (viktigt att kompensera för densiteten som ovan), och längre (om vi vill ha en längre vattenlinje, vilket kommer att göra bågen vågor längre och förbättra maximal hastighet).
Seglet självt skulle få mindre vind i genomsnitt på Titan än jorden. Genomsnittliga vindhastigheter på Titan verkar vara cirka 3 meter / s, enligt Cassini, även om det kan vara högre över sjöarna. Genomsnittlig vindhastighet över jordens hav är närmare 6,6 meter / s. Men Titan-atmosfären är också cirka 4x tätare än jordens, och både lyft och drag är proportionella mot vätsketäthet. Sammantaget betyder detta att den totala vätskekraften på seglet kommer att vara cirka 83% av vad du skulle få på jorden, allt annat är lika, vilket kan vara tillräckligt. Det skulle vara en premie på segeleffektivitet och storlek, och så vi kan behöva dra nytta av lågfriktionsskrovet för att undersöka former med mer stabilitet som kan hysa ett större, högre (och förmodligen högt bildförhållande) segel.
Allt är naturligtvis ganska spekulativt, men det ger en rolig övning och kanske ger inspiration när vi föreställer oss högseglade robotfartyg som tyst kryssar Titans sjöar.
Ett koncept för en båt på Titan har redan föreslagits: Titan Mare Explorer (TiME) skulle skicka en flytande högteknologisk boj att landa i ett metanhav på denna Saturn-måne för att studera dess sammansättning och dess interaktion med atmosfären. Men det här uppdragskonceptet i Discovery-klassen var förenat med att skicka InSight-landaren till Mars.
Men med alla de senaste upptäckterna av rymdskeppet Cassini på Titan - saker som sjöar, hav, floder och väder- och klimatmönster som skapar både dimma och regn - kommer ett uppdrag som detta att ges mer hänsyn i framtiden.
