I slutet av 1970-talet och början av 80-talet fick forskarna sin första detaljerade titt på Saturnus största måntitan. Tack vare Pioneer 11 sonden, som sedan följdes av Voyager 1 och2 uppdrag, jordens människor behandlades med bilder och avläsningar av denna mystiska måne. Det som dessa avslöjade var en kall satellit som ändå hade en tät, kväverik atmosfär.
Tack vare Cassini-Huygens uppdraget, som nådde Titan i juli 2004 och kommer att avsluta sitt uppdrag den 15 september, har månens mysterier bara fördjupats. Därför hoppas NASA att skicka fler uppdrag dit inom en snar framtid, som Trollslända begrepp. Detta hantverk är arbetet från John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), som de just lämnade ett officiellt förslag till.
Väsentligen, Trollslända skulle vara ett New Frontiers-klassuppdrag som skulle använda en dubbel-quadcopter-installation för att komma runt. Detta skulle möjliggöra vertikal start och landning (VTOL), vilket säkerställer att fordonet skulle kunna utforska Titans atmosfär och bedriva vetenskap på ytan. Och naturligtvis skulle det också undersöka Titans metansjöar för att se vilken typ av kemi som sker inom dem.
Målet med allt detta skulle vara att belysa Titans mystiska miljö, som inte bara har en metancykel som liknar Jordens egen vattencykel, utan är rik på prebiotisk och organisk kemi. Kort sagt, Titan är en ”havsvärld” i vårt solsystem - tillsammans med Jupiters månar Europa och Ganymedes och Saturnus-månen av Enceladus - som kan innehålla alla ingredienser som är nödvändiga för livet.
Dessutom har tidigare studier visat att månen är täckt av rika avsättningar av organiskt material som genomgår kemiska processer, sådana som kan vara liknande de som ägde rum på jorden för miljarder år sedan. På grund av detta har forskare kommit att titta på Titan som ett slags planetarlaboratorium, där de kemiska reaktionerna som kan ha lett till liv på jorden kunde studeras.
Som Elizabeth Turtle, en planetforskare vid JHUAPL och den huvudsakliga utredaren för Trollslända uppdrag, berättade för Space Magazine via e-post:
”Titan erbjuder många komplexa organiska ämnen på ytan av en vatten-is-dominerad havvärld, vilket gör det till ett idealiskt mål att studera prebiotisk kemi och dokumentera en utomjordisk miljö. Eftersom Titans atmosfär döljer ytan vid många våglängder har vi begränsad information om materialen som utgör ytan och hur de bearbetas. Genom att göra detaljerade mätningar av ytkompositionen på flera platser skulle Dragonfly avslöja vad ytan är gjord av och hur långt prebiotisk kemi har kommit i miljöer som tillhandahåller kända viktiga ingredienser för livet, identifiera de kemiska byggstenarna som finns tillgängliga och processer i arbetet för att producera biologiskt relevant föreningar."
Dessutom, Trollslända skulle också använda observationer för fjärranalys för att karakterisera landningsplatsernas geologi. Förutom att tillhandahålla sammanhang för proverna, skulle det också möjliggöra seismiska studier för att bestämma strukturen för Titan och närvaron av aktivitet under ytan. Sist men inte minst, Trollslända skulle använda meteorologisensorer och fjärranalysinstrument för att samla information om planetens atmosfäriska och ytförhållanden.
Medan flera förslag har gjorts för ett robotutforskareuppdrag av Titan, har de flesta av dessa tagit formen av antingen en flygplattform eller en kombination ballong och en lander. Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance (AVIATR), ett förslag från Jason Barnes och ett forskarlag från University of Idaho, är ett exempel på det förra.
I den senare kategorin har du begrepp som Titan Saturn System Mission (TSSM), ett koncept som utvecklades gemensamt av Europeiska rymdorganisationen (ESA) och NASA. Ett Outer Planets Flagship Mission-koncept, utformningen av TSSM bestod av tre element - en NASA-orbiter, en ESA-designad lander för att utforska Titans sjöar och en ESA-designad Montgolfiere-ballong för att utforska dess atmosfär.
Vad som skiljer sig Trollslända från dessa och andra koncept är dess förmåga att genomföra flyg- och markbaserade studier med en enda plattform. Som Dr. Turtle förklarade:
”Dragonfly skulle vara ett in situ-uppdrag att utföra detaljerade mätningar av Titans ytkomposition och förhållanden för att förstå bebörden i denna unika organiska havvärld. Vi föreslog en rotorplan för att dra nytta av Titans täta, lugna atmosfär och låga tyngdkraft (som gör flyget lättare på Titan än det är på jorden) för att förmedla en kapabel svit av instrument från plats till plats - mellan 10 och 100 kilometer från varandra - för att göra mätningar i olika geologiska inställningar. Till skillnad från andra flygkoncept som har beaktats för Titan-utforskning (av vilka det har funnits flera), skulle Dragonfly tillbringa större delen av sin tid på ytan för att utföra mätningar innan han flyger till en annan plats.
Trollslända'S instrumentinstrument skulle inkludera masspektrometrar för att studera sammansättningen av ytan och atmosfären; gammastrålspektrometrar, som skulle mäta sammansättningen av underytan (dvs leta efter bevis för ett inre hav); sensorer för meteorologi och geofysik, som skulle mäta vind, atmosfärstryck, temperatur och seismisk aktivitet; och en kamerasvit för att ta bilder på ytan.
Med tanke på Titans täta atmosfär skulle solceller inte vara ett effektivt alternativ för ett robotuppdrag. Som sådan skulle Dragonfly förlita sig på en Multi-Mission Radioisotop Thermoelectric Generator (MMRTG) för kraft, liknande det som Nyfikenhet rover använder. Även om robotuppdrag som förlitar sig på kärnkraftkällor inte är riktigt billiga, möjliggör de uppdrag som kan pågå i flera år åt gången och bedriva ovärderlig forskning (som Nyfikenhet har visat).
Som Peter Bedini - programchef på JHUAPL Space Department och Dragonfly s projektledare - förklarade, detta skulle möjliggöra ett långsiktigt uppdrag med betydande avkastning:
”Vi kunde ta en lander, lägga den på Titan, ta dessa fyra mätningar på en plats och öka vår förståelse för Titan och liknande månar avsevärt. Vi kan dock multiplicera uppdragets värde om vi lägger till flygmobilitet, vilket skulle göra det möjligt för oss att få tillgång till olika geologiska inställningar, maximera vetenskapens återgång och sänka uppdragsrisken genom att gå över eller runt hinder. "
I slutändan, ett uppdrag som Trollslända skulle kunna undersöka hur långt prebiotisk kemi har kommit på Titan. Dessa typer av experiment, där organiska byggstenar kombineras och utsätts för energi för att se om livet dyker upp, kan inte utföras i ett laboratorium (främst på grund av tidsskalorna). Som sådan hoppas forskare att se hur långt saker har kommit på Titans yta, där prebiotiska förhållanden har funnits för eoner.
Dessutom kommer forskare också att leta efter kemiska signaturer som indikerar förekomsten av vatten och / eller kolväte-baserat liv. Tidigare har det spekulerats att liv kan existera inom Titans inre, och att exotiska metanogena livsformer till och med kan existera på dess yta. Att hitta bevis på sådant liv skulle utmana våra föreställningar om var liv kan dyka upp och stärka sökandet efter liv inom solsystemet och därefter kraftigt.
Som Dr. Turtle antydde kommer valet av uppdrag snart att komma, och huruvida Trollslända uppdrag kommer att skickas till Titan bör beslutas om bara några år:
"Senare i höst kommer NASA att välja några av de föreslagna uppdragen för nya gränser för ytterligare arbete i fas A-konceptstudier", sade hon. ”Dessa studier skulle pågå under större delen av 2018, följt av ytterligare en översyn. Och det sista valet av ett flyguppdrag skulle vara i mitten av 2019 ... Uppdrag som föreslagits till denna omgång av programmet New Frontiers skulle planeras lanseras före slutet av 2025. ”
Och se till att kolla in den här videon om en möjlig Trollslända uppdrag, med tillstånd av JHUAPL:
