Với bầu không khí dày đặc và giàu hydrocarbon, Titan đã trở thành đề tài được quan tâm trong nhiều thập kỷ. Và với sự thành công của Cassini-Huygens Nhiệm vụ, bắt đầu khám phá Sao Thổ và hệ thống mặt trăng của nó vào năm 2004, có rất nhiều đề xuất trên bàn cho các nhiệm vụ tiếp theo sẽ khám phá bề mặt Titan và biển mêtan của nó ở độ sâu lớn hơn.
Những thách thức mà việc trình bày này đã dẫn đến một số ý tưởng khá mới lạ, từ bóng bay và tàu đổ bộ đến máy bay không người lái và tàu ngầm nổi. Nhưng đó là đề xuất cho một máy bay không người lái của Dragon Dragon Dragon do các nhà nghiên cứu tại NASA JHUAPL có vẻ rất phiêu lưu. Máy bay không người lái tám cánh này sẽ có khả năng cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (VTOL), cho phép nó khám phá cả bầu khí quyển và bề mặt của Titan trong những thập kỷ tới.
Khái niệm nhiệm vụ được đề xuất bởi một nhóm khoa học do Elizabeth Rùa, một nhà khoa học hành tinh thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học NASA Johns Hopkins (JHUAPL). Trở lại vào tháng Hai, khái niệm này đã được trình bày tại Hội thảo Khoa học Hành tinh Tầm nhìn 2050, - diễn ra tại trụ sở của NASA, ở Washington, DC - và một lần nữa vào cuối tháng 3 tại Hội nghị Khoa học về Hành tinh và Hành tinh lần thứ 48 ở The Woodlands, Texas.
Nhiệm vụ như vậy, như Rùa giải thích với Tạp chí Vũ trụ qua email, là cả kịp thời và cần thiết. Nó không chỉ dựa trên nhiều phát triển gần đây trong các nhà thám hiểm robot (như Sự tò mò và Cassini quỹ đạo); nhưng trên Titan, đơn giản là không thiếu cơ hội nghiên cứu khoa học. Khi cô nói:
Titan Titan Một thế giới đại dương với một vòng xoắn độc đáo, đó là hóa học hữu cơ phong phú và phức tạp xảy ra trong bầu khí quyển và trên bề mặt của nó. Sự kết hợp này làm cho Titan trở thành một mục tiêu đặc biệt tốt để nghiên cứu khả năng cư trú của hành tinh. Một trong những câu hỏi lớn về sự phát triển của sự sống là làm thế nào các tương tác hóa học dẫn đến các quá trình sinh học. Titan, đã thực hiện các thí nghiệm về hóa học prebiotic trong hàng triệu năm - thời gian không thể sinh sản trong phòng thí nghiệm - và kết quả của những thí nghiệm này đã được thu thập.
Đề xuất của họ dựa một phần vào các Khảo sát Dec Phần trước, như Nhóm làm việc về Chiến lược Chiến dịch (CSWG) về Hóa học tiền sinh học trong Hệ mặt trời bên ngoài. Khảo sát này nhấn mạnh rằng một chiếc máy bay di động (tức là khinh khí cầu hoặc khinh khí cầu) sẽ rất phù hợp để khám phá Titan. Titan không chỉ là cơ quan duy nhất được biết đến ngoài Trái đất có bầu khí quyển dày đặc, giàu nitơ - dày gấp bốn lần Trái đất - mà lực hấp dẫn của nó còn bằng 1/7 so với Trái đất.
Tuy nhiên, khinh khí cầu và khí cầu sẽ không thể nghiên cứu các hồ mêtan Titan, đây là một trong những điều thú vị nhất khi nghiên cứu về hóa học tiền sinh học. Hơn nữa, một chiếc máy bay trên không sẽ không thể tiến hành phân tích hóa học tại chỗ trên bề mặt, giống như những gì mà tàu thám hiểm sao Hỏa (Tinh thần, cơ hội và Tò mò) đã và đang làm trên sao Hỏa.
Do đó, Rùa và các đồng nghiệp của cô bắt đầu tìm kiếm một đề xuất đại diện cho cả hai thế giới tốt nhất - tức là một nền tảng trên không và một tàu đổ bộ. Đây là nguồn gốc của khái niệm Dragonfly.
Một số phương pháp khác nhau đã được xem xét để thăm dò Titan trên không (máy bay trực thăng, các loại khinh khí cầu khác nhau, máy bay), Rùa cho biết. Dragon Dragonfly tận dụng những phát triển gần đây trong máy bay đa cánh quạt để cung cấp khả năng cơ động trên không cho một tàu đổ bộ với trọng tải tinh vi. Bởi vì Dragonfly sẽ có thể di chuyển quãng đường dài - vài chục km mỗi lần và lên đến vài trăm km trong suốt nhiệm vụ - nên có thể thực hiện các phép đo tại nhiều địa điểm có lịch sử địa chất rất khác nhau.
Nhiệm vụ cũng phù hợp với các khái niệm mà Rùa và các đồng nghiệp của cô - bao gồm Ralph Lorenz (cũng từ JHUAPL), Huấn luyện viên Melissa của Trung tâm bay không gian Goddard và Jason Barnes của Đại học Idaho - đã khám phá trong nhiều năm. Trước đây, họ đã đề xuất một khái niệm nhiệm vụ sẽ kết hợp một khinh khí cầu kiểu Montgolfière với một tàu đổ bộ giống như Pathfinder. Trong khi khinh khí cầu sẽ khám phá Titan từ độ cao thấp, tàu đổ bộ sẽ khám phá bề mặt gần.
Đến Hội nghị Khoa học về Hành tinh và Hành tinh lần thứ 48, họ đã chính thức công bố khái niệm Dragon Dragonfly của họ, trong đó kêu gọi một qaudawaii tiến hành cả nghiên cứu trên không và trên mặt đất. Chiếc xe bốn cánh quạt này, theo lập luận, sẽ có thể tận dụng bầu không khí dày Titan Titan và trọng lực thấp để lấy mẫu và xác định thành phần bề mặt trong nhiều môi trường địa chất.
Trong lần lặp lại mới nhất của mình, Dragonfly kết hợp tám cánh quạt (hai vị trí ở bốn góc của nó) để đạt được và duy trì chuyến bay. Rất giống Tò mò và sắp tới Sao Hỏa 2020 Rovers, Dragonfly sẽ được cung cấp năng lượng bởi Máy phát nhiệt điện đa hướng phóng xạ (MMRTG). Hệ thống này sử dụng nhiệt được tạo ra bằng cách phân rã plutoni-238 để tạo ra điện và có thể duy trì nhiệm vụ robot trong nhiều năm.
Thiết kế này, Rùa cho biết, sẽ cung cấp cho các nhà khoa học nền tảng tại chỗ lý tưởng để nghiên cứu môi trường Titan Titan:
Dragon Dragonfly sẽ có thể đo các chi tiết thành phần của các vật liệu bề mặt khác nhau, điều này cho thấy hóa học hữu cơ đã tiến xa đến mức nào trong các môi trường khác nhau. Các phép đo này cũng có thể tiết lộ chữ ký hóa học của sự sống dựa trên nước (như trên Trái đất) hoặc thậm chí là sự sống dựa trên hydrocarbon, nếu có mặt trên Titan. Dragonfly cũng sẽ nghiên cứu không khí, bề mặt và bề mặt Titan Titan để hiểu hoạt động địa chất hiện tại, cách thức vận chuyển vật liệu và khả năng trao đổi vật chất hữu cơ giữa bề mặt và đại dương nước bên trong.
Khái niệm này kết hợp rất nhiều tiến bộ gần đây trong công nghệ, bao gồm các thiết bị điện tử điều khiển hiện đại và những tiến bộ trong thiết kế máy bay không người lái thương mại (UAV). Trên hết, Con chuồn chuồn sẽ loại bỏ các lỗ hổng được cung cấp năng lượng hóa học và có thể tăng sức mạnh giữa các chuyến bay, giúp nó có tuổi thọ cao hơn nhiều.
Bây giờ là thời điểm hoàn hảo, ông nói Rùa, Rùa vì chúng ta có thể xây dựng dựa trên những gì chúng ta đã học được từ nhiệm vụ Cassini-Huygens để thực hiện các bước tiếp theo trong khám phá Titan.
Hiện tại, Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA đang phát triển một khái niệm tương tự. Được biết đến với cái tên Mars Máy bay trực thăng Mars Scout, để sử dụng trên Sao Hỏa, máy bay không người lái này dự kiến sẽ được tung ra trên tàu Sao Hỏa 2020 sứ mệnh. Trong trường hợp này, thiết kế yêu cầu hai cánh quạt quay ngược chiều đồng trục, sẽ cung cấp tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng tốt nhất trong bầu khí quyển mỏng Mars Mars.
Loại nền tảng VTOL này có thể trở thành nền tảng chính trong những thập kỷ tới, bất cứ nơi nào có các nhiệm vụ dài hạn liên quan đến các cơ quan có bầu khí quyển được yêu cầu. Giữa Sao Hỏa và Titan, những máy bay không người lái như vậy có thể nhảy từ khu vực này sang khu vực khác, lấy các mẫu để phân tích tại chỗ và kết hợp các nghiên cứu bề mặt với các bài đọc khí quyển ở nhiều độ cao khác nhau để có được bức tranh hoàn chỉnh hơn về hành tinh.
