Con su atmósfera densa y rica en hidrocarburos, Titán ha sido un tema de interés durante muchas décadas. Y con el éxito de la Cassini-Huygens En la misión, que comenzó a explorar Saturno y su sistema de lunas en 2004, hay muchas propuestas sobre la mesa para misiones de seguimiento que explorarían la superficie de Titán y sus mares de metano en mayor profundidad.
Los desafíos que esto presenta han llevado a algunas ideas bastante novedosas, que van desde globos y aterrizadores hasta drones flotantes y submarinos. Pero es la propuesta de un avión no tripulado "Libélula" por parte de investigadores del JHUAPL de la NASA lo que parece particularmente aventurero. Este dron de ocho palas sería capaz de despegar y aterrizar verticalmente (VTOL), lo que le permitirá explorar tanto la atmósfera como la superficie de Titán en las próximas décadas.
El concepto de la misión fue propuesto por un equipo científico dirigido por Elizabeth Turtle, científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins de la NASA (JHUAPL). En febrero, el concepto se presentó en el "Taller de Visión de Ciencia Planetaria 2050", que tuvo lugar en la sede de la NASA en Washington, DC, y nuevamente a fines de marzo en la 48ª Conferencia de Ciencia Planetaria y Lunar en The Woodlands, Texas.
Tal misión, como Turtle explicó a Space Magazine por correo electrónico, es oportuna y necesaria. No solo se basaría en muchos desarrollos recientes en exploradores robóticos (como el Rover Curiosity y el Orbitador Cassini); pero en Titán, simplemente no hay escasez de oportunidades para la investigación científica. Como ella lo dijo:
"Titán es un mundo oceánico con un giro único, que es la química orgánica rica y compleja que se produce en su atmósfera y en su superficie. Esta combinación hace de Titán un objetivo particularmente bueno para estudiar la habitabilidad planetaria. Una de las grandes preguntas sobre el desarrollo de la vida es cómo las interacciones químicas condujeron a procesos biológicos. Titan ha estado haciendo experimentos en química prebiótica durante millones de años, escalas de tiempo que son imposibles de reproducir en el laboratorio, y los resultados de estos experimentos están allí para ser recopilados ".
Su propuesta se basa en parte en encuestas de décadas anteriores, como el Grupo de trabajo de estrategia de campaña (CSWG) sobre química prebiótica en el sistema solar exterior. Esta encuesta enfatizó que un vehículo aéreo móvil (es decir, una aeronave o un globo) sería muy adecuado para explorar Titán. Titán no solo es el único cuerpo conocido además de la Tierra que tiene una atmósfera densa y rica en nitrógeno, cuatro veces más densa que la de la Tierra, sino que su gravedad también es aproximadamente 1/7 de la de la Tierra.
Sin embargo, los globos y las aeronaves no podrían estudiar los lagos de metano de Titán, que son uno de los atractivos más interesantes en lo que respecta a la investigación en química prebiótica. Lo que es más, un vehículo aéreo no podría realizar un análisis químico in situ de la superficie, al igual que los Rovers de Exploración de Marte (Espíritu, oportunidad y Curiosidad) he estado haciendo en Marte.
Como tal, Turtle y sus colegas comenzaron a buscar una propuesta que representara lo mejor de ambos mundos, es decir, una plataforma aérea y un módulo de aterrizaje. Esta fue la génesis del concepto Dragonfly.
"Se han considerado varios métodos diferentes para la exploración aérea in situ de Titán (helicópteros, diferentes tipos de globos, aviones)", dijo Turtle. “Dragonfly aprovecha los desarrollos recientes en aviones de múltiples rotores para proporcionar movilidad aérea a un módulo de aterrizaje con una carga útil sofisticada. Debido a que Dragonfly podría viajar largas distancias, unas pocas decenas de kilómetros a la vez, y hasta unos cientos de kilómetros en el transcurso de la misión, sería posible realizar mediciones en múltiples sitios con historias geológicas muy diferentes ".
La misión también está en consonancia con los conceptos que Turtle y sus colegas, que incluyen a Ralph Lorenz (también de JHUAPL), Melissa Trainer del Centro de Vuelo Espacial Goddard y Jason Barnes de la Universidad de Idaho, han estado explorando durante años. En el pasado, propusieron un concepto de misión que combinaría un globo al estilo Montgolfière con un módulo de aterrizaje tipo Pathfinder. Mientras que el globo exploraría Titán desde una baja altitud, el módulo de aterrizaje exploraría la superficie de cerca.
En la 48ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria, habían presentado oficialmente su concepto de "Libélula", que pedía un qaudcopter para realizar estudios aéreos y de superficie. Se argumentó que este vehículo de cuatro rotores podría aprovechar la gruesa atmósfera y la baja gravedad de Titán para obtener muestras y determinar composiciones de superficie en múltiples entornos geológicos.
En su última iteración, la Libélula incorpora ocho rotores (dos posicionados en cada una de sus cuatro esquinas) para lograr y mantener el vuelo. Como el Curiosidad y próximo Marte 2020 rovers, la libélula sería alimentada por un generador termoeléctrico de radioisótopos multimisión (MMRTG). Este sistema utiliza el calor generado por la descomposición del plutonio-238 para generar electricidad y puede mantener una misión robótica durante años.
Este diseño, dice Turtle, ofrecería a los científicos la plataforma in situ ideal para estudiar el entorno de Titán:
“Dragonfly podría medir detalles de composición de diferentes materiales de superficie, lo que mostraría hasta qué punto la química orgánica ha progresado en diferentes entornos. Estas mediciones también podrían revelar firmas químicas de la vida a base de agua (como la de la Tierra) o incluso la vida a base de hidrocarburos, si alguno de ellos estuviera presente en Titán. Dragonfly también estudiaría la atmósfera, la superficie y la subsuperficie de Titán para comprender la actividad geológica actual, cómo se transportan los materiales y la posibilidad de intercambio de material orgánico entre la superficie y el océano interior de agua ".
Este concepto incorpora muchos avances recientes en tecnología, que incluyen electrónica de control moderna y avances en diseños de vehículos aéreos no tripulados comerciales (UAV). Además de eso, la Libélula eliminaría los retrocohetes con energía química y podría encenderse entre vuelos, lo que le da una vida útil potencialmente mucho más larga.
"Y ahora es el momento perfecto", dice Turtle, "porque podemos aprovechar lo que hemos aprendido de la misión Cassini-Huygens para dar los siguientes pasos en la exploración de Titán".
Actualmente, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA está desarrollando un concepto similar. Conocido como el helicóptero "Scout" de Marte, para su uso en Marte, se espera que este avión no tripulado aéreo se lance a bordo del Marte 2020 misión. En este caso, el diseño requiere dos rotores coaxiales contrarrotativos, que proporcionarían la mejor relación de empuje a peso en la delgada atmósfera de Marte.
Este tipo de plataforma VTOL podría convertirse en el pilar en las próximas décadas, donde sea que se requieran misiones a largo plazo que involucren cuerpos con atmósferas. Entre Marte y Titán, estos drones aéreos podrían saltar de un área a otra, obteniendo muestras para análisis in situ y combinando estudios de superficie con lecturas atmosféricas a varias altitudes para obtener una imagen más completa del planeta.
