Titan je s svojo gosto in atmosfero bogato atmosfero že desetletja predmet zanimanja. In z uspehom Cassini-Huygens misije, ki je začel raziskovati Saturn in njegov sistem lune leta 2004, je na mizi veliko predlogov za nadaljnje misije, ki bi v večji globini raziskale površino Titana in njegovih metanskih morij.
Izzivi, ki jih to predstavlja, so privedli do nekaterih precej novih idej, od balonov in kopenskih letal do lebdečih brezpilotnih letal in podmornic. Toda predlog za "zmajčka" brezpilotnega letala raziskovalcev iz Nasinega JHUAPL se zdi še posebej pustolovski. Ta osemkratni brezpilotni letalec bi bil sposoben vertikalnega vzletanja in pristajanja (VTOL), kar bi mu v naslednjih desetletjih omogočilo raziskovanje ozračja in površine Titana.
Koncept misije je predlagala znanstvena skupina, ki jo je vodila Elizabeth Turtle, planetarna znanstvenica iz Nasinega laboratorija za uporabno fiziko iz univerze Johns Hopkins (JHUAPL). Še februarja je bil koncept predstavljen na delavnici "Planetarne znanstvene vizije 2050" - ki je potekala v Nasinem sedežu v Washingtonu, DC - in konec marca na 48. konferenci o lunarni in planetarni znanosti v Woodlandsu v Teksasu.
Takšna misija, kot je Turtle pojasnil Space Magazinu po e-pošti, je hkrati pravočasna in nujna. Ne samo, da bi gradil na številnih najnovejših dogodkih robotskih raziskovalcev (kot so Radovednost rover in Cassini orbiter); na Titanu pa priložnosti za znanstveno raziskovanje preprosto ne manjka. Kot je povedala:
"Titan je ocean oceana z edinstvenim zasukom, ki je bogata in kompleksna organska kemija, ki se pojavlja v njeni atmosferi in na njeni površini. Zaradi te kombinacije je Titan še posebej dober cilj za preučevanje planetarne bivalnosti. Eno izmed velikih vprašanj o razvoju življenja je, kako so kemijske interakcije pripeljale do bioloških procesov. Titan že milijone let izvaja eksperimente v prebiotični kemiji - časovnice, ki jih je v laboratoriju nemogoče razmnoževati, in rezultate teh poskusov je treba zbrati. "
Njihov predlog deloma temelji na predhodnih desetletnih raziskovanjih, kot je delovna skupina za strategijo kampanje o prebiotični kemiji v zunanjem sončnem sistemu. Ta raziskava je poudarila, da bi bilo mobilno letalstvo (tj. Zračna ladja ali balon) zelo primerno za raziskovanje Titana. Titan ni edino znano telo razen Zemlje, ki ima gosto, z dušikom bogato atmosfero - štirikrat gosto kot Zemljina -, ampak je tudi gravitacija približno 1/7 mesta Zemljine.
Vendar baloni in zračne ladje ne bi mogli preučevati Titanovih metanskih jezer, ki so ena najbolj zanimivih risb, kar zadeva raziskave prebiotične kemije. Še več, zrakoplov ne bi mogel izvajati in situ kemične analize površine, podobno kot je to Mars Mars Exploration Rovers (Duh, priložnost in Radovednost) delali na Marsu.
Turtle in njeni sodelavci so zato začeli iskati predlog, ki bi predstavljal najboljše iz obeh svetov - to je letalske ploščadi in pristajalca. To je bila geneza koncepta Dragonfly.
"Raziskanih je bilo več različnih metod zračnega raziskovanja Titana (helikopterji, različne vrste balonov, letala)," je povedal Turtle. „Dragonfly izkoristi nedavne razvojne dosežke v letalih z več rotorji in tako zagotavlja letalsko mobilnost za zemljo, ki ima prefinjeno koristno obremenitev. Ker bi Dragonfly lahko potoval na velike razdalje - nekaj deset kilometrov naenkrat in do nekaj sto kilometrov med misijo -, bi bilo mogoče izvesti meritve na več mestih z zelo različnimi geološkimi zgodovinami. "
Naloga je tudi v skladu s koncepti, ki jih Turtle in njeni sodelavci - med njimi Ralph Lorenz (prav tako JHUAPL), Melissa trener iz vesoljskega letališkega centra Goddard in Jason Barnes z univerze v Idahu - že leta raziskujejo. V preteklosti so predlagali koncept misije, ki bi združeval balon v slogu Montgolfière s padalom, podobnim Pathfinderju. Medtem ko bi balon raziskal Titan z majhne višine, bi zemeljski pes raziskoval površino od blizu.
Do 48. konference o lunarni in planetarni znanosti so uradno predstavili svoj koncept "kačji pastir", ki je pozval k voditelju qaudcopterja, naj izvede letalske in površinske študije. To štiri vozilo je trdilo, da bo lahko izkoristilo Titanovo ozračje in nizko težo za pridobivanje vzorcev in določanje površinske sestave v več geoloških okoljih.
Zmaj v svoji zadnji iteraciji vključuje osem rotorjev (po dva postavljena na vsakega od štirih vogalov), da doseže in vzdržuje polet. Veliko podobno kot Radovednost in prihajajočih Mars 2020 roverji, Dragonfly bi poganjal Multimission Radioizotope Termoelektrični generator (MMRTG). Ta sistem uporablja toploto, ki nastaja z razpadanjem plutonija-238, za pridobivanje električne energije in lahko še leta ohranja robotsko misijo.
Ta oblika, pravi Turtle, bi znanstvenikom nudila idealno in-situ platformo za preučevanje Titanovega okolja:
„Dragonfly bi lahko izmeril kompozicijske podrobnosti različnih površinskih materialov, kar bi pokazalo, kako daleč je v različnih okoljih napredovala organska kemija. Te meritve bi lahko razkrile tudi kemične znake življenja na vodi (kot je to na Zemlji) ali celo življenje na ogljikovodiku, če bi na Titanu obstajala katera koli. Dragonfly bi preučil tudi Titanovo atmosfero, površino in podlago, da bi razumel trenutno geološko delovanje, kako se materiali prevažajo in možnost izmenjave organskih snovi med površjem in notranjim vodnim oceanom. "
Ta koncept vključuje veliko nedavnega napredka tehnologije, ki vključuje sodobno nadzorno elektroniko in napredek v komercialnih modelih brezpilotnih letal (UAV). Poleg tega bi Dragonfly odnesel retroaktive s kemično napajanjem in bi se lahko med poletoma vključil, kar bi ji dalo precej daljšo življenjsko dobo.
"In zdaj je pravi čas," pravi Turtle, "saj lahko gradimo na tem, kar smo se naučili iz misije Cassini-Huygens, da naredimo naslednje korake pri raziskovanju Titana."
Trenutno Nasin laboratorij za reaktivni pogon razvija podoben koncept. Znan kot Marsov helikopter "skavt", za uporabo na Marsu naj bi ta letalna brezpilotna letala lansirana na krovu Mars 2020 poslanstvo. V tem primeru zasnovo zahtevata dva koaksialna protit vrteča se rotorja, ki bi zagotovila najboljše razmerje med potiskom in maso v Marsovi tanki atmosferi.
Tovrstna platforma VTOL bi lahko postala osnova v prihodnjih desetletjih, kamor se zahtevajo dolgoročne misije, v katerih sodelujejo telesa z atmosfero. Med Marsom in Titanom bi lahko takšni letalni brezpilotni letali skočili z enega območja na drugo, pri čemer bodo pridobili vzorce za analizo in situ in združili površinske študije z atmosferskimi odčitki na različnih višinah, da bi dobili bolj popolno sliko planeta.
