Com sua atmosfera densa e rica em hidrocarbonetos, Titan tem sido um assunto de interesse por muitas décadas. E com o sucesso do Cassini-Huygens Na missão, que começou a explorar Saturno e seu sistema de luas em 2004, existem muitas propostas sobre missões de acompanhamento que explorariam a superfície de Titã e seus mares de metano em maior profundidade.
Os desafios que isso apresenta levaram a algumas idéias bastante novas, variando de balões e pousos a drones e submarinos flutuantes. Mas é a proposta de um drone "Dragonfly" por pesquisadores do JHUAPL da NASA que parece particularmente aventureira. Este drone de oito lâminas seria capaz de decolagem e aterrissagem vertical (VTOL), permitindo explorar a atmosfera e a superfície de Titã nas próximas décadas.
O conceito de missão foi proposto por uma equipe científica liderada por Elizabeth Turtle, uma cientista planetária do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (JHUAPL) da NASA. Em fevereiro, o conceito foi apresentado no "Planetary Science Vision 2050 Workshop" - que ocorreu na sede da NASA em Washington, DC - e novamente no final de março na 48ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária em The Woodlands, Texas.
Tal missão, como Turtle explicou à Space Magazine por e-mail, é oportuna e necessária. Não apenas se basearia em muitos desenvolvimentos recentes em exploradores robóticos (como o Rover de curiosidade e a Cassini orbiter); mas em Titã, simplesmente não faltam oportunidades para pesquisas científicas. Como ela disse:
"Titã é um mundo oceânico com um toque único, que é a rica e complexa química orgânica que ocorre na atmosfera e na superfície. Essa combinação faz de Titan um alvo particularmente bom para o estudo da habitabilidade planetária. Uma das grandes questões sobre o desenvolvimento da vida é como as interações químicas levaram a processos biológicos. Titan faz experimentos em química prebiótica há milhões de anos - escalas de tempo que são impossíveis de reproduzir no laboratório - e os resultados desses experimentos estão aí para serem coletados. ”
Sua proposta é baseada em parte em pesquisas decadais anteriores, como o Grupo de Trabalho sobre Estratégia de Campanha (CSWG) sobre Química Prebiótica no Sistema Solar Exterior. Esta pesquisa enfatizou que um veículo aéreo móvel (ou seja, um dirigível ou um balão) seria adequado para explorar Titan. Titã não é apenas o único corpo conhecido, além da Terra, que possui uma atmosfera densa e rica em nitrogênio - quatro vezes mais densa que a da Terra -, mas sua gravidade também é cerca de 1/7 da da Terra.
No entanto, balões e aeronaves seriam incapazes de estudar os lagos de metano de Titan, que são um dos atrativos mais empolgantes no que diz respeito à pesquisa em química prebiótica. Além disso, um veículo aéreo não seria capaz de realizar análises químicas in situ da superfície, muito parecido com o que os Mars Exploration Rovers (Espírito, Oportunidade e Curiosidade) tem feito em Marte.
Dessa forma, Turtle e seus colegas começaram a procurar uma proposta que representasse o melhor dos dois mundos - ou seja, uma plataforma aérea e uma sonda. Esta foi a gênese do conceito Dragonfly.
"Vários métodos diferentes foram considerados para a exploração aérea in situ de Titan (helicópteros, diferentes tipos de balões, aviões)", disse Turtle. “O Dragonfly aproveita os desenvolvimentos recentes em aeronaves com vários rotores para fornecer mobilidade aérea a um lander com uma carga útil sofisticada. Como o Dragonfly seria capaz de percorrer longas distâncias - algumas dezenas de quilômetros por vez e até algumas centenas de quilômetros ao longo da missão -, seria possível fazer medições em vários locais com histórias geológicas muito diferentes. ”
A missão também está de acordo com os conceitos que Turtle e seus colegas - que incluem Ralph Lorenz (também do JHUAPL), Melissa Trainer do Goddard Space Flight Center e Jason Barnes da Universidade de Idaho - vêm explorando há anos. No passado, eles propuseram um conceito de missão que combinaria um balão no estilo Montgolfière com um módulo de aterrissagem semelhante ao Pathfinder. Enquanto o balão exploraria Titã a uma altitude baixa, o sonda exploraria a superfície de perto.
Na 48ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária, eles haviam oficialmente apresentado seu conceito “Libélula”, que pedia um qaudcopter para realizar estudos aéreos e de superfície. Este veículo de quatro rotores, argumentou-se, seria capaz de tirar proveito da atmosfera espessa e baixa gravidade de Titã para obter amostras e determinar composições de superfície em várias configurações geológicas.
Em sua última iteração, o Dragonfly incorpora oito rotores (dois posicionados em cada um de seus quatro cantos) para obter e manter o vôo. Muito parecido com o Curiosidade e próximo Marte 2020 rovers, o Dragonfly seria alimentado por um gerador termoelétrico de radioisótopos de multimissão (MMRTG). Esse sistema utiliza o calor gerado pela decomposição do plutônio-238 para gerar eletricidade e pode manter uma missão robótica por anos.
Esse projeto, afirma Turtle, ofereceria aos cientistas a plataforma in situ ideal para estudar o ambiente de Titan:
“O Dragonfly seria capaz de medir detalhes de composição de diferentes materiais de superfície, o que mostraria até que ponto a química orgânica progrediu em diferentes ambientes. Essas medidas também podem revelar assinaturas químicas da vida à base de água (como a da Terra) ou mesmo da vida à base de hidrocarbonetos, se alguma delas estiver presente em Titã. A Dragonfly também estudaria a atmosfera, a superfície e a sub-superfície de Titã para entender a atividade geológica atual, como os materiais são transportados e a possibilidade de troca de material orgânico entre a superfície e o oceano da água interior ".
Esse conceito incorpora muitos avanços recentes em tecnologia, que incluem eletrônicos de controle modernos e avanços em projetos de veículos aéreos não tripulados comerciais (UAV). Além disso, o Dragonfly acabaria com as cavidades traseiras acionadas quimicamente e poderia ligar entre os vôos, proporcionando uma vida útil potencialmente muito maior.
"E agora é a hora perfeita", diz Turtle, "porque podemos aproveitar o que aprendemos com a missão Cassini-Huygens para dar os próximos passos na exploração de Titãs".
Atualmente, o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA está desenvolvendo um conceito semelhante. Conhecido como o "Scout" de helicóptero de Marte, para uso em Marte, este drone aéreo deve ser lançado a bordo do Marte 2020 missão. Nesse caso, o projeto exige dois rotores coaxiais de contra-rotação, que forneceriam a melhor relação empuxo / peso na atmosfera fina de Marte.
Esse tipo de plataforma de VTOL pode se tornar o principal nas próximas décadas, onde quer que sejam necessárias missões de longo prazo que envolvam corpos com atmosferas. Entre Marte e Titã, esses drones aéreos poderiam saltar de uma área para outra, obtendo amostras para análise in situ e combinando estudos de superfície com leituras atmosféricas em várias altitudes para obter uma imagem mais completa do planeta.
