Letzte Woche - von Montag, 27. Februar bis Mittwoch, 1. März - veranstaltete die NASA in ihrem Hauptquartier in Washington, DC, den „Planetary Science Vision 2050 Workshop“. Im Verlauf der zahlreichen Präsentationen, Reden und Podiumsdiskussionen teilte die NASA der internationalen Gemeinschaft ihre zahlreichen Pläne für die Zukunft der Weltraumforschung mit.
Zu den ehrgeizigeren gehörte der Vorschlag, Titan mit einem Luftforscher und einem Lander zu erkunden. Aufbauend auf dem Erfolg der Cassini-Huygen-Mission der ESA würde dieser Plan einen Ballon beinhalten, der die Oberfläche des Titanen aus geringer Höhe erforscht, zusammen mit einem Mars PathfinderMission im Stil, die die Oberfläche erkunden würde.
Letztendlich wäre das Ziel einer Mission von Titan, die reichhaltige organische chemische Umgebung des Mondes zu erkunden, was eine einzigartige Gelegenheit für Planetenforscher darstellt. Seit einiger Zeit wissen Wissenschaftler, dass die Oberfläche und die Atmosphäre von Titan eine Fülle organischer Verbindungen und die gesamte präbiotische Chemie aufweisen, die für das Funktionieren des Lebens erforderlich ist.
Die Präsentation mit dem Titel „Luftmobilität: Der Schlüssel zur Erforschung der reichen chemischen Vielfalt des Titanen“ wurde von Ralph Lorenz vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory geleitet und von Elizabeth Turtle (ebenfalls von John Hopkins APL) und Jason Barnes von geleitet die Abteilung für Physik an der Universität von Idaho. Wie Turtle dem Space Magazine per E-Mail erklärte, bietet Titan einige aufregende Möglichkeiten für eine Mission der nächsten Generation:
"Titan ist von besonderem Interesse, weil die reichlich vorhandene und komplexe organische Chemie uns über chemische Wechselwirkungen lehren kann, die hier auf der Erde (und anderswo?) Zur Entwicklung des Lebens hätten führen können. Darüber hinaus verfügt Titan nicht nur über einen inneren Ozean mit flüssigem Wasser, sondern es besteht auch die Möglichkeit, dass sich organisches Material an der Oberfläche von Titan mit flüssigem Wasser vermischt, z. B. Einschlagkrater und möglicherweise Kryovulkanausbrüche. Die Kombination von organischem Material mit flüssigem Wasser erhöht natürlich das astrobiologische Potenzial. “
Aus diesem Grund ist die Erforschung von Titan seit Jahrzehnten ein wissenschaftliches Ziel. Die Frage ist nur, wie Sie die einzigartige Umgebung von Titan am besten erkunden können. Während früherer dekadischer Umfragen - wie der Campaign Strategy Working Group (CSWG) zur präbiotischen Chemie im äußeren Sonnensystem, zu der Lorenz beigetragen hat - wurde vorgeschlagen, dass ein mobiles Luftfahrzeug (wie ein Luftschiff oder ein Ballon) gut funktionieren würde. geeignet für die Aufgabe.
Solche Fahrzeuge wären jedoch nicht in der Lage, die Methanseen von Titan zu untersuchen, die für die Erforschung der präbiotischen Chemie eine der aufregendsten Anziehungspunkte des Mondes darstellen. Darüber hinaus wäre ein Luftfahrzeug nicht in der Lage, eine chemische In-situ-Analyse der Oberfläche durchzuführen, ähnlich wie bei den Mars Exploration Rovers (Geist, Gelegenheit und Neugierde) habe auf dem Mars gemacht - und mit immensen Ergebnissen!
Gleichzeitig untersuchten Lorenz und seine Kollegen Konzepte für die Erforschung der Kohlenwasserstoffmeere von Titan - wie die vorgeschlagene Titan Mare Explorer (TiME) -Kapsel. Als einer von mehreren Finalisten des Entdeckungswettbewerbs 2010 der NASA sah dieses Konzept den Einsatz eines nautischen Roboters bei Titan in den kommenden Jahrzehnten vor, bei dem die Methanseen untersucht werden sollten, um mehr über den Methankreislauf zu erfahren und nach Anzeichen für organisches Leben zu suchen.
Ein solcher Vorschlag wäre zwar kostengünstig und bietet einige sehr aufregende Forschungsmöglichkeiten, weist jedoch auch einige Einschränkungen auf. In den 2020er und 2030er Jahren wird beispielsweise die nördliche Hemisphäre von Titan ihre Wintersaison erleben. An diesem Punkt wird die Dicke seiner Atmosphäre eine direkte Kommunikation zur Erde und Erdansichten unmöglich machen. Darüber hinaus würde ein Seefahrzeug die Erkundung der Landoberflächen von Titan ausschließen.
Diese bieten einige der wahrscheinlichsten Perspektiven für die Untersuchung der fortgeschrittenen chemischen Entwicklung von Titan, einschließlich des Dünen-Sandes von Titan. Als windgepeitschte Region hat dieses Gebiet wahrscheinlich Material aus ganz Titan abgelagert und kann auch wässrig veränderte Materialien enthalten. Ähnlich wie die Mars Pathfinder Der Landeplatz wurde ausgewählt, um Proben aus einem weiten Bereich zu sammeln, beispielsweise wäre der Standort ein idealer Ort für einen Lander.
Aus diesem Grund befürworteten Lorenz und seine Kollegen die Art der Mission, die in der Flaggschiff-Studie von 2007 formuliert wurde, in der ein Montgolfière-Ballon für die regionale Erkundung und ein Pathfinder-ähnlicher Lander gefordert wurden. Dies würde die Möglichkeit bieten, Oberflächenbilder mit Auflösungen durchzuführen, die aus der Umlaufbahn (aufgrund der dicken Atmosphäre) nicht möglich sind, sowie die Oberflächenchemie und die innere Struktur des Mondes zu untersuchen.
Während der Ballon hochauflösende geografische Daten des Mondes sammeln würde, könnte der Lander seismologische Untersuchungen durchführen, die die Dicke des Eises über dem inneren Wasserozean des Titanen charakterisieren würden. Eine Lander-Mission wäre jedoch in Bezug auf die Reichweite begrenzt, und die Oberfläche von Titan stellt Probleme für die Mobilität dar. Dies würde mehrere Lander oder einen umsetzbaren Lander zur am meisten gewünschten Option machen.
"Mögliche Ziele sind Bereiche, in denen wir feste Oberflächenmaterialien messen können, deren Zusammensetzung noch nicht bekannt ist, beispielsweise Titans Dünensand", sagte Turtle. „Zur Bestimmung ihrer Zusammensetzung ist eine detaillierte In-situ-Analyse erforderlich. Die Seen und Meere sind auch faszinierend; Kurzfristig (Missionen kommen in den 2030er Jahren an) werden die meisten davon jedoch in der Dunkelheit des Winters sein. Um sie zu erkunden, müsste man wahrscheinlich bis in die 2040er Jahre warten. “
Dieses Missionskonzept würde auch einige technologische Fortschritte nutzen, die in den letzten Jahren erzielt wurden. Wie Lorenz im Verlauf der Präsentation erklärte:
„Die Mobilität, die bei Titan schwerer als Luft ist, ist in der Tat hocheffizient und verbessert autonome Flugzeuge in den zwei Jahrzehnten, seit die CSWG eine solche Exploration zu einer realistischen Perspektive gemacht hat. Mehrere In-situ-Lander, die von einem Luftfahrzeug wie einem Flugzeug oder einem Lander mit Luftmobilität für den Zugang zu mehreren Standorten geliefert werden, würden die wünschenswerteste wissenschaftliche Fähigkeit bieten, die für die Themen Herkunft, Arbeitsweise und Leben von hoher Relevanz ist. “
Lorenz, Turtle und Barnes werden diese Ergebnisse auch auf der kommenden 48. Lunar and Planetary Science Conference vorstellen, die vom 20. bis 24. März in The Woodlands, Texas, stattfinden wird. Dort werden weitere Mitglieder der Johns Hopkins APL und der University of Idaho sowie Diskussionsteilnehmer des Goddard Space Flight Center der NASA, der Pennsylvania State University und Honeybee Robotics hinzukommen.
Angesichts einiger zusätzlicher Herausforderungen, die beim Vision Workshop 2050 nicht angesprochen wurden, werden sie jedoch eine leichte Wendung ihrer Idee präsentieren. Anstelle eines Ballons und mehrerer Lander präsentieren sie ein Missionskonzept mit einem Qaudcopter „Libelle“. Dieses Vierrotorfahrzeug könnte die dicke Atmosphäre und die geringe Schwerkraft des Titanen nutzen, um Proben zu erhalten und die Oberflächenzusammensetzung in mehreren geologischen Umgebungen zu bestimmen.
Dieses Konzept beinhaltet auch viele technologische Fortschritte der letzten Zeit, einschließlich moderner Steuerelektronik und Fortschritte bei kommerziellen unbemannten Luftfahrzeugkonstruktionen (UAV). Darüber hinaus würde ein Quadcopter auf chemisch betriebene Retrorockets verzichten und könnte zwischen den Flügen hochfahren, was ihm möglicherweise eine viel längere Lebensdauer verleiht.
Diese und andere Konzepte zur Erforschung des Saturnmondes Titan werden in den kommenden Jahren sicherlich an Bedeutung gewinnen. Angesichts der vielen Geheimnisse, die auf dieser Welt verborgen sind - darunter reichlich Wassereis, präbiotische Chemie, ein Methankreislauf und ein unterirdischer Ozean, der wahrscheinlich eine präbiotische Umgebung darstellt - ist es sicherlich ein beliebtes Ziel für die wissenschaftliche Forschung.
