NASA o krok bliżej do powrotu na księżyc Saturna

Zrobotyzowany wiropłat Dragonfly będzie miał za zadanie przemierzać rozległe dystanse na Tytanie, poszukując oznak prebiotycznych procesów chemicznych – wspólnych zarówno dla bogatego w proste związki organiczne Tytana, jak i wczesnej Ziemi. Dragonfly cieszy się dużą popularnością w środowisku badaczy przestrzeni kosmicznej. W przeszłości odbywały się już projekty z udziałem zrobotyzowanych wiropłatów, takich jak Ingenuity, czyli małego drona, który bierze obecnie udział w misji na Marsie wraz z łazikiem Perseverance. Wykonał on spektakularne 28 lotów i jest rekordzistą zarówno pod względem prędkości, jak i odległości. Dragonfly jest jednak znacznie większym i wydajniejszym urządzeniem wyposażonym w osiem wirników. Po rozpoczęciu swojej misji badawczej na Tytanie ma szansę zaprezentować się nawet lepiej niż Ingenuity.

Omawiane urządzenie badawcze jest wciąż rozwijane przez NASA na Ziemi, ale warto zaznaczyć, że Dragonfly przeszedł niedawno testy w unikalnym tunelu aerodynamicznym Transonic Dynamics Tunnel (TDT), znajdującym się w Centrum Badawczym Langley w Hampton w stanie Wirginia. TDT wyróżnia się na tle innych tuneli aerodynamicznych, ponieważ jest w stanie napełnić się różnymi gazami. W przypadku testu Dragonfly, komora stworzyła warunki imitujące atmosferę Tytana.

W trakcie testu w TDT naukowcy przeprowadzili symulację zawiśnięcia drona, opadania oraz wznoszenia się, a także oceniali opór aerodynamiczny dla każdego wirnika przy różnych prędkościach wiatru i kątach nachylenia. Ponadto naukowcy NASA przeprowadzili test w warunkach awarii, który polegał na sprawdzeniu, jak Dragonfly zachowa się w sytuacji działania jednego wirnika, podczas gdy drugi pozostałby wyłączony. Wstępne wyniki testu w TDT są w ocenie naukowców pozytywne.

Sprawne działanie Dragonfly z niesprawnym wirnikiem już czyni go bardziej wytrzymałym niż Ingenuity, a dodatkowo obecnie opracowywany dron posiada zdolność wytwarzania energii dzięki wykorzystaniu radioizotopowej baterii termoelektrycznej (multi-mission radioisotope thermoelectric generator, MMRTG), a nie zestawu paneli słonecznych tak, jak w przypadku Ingenuity. Urządzenia z panelami słonecznymi są powszechnie używane, ale mogą ulec awarii w przypadku braku wystarczającej ilości światła słonecznego.

Test wirników w specjalistycznym tunelu aerodynamicznym to bardzo wczesna faza projektu, niemniej jednak wyniki wskazujące sprawność drona w trybie awarii mogą napawać optymizmem. Inżynierowie wciąż mają dużo czas na dopracowanie maszyny, ponieważ start misji planowany jest na 2027 rok, natomiast do co celu powinien dolecieć w 2034 r. NASA musi zmierzyć się jeszcze z wyborem odpowiedniego systemu nośnego, które zrealizuje start misji. Podczas swojej blisko trzyletniej misji, sonda będzie badać różne środowiska – od wydmowych rejonów na wyżynach po podłoże kraterów uderzeniowych, w których niegdyś mogły istnieć razem płynna woda i złożone materiały organiczne. Instrumenty pokładowe maszyny będą mogły ustalić, jak daleko postępowały procesy prebiotyczne na księżycu Saturna.

Poza tym dron zbada też uwarunkowania atmosferyczne i powierzchniowe Tytana oraz jego zbiorniki cieczy. Największym wyzwaniem misji będzie poradzenie sobie z warunkami temperaturowymi, na poziomie -180 stopni Celsjusza. Atmosfera Tytana składa się głównie z azotu i jest cztery razy bardziej gęsta niż ziemska. Niemniej, ciśnienie tam panujące wynosi zaledwie 1,5 bara, co stanowi samo w sobie spore ułatwienie dla statku latającego. W dalszym ciągu wyzwaniem pozostaje jednak odpowiednia izolacja termiczna.

Misja Dragonfly, zaproponowana 27 czewrca 2019 r. wybrano do realizacji w ramach programu NASA New Frontiers, który objął wcześniej misje: New Horizons (Pluton i Pas Kuipera), Juno (Jowisz) i OSIRIS-REx (asteroida Bennu). New Frontiers wspiera zadania, które zostały uznane przez społeczność planetarną za najważniejsze priorytety eksploracji Układu Słonecznego. Program jest zarządzany przez Biuro Programów Misji Planetarnych w Marshall Space Flight Center NASA w Huntsville (stan Alabama), dla Wydziału Planetary Science w Waszyngtonie.

Zbadanie tego typu zjawisk sprowadza się do teorii, o której przez lata spekulowali naukowcy, zakładającej istnienie życia na Tytanie. Sprawdzenie cyklu metanowego lub badanie środowiska organicznego Tytanu przy użyciu spektrometru mas (DraMS) i wiertła (DrACO), w które wyposażony jest Dragonfly z pewnością pomoże wykryć, czy kiedykolwiek istniało tam życie. Badacze jednak są nastawieni optymistycznie i uważają, że zdecydowanie warto poczekać na wyniki tych badań.