Con su atmósfera densa y rica en hidrocarburos, Titán ha sido un tema de interés durante muchas décadas. Y con el éxito de la misión Cassini-Huygens, 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 con mayor profundidad.

Los desafíos que esto presenta han dado lugar a algunas ideas bastante novedosas, que van desde globos y módulos de aterrizaje hasta drones flotantes y submarinos. Pero es la propuesta de un dron "Dragonfly" por parte de los investigadores del JHUAPL de la NASA lo que parece particularmente aventurero. Este dron de ocho palas sería capaz de despegar y aterrizar verticalmente (VTOL), permitiéndole explorar tanto la atmósfera como la superficie de Titán en las próximas décadas.

El concepto de misión fue propuesto por un equipo científico dirigido por Elizabeth Turtle, un científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins de la NASA (JHUAPL). En febrero, el concepto se presentó en el "Taller de Ciencia Planetaria Visión 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 Lunar y Planetaria en The Woodlands, Texas.

Tal misión como Turtle explicó a Universe Today por correo electrónico, es oportuno y necesario. 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 expresó:

"Titán es un mundo oceánico con un toque único, que es la química orgánica rica y compleja que ocurre en su atmósfera y en su superficie. Esta combinación convierte a Titán en 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. Titán ha estado realizando 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 ahí para ser recopilados ".

Su propuesta se basa en parte en encuestas decenales 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, un dirigible o un globo) sería muy adecuado para explorar Titán. Titán no solo es el único cuerpo conocido, además de la Tierra, que tiene un cuerpo denso, atmósfera rica en nitrógeno, cuatro veces más densa que la de la Tierra, pero su gravedad también es aproximadamente una séptima parte 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 de la química prebiótica. Y lo que es más, un vehículo aéreo no podría realizar análisis químicos in situ de la superficie, muy parecido a lo que los Mars Exploration Rovers (Spirit, Opportunity and Curiosity) han 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 multirrotor para proporcionar movilidad aérea para 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 pocos cientos de kilómetros en el transcurso de la misión, sería posible realizar mediciones en múltiples sitios con historias geológicas muy diferentes ".

Inicialmente, Turtle y sus colegas, que incluye a Ralph Lorenz (también de JHUAPL), Melissa Instructora del Centro de Vuelo Espacial Goddard, y Jason Barnes de la Universidad de Idaho - habían propuesto una misión que combinaría un globo estilo Montgolfière con un módulo de aterrizaje similar a Pathfinder. Mientras que el globo exploraría Titán desde una altitud baja, el módulo de aterrizaje exploraría la superficie de cerca.

Sin embargo, por la 48a Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria, habían hecho algunos ajustes a su idea. En lugar de un globo y varios módulos de aterrizaje, presentaron un concepto para un qaudcopter "Dragonfly" para realizar estudios aéreos y de superficie. Este vehículo de cuatro rotores, se argumentó, podría aprovechar la atmósfera espesa y la baja gravedad de Titán para obtener muestras y determinar la composición de la superficie en múltiples entornos geológicos.

En su última versión, el Dragonfly incorpora ocho rotores (dos colocados en cada una de sus cuatro esquinas) para lograr y mantener el vuelo. Al igual que el Curiosity y los próximos rovers Mars 2020, la libélula sería impulsada 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 Tortuga, 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, que mostraría cuánto ha progresado la química orgánica en diferentes entornos. Estas mediciones también podrían revelar firmas químicas de vida basada en agua (como la de la Tierra) o incluso vida basada en hidrocarburos. si alguno estaba presente en Titán. Dragonfly también estudiaría la atmósfera de Titán, superficie, y debajo de la superficie para comprender la actividad geológica actual, cómo se transportan los materiales, y la posibilidad de intercambio de material orgánico entre la superficie y el agua del océano interior ".

Este concepto incorpora muchos avances tecnológicos recientes, que incluyen electrónica de control moderna y avances en los diseños de vehículos aéreos no tripulados (UAV) comerciales. Además de eso, la Libélula acabaría con los retrocohetes de propulsión química y podría encenderse entre vuelos, dándole una vida útil potencialmente mucho más larga.

"Y ahora es el momento perfecto, "dice Tortuga, "porque podemos aprovechar lo que hemos aprendido de la misión Cassini-Huygens para dar los siguientes pasos en la exploración de Titán".

En la actualidad, El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA está desarrollando un concepto similar. Conocido como el "Explorador" del helicóptero de Marte, para usar en Marte, Se espera que este dron aéreo sea lanzado a bordo de la misión Mars 2020. En este caso, el diseño requiere dos rotores coaxiales contrarrotantes, lo que proporcionaría la mejor relación empuje / 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 de larga duración que involucren cuerpos que tengan atmósferas. Entre Marte y Titán, Dichos drones aéreos podrían saltar de un área a otra, obtención de muestras para análisis in situ y combinación de estudios de superficie con lecturas atmosféricas a diversas altitudes para obtener una imagen más completa del planeta.