Investigadores del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de Penn State son parte de un equipo dirigido por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins, cuya propuesta de un helicóptero revolucionario para investigar la luna más grande de Saturno, Titán, ha sido seleccionado por la NASA como uno de los dos finalistas para la próxima misión New Frontiers de la agencia.

Libélula, un módulo de aterrizaje multirrotor similar a un dron, aprovecharía la atmósfera densa de Titán (cuatro veces más densa que la atmósfera de la Tierra) y la baja gravedad (una séptima parte de la de la Tierra) para volar entre sitios de aterrizaje muy espaciados en la superficie de Titán. En cada lugar de aterrizaje, Dragonfly emplearía un conjunto de instrumentos científicos para investigar la química orgánica y la habitabilidad de Titán; monitorear las condiciones atmosféricas y de la superficie; imágenes de accidentes geográficos para investigar procesos geológicos; y realizar estudios sísmicos.

El equipo de investigación de Penn State, dirigido por el profesor asociado Jack Langelaan e incluido el profesor asociado Sven Schmitz y el profesor asistente José Palacios, es responsable de cinco áreas del desarrollo del concepto:diseño y análisis del rotor, desarrollo de la ley de control de vuelo de helicópteros, desarrollo de banco de pruebas de helicópteros a escala, soporte de pruebas en tierra, y evaluación de la performance de vuelo. Los tres profesores son parte del Centro de Excelencia de Investigación de Elevación Vertical de Penn State, uno de los tres centros de investigación nacionales dedicados a la investigación de ascensores verticales y de alas giratorias.

"Estamos tremendamente emocionados y orgullosos de ser parte del equipo Dragonfly, ", dijo Langelaan." El entorno de Titán es ideal para volar, y la movilidad de un vehículo de vuelo dará a los científicos planetarios acceso a un área amplia de Titán, dejándonos ver variaciones en la geología, geoquímica superficial y subsuperficial y condiciones atmosféricas ".

El equipo de Penn State ya ha construido un vehículo de prueba de ingeniería a media escala y ha realizado varias pruebas de vuelo. Este vehículo está diseñado para ser fácilmente reconfigurable y se utilizará para desarrollar y probar algoritmos de control de vuelo y examinar los efectos de los cambios de diseño del vehículo en el rendimiento del vuelo.

La configuración de quadcopter dual de Dragonfly (cuatro pares de rotores apilados) proporciona un excelente control del vehículo, así como redundancia:el vehículo puede volar incluso si algunos rotores fallan. Dado que la energía solar no está disponible debido a la distancia de Titán al sol y su densidad, atmósfera brumosa, Dragonfly usaría un generador termoeléctrico de radioisótopos de misiones múltiples (MMRTG), como el rover Curiosity en Marte, para alimentar sus sistemas. El MMRTG recargaría una batería de vuelo durante la noche de Titán, y permite que Dragonfly vuele decenas de millas con cada carga.

"Estamos usando tecnologías desarrolladas para drones que vuelan aquí en la Tierra y modificándolas para que podamos habilitar misiones científicas en diferentes planetas. ¡Eso es lo más genial que se pone!" —dijo Langelaan. "También estamos utilizando técnicas computacionales que se están desarrollando para ayudar a diseñar parques de turbinas eólicas para modelar la atmósfera de Titán:esto nos ayudará a desarrollar y probar los sistemas de control de vuelo. Y también estamos desarrollando y probando métodos para proteger el vehículo del ambiente frío de Titán. . "

Los dos finalistas de la misión:la libélula dirigida por APL, y el Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) dirigido por la Universidad de Cornell y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, recibirán fondos en 2018 para desarrollar y madurar sus conceptos. La NASA planea seleccionar una de estas investigaciones en la primavera de 2019 para continuar con las siguientes fases de la misión.

Si se selecciona, Dragonfly tendría un lanzamiento de misión planificado a mediados de la década de 2020 con un aterrizaje objetivo en 2034. La misión en Titán duraría más de dos años y medio.

La misión seleccionada será la cuarta en la cartera de Nuevas Fronteras de la NASA, una serie de investigaciones científicas planetarias dirigidas por investigadores principales que caen dentro de un límite de costos de desarrollo de aproximadamente $ 850 millones.