Artistieke illustratie van NASA's Dragonfly rotorcraft-lander, die zal profiteren van de dichte atmosfeer en lage zwaartekracht om de maan van Saturnus te verkennen, Titan. NASA/JHU-APL

NASA heeft aangekondigd dat het een ruimtesonde genaamd Dragonfly zal lanceren op een ambitieuze missie naar Saturnusmaan Titan, waarin een robotachtige rotorcraft-lander rond het oppervlak van Titan zal vliegen en op verschillende plaatsen zal landen. Als onderdeel van zijn verkennende missie, de Dragonfly-ruimtesonde gaat op zoek naar sporen van chemische processen die lijken op degene die tot leven op aarde hebben geleid, naast het verzamelen van andere informatie over het oppervlak en de atmosfeer van de maan.

Dragonfly wordt gelanceerd in 2026 en arriveert bij Titan, dat is 886 miljoen mijl (1,4 miljard kilometer) van de zon, in 2034. Als het er eenmaal is, de ruimtesonde - die ongeveer zo groot is als de Spirit and Opportunity Mars-rovers van het ruimteagentschap - zal zijn acht rotors inschakelen en door Titan's dichte, wazige sfeer, dat is ongeveer vier keer de dichtheid van de aarde, en verken het nog steeds mysterieuze oppervlak.

Titan, de grootste van de 62 manen van Saturnus en een goede tweede in grootte in ons zonnestelsel naast de maan Ganymedes van Jupiter, heeft een straal van ongeveer 1, 600 mijl (2, 475 kilometer), waardoor het ongeveer 50 procent breder is dan de maan van de aarde. Maar het is niet alleen de grootte van Titan die het een lange tijd een fascinatie voor wetenschappers heeft gemaakt.

Titan is ook de enige maan in het zonnestelsel met een grote atmosfeer, en het is de enige plek in het zonnestelsel naast de aarde waarvan bekend is dat er vloeibare rivieren zijn, meren en zeeën op het oppervlak. Hoewel deze laatste bestaan ​​uit vloeibare koolwaterstoffen zoals methaan en ethaan, Er wordt ook aangenomen dat Titan een ondergrondse oceaan van water 35 tot 50 mijl (55 tot 80 kilometer) onder zijn ijzige oppervlak heeft die mogelijk een vorm van leven heeft herbergd, of kan het nog steeds bevatten. Als daar leven is, het zou extreem winterhard zijn geweest om te overleven in Titan's brutaal koude oppervlaktetemperatuur van min 290 graden Fahrenheit (min 179 graden Celsius).

De dikke atmosfeer van Titan bestaat voor ongeveer 95 procent uit stikstof, terwijl de rest voornamelijk uit methaan bestaat. Dat zorgt voor een dikke, oranjekleurige waas die over het maanoppervlak hangt, waardoor het moeilijk is om vanaf de aarde te observeren. Veel van wat we weten komt van het Huygens-ruimtevaartuig van de European Space Agency, die op Titan landde en in 2005 72 minuten lang gegevens doorstuurde, en van NASA's Cassini-sonde, die tussen 2005 en 2017 meerdere keren langs Titan vloog. (Huygens was eigenlijk verbonden aan Cassini voor de zevenjarige reis naar de omgeving van Titan.)

"Het is moeilijk om je een opwindender wetenschappelijke missie voor te stellen dan een nucleair aangedreven helikopter op een reis van maximaal acht jaar van verkenning van een nieuwe wereld, " zegt Dale Skran, voorzitter van het uitvoerend comité van de National Space Society, een non-profitorganisatie die pleit voor de verkenning en kolonisatie van de ruimte.

Dragonfly's vluchtvoordeel

Wetenschappers zijn vooral enthousiast over het vermogen van Dragonfly om te vliegen in plaats van over de grond te kruipen. In tegenstelling tot Mars, waar NASA ook van plan is een kleine robothelikopter te testen met grote, hogesnelheidsbladen in 2020, De atmosfeer van Titan is dik genoeg om Dragonfly in staat te stellen op te stijgen met relatief kleine rotoren, en in staat om een ​​grotere lading over langere afstanden te vervoeren dan de experimentele helikopter die naar Mars wordt gestuurd. Er wordt verwacht dat het meer dan 108 mijl (175 kilometer) zal afleggen tijdens zijn bijna drie jaar durende missie op Titan. Het vliegt in korte sprongen van maximaal vijf minuten per keer.

"Vlucht stelt ons in staat om de lander in korte tijd over veel grotere afstanden te verplaatsen dan een traditionele rover, waardoor we Titan efficiënter kunnen verkennen, "Jason Soderblom, een onderzoeker bij het Departement Aarde, Atmospheric and Planetary Sciences aan het Massachusetts Institute of Technology en een van Dragonfly's mede-onderzoekers, legt het uit in een e-mail.

Curt Niebur, New Frontiers programma wetenschapper voor NASA, legt via e-mail uit dat het ontwerp van Dragonfly fundamenteel verschilt van de Mars-helikopter. "Niet alleen omdat de atmosfeer van Titan en Mars zo verschillend is, maar omdat het verschillende voertuigen zijn, " zegt hij. "De Mars-helikopter is een kortstondige technologiedemonstratie zonder wetenschappelijke lading. Dragonfly is een op zichzelf staand ruimtevaartuig ontworpen om een ​​wetenschappelijke missie met hoge autonomie na te streven. Het is als het vergelijken van een zelfrijdende auto en een elektrische scooter:beide hebben wielen, maar ze hebben heel verschillende doeleinden en daarom heel verschillende ontwerpen."

De geologie van Titan

De onderzoekers die aan Dragonfly werken, zijn enthousiast over de mogelijkheid om de vele mysteries van de gigantische maan te onderzoeken. "Ik kijk ernaar uit dat Dragonfly ons eindelijk gedetailleerde antwoorden geeft over het oppervlak van Titan op kleine schaal. Niet alleen de samenstelling, maar ook de geologie, " legt Neibur uit. "Om ons te vertellen over de complexe organische materialen die daar aanwezig zijn, en hoe ze met elkaar omgaan, en geeft ons ook een goed beeld van oppervlaktekenmerken zoals duinen en de Selk-krater. Cassini heeft ons op grote schaal (tientallen mijlen, bijvoorbeeld), maar er gaat niets boven naar de oppervlakte komen en je handen en voeten erin graven, bij wijze van spreken."

"Er is een overvloed aan onbeantwoorde vragen over het oppervlak van Titan, "Soderblom zegt. "Een fundamentele vraag die we nog moeten beantwoorden, is wat de samenstelling is van de belangrijkste geologische eenheden van Titan, of als het waterijsgesteente ergens op Titan wordt blootgelegd of als het is begraven onder organische smurrie. Dit komt omdat de atmosfeer van Titan het oppervlak op de meeste golflengten verduistert, het beperken van ons vermogen om traditionele teledetectietechnieken te gebruiken om de oppervlaktesamenstelling te bestuderen."

Dragonfly's onderzoek van het oppervlak van Titan kan ook inzichten opleveren over de atmosfeer van de maan. "De organische stoffen op het oppervlak van Titan zijn allemaal gemaakt in de atmosfeer, " legt Sarah Horst uit, een assistent-professor aan de School of Earth and Planetary Sciences aan de Johns Hopkins University, die ook een onderzoeker op het project is. "Dus het begrijpen van de samenstelling van de complexe organische stoffen die we aan de oppervlakte vinden, zal ons in staat stellen om ons begrip van niet alleen de processen die aan de oppervlakte plaatsvinden drastisch te verbeteren, maar ook de chemie die in de atmosfeer plaatsvindt, " ze zegt.

"Dat, beurtelings, is belangrijk voor het begrijpen van de rol die atmosferen kunnen spelen in het ontstaan ​​of de evolutie van het leven en helpt ons ook om erachter te komen welke soorten moleculen bewijs voor leven kunnen vormen wanneer we kijken naar observaties van verre atmosferen zoals die van exoplaneten, ' zegt Horst.

Dat is nu interessant

Hoewel Titan misschien de minst onherbergzame plek in het buitenste zonnestelsel is voor mensen, NSS's Skran ziet de maan nog steeds niet als een waarschijnlijke plek voor een menselijke kolonie, vanwege de extreme kou en gebrek aan kennis over het oppervlak. "Mars, orbitale nederzettingen met kunstmatige zwaartekracht, en zelfs wolkensteden die in de atmosfeer van Venus zweven, lijken betere initiële doelen voor nederzettingen, " hij zegt.