Onderzoekers van het Penn State Department of Aerospace Engineering maken deel uit van een team onder leiding van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), wiens voorstel voor een revolutionair draagschroefvliegtuig om de grootste maan van Saturnus te onderzoeken, Titan, is door NASA geselecteerd als een van de twee finalisten voor de volgende New Frontiers-missie van het bureau.

Libel, een drone-achtige multi-rotor lander, zou profiteren van de dichte atmosfeer van Titan (vier keer dichter dan de atmosfeer van de aarde) en de lage zwaartekracht (een zevende van die van de aarde) om tussen ver uit elkaar liggende landingsplaatsen op het oppervlak van Titan te vliegen. Op elke landingsplaats Dragonfly zou een reeks wetenschappelijke instrumenten gebruiken om de organische chemie en bewoonbaarheid van Titan te onderzoeken; atmosferische en oppervlaktecondities bewaken; afbeelding landvormen om geologische processen te onderzoeken; en seismisch onderzoek uit te voeren.

Het onderzoeksteam van Penn State, onder leiding van universitair hoofddocent Jack Langelaan en met inbegrip van universitair hoofddocent Sven Schmitz en universitair docent Jose Palacios, is verantwoordelijk voor vijf gebieden van de conceptontwikkeling:rotorontwerp en -analyse, helikoptervlucht-controle-wet ontwikkeling, geschaalde helikoptertestbed ontwikkeling, ondersteuning voor grondtesten, en vluchtprestatiebeoordeling. Alle drie de professoren maken deel uit van het Penn State Vertical Lift Research Center of Excellence, een van de drie nationale onderzoekscentra die zich toeleggen op onderzoek naar draaivleugels en verticale liften.

"We zijn enorm opgewonden en trots om deel uit te maken van het Dragonfly-team, "zei Langelaan. "De omgeving van Titan is ideaal om te vliegen, en de mobiliteit van een vliegvoertuig zal planetaire wetenschappers toegang geven tot een breed gebied van Titan, laat ons variaties in de geologie zien, oppervlakte- en ondergrondse geochemie en atmosferische omstandigheden."

Het Penn State-team heeft al een technisch testvoertuig op halve schaal gebouwd en verschillende vliegtests uitgevoerd. Dit voertuig is ontworpen om gemakkelijk herconfigureerbaar te zijn en zal worden gebruikt om algoritmen voor vluchtbesturing te ontwikkelen en te testen en om de effecten van wijzigingen in het voertuigontwerp op de vliegprestaties te onderzoeken.

Dragonfly's dubbele quadcopter (vier paar gestapelde rotors) configuratie biedt uitstekende controle over het voertuig, evenals redundantie - het voertuig kan vliegen, zelfs als sommige rotoren falen. Aangezien zonne-energie niet beschikbaar is vanwege de afstand van Titan tot de zon en zijn dichtheid, wazige sfeer, Dragonfly zou een Multi-Mission Radio-isotope Thermo-elektrische Generator (MMRTG) gebruiken, zoals de rover Curiosity op Mars, om zijn systemen van stroom te voorzien. De MMRTG zou een vliegbatterij opladen tijdens Titan's nacht, en laat Dragonfly tientallen mijlen vliegen op elke lading.

"We gebruiken technologieën die zijn ontwikkeld voor drones die hier op aarde vliegen en passen ze aan zodat we wetenschappelijke missies op verschillende planeten mogelijk kunnen maken. Dat is zo cool als het maar kan!" zei Langelaan. "We gebruiken ook computationele technieken die worden ontwikkeld om windturbineparken te helpen ontwerpen om de atmosfeer van Titan te modelleren:dit zal ons helpen de vluchtcontrolesystemen te ontwikkelen en te testen. En we ontwikkelen en testen ook methoden om het voertuig te beschermen tegen de koude omgeving van Titan ."

De twee missiefinalisten - de door APL geleide Dragonfly, en de Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) onder leiding van Cornell University en NASA Goddard Space Flight Center - zullen in 2018 financiering ontvangen om hun concepten verder te ontwikkelen en te rijpen. NASA is van plan om in het voorjaar van 2019 een van deze onderzoeken te selecteren om door te gaan naar de volgende missiefasen.

Indien geselecteerd, Dragonfly zou een geplande missie lanceren in het midden van de jaren 2020 met een doellanding in 2034. De missie op Titan zou meer dan twee en een half jaar duren.

De geselecteerde missie wordt de vierde in NASA's New Frontiers-portfolio, een reeks van door de hoofdonderzoeker geleide planetaire wetenschappelijke onderzoeken die vallen onder een ontwikkelingskostenplafond van ongeveer $ 850 miljoen.