Dengan atmosfirnya yang padat dan kaya hidrokarbon, Titan telah menjadi subjek yang menarik selama beberapa dekade. Dan dengan kesuksesan itu Cassini-Huygens Misi, yang mulai mengeksplorasi Saturnus dan sistem bulan-bulannya kembali pada tahun 2004, ada banyak proposal di atas meja untuk misi tindak lanjut yang akan menjelajahi permukaan Titan dan lautan metana di kedalaman yang lebih besar.
Tantangan yang dihadirkan ini mengarah pada beberapa gagasan baru, mulai dari balon dan pendaratan hingga drone dan kapal selam mengambang. Tetapi itu adalah proposal untuk drone "Capung" oleh para peneliti di NASA JHUAPL yang tampaknya sangat penuh petualangan. Drone delapan bilah ini akan mampu lepas landas dan mendarat secara vertikal (VTOL), memungkinkannya untuk menjelajahi atmosfer dan permukaan Titan dalam beberapa dekade mendatang.
Konsep misi ini diusulkan oleh tim sains yang dipimpin oleh Elizabeth Turtle, seorang ilmuwan planet dari Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins milik NASA (JHUAPL). Kembali pada bulan Februari, konsep ini dipresentasikan pada "Planetary Science Vision 2050 Workshop" - yang berlangsung di kantor pusat NASA di Washington, DC - dan kembali pada akhir Maret di Lunar ke-48 dan Konferensi Planetary Science di The Woodlands, Texas.
Misi semacam itu, seperti yang dijelaskan Turtle kepada Space Magazine melalui email, tepat waktu dan perlu. Tidak hanya itu akan membangun banyak perkembangan baru dalam penjelajah robot (seperti Keingintahuan rover dan Pengorbit Cassini); tetapi di Titan, tidak ada kekurangan kesempatan untuk penelitian ilmiah. Seperti yang dia katakan:
“Titan adalah dunia lautan dengan sentuhan unik, yang merupakan kimia organik yang kaya dan kompleks yang terjadi di atmosfer dan di permukaannya. Kombinasi ini membuat Titan target yang sangat baik untuk mempelajari kelayakan planet. Salah satu pertanyaan besar tentang perkembangan kehidupan adalah bagaimana interaksi kimiawi mengarah pada proses biologis. Titan telah melakukan percobaan dalam kimia prebiotik selama jutaan tahun - rentang waktu yang mustahil untuk direproduksi di laboratorium - dan hasil percobaan ini ada di sana untuk dikumpulkan. "
Proposal mereka sebagian didasarkan pada Survei Decadal sebelumnya, seperti Kelompok Kerja Strategi Kampanye (CSWG) tentang Kimia Prebiotik di Tata Surya Luar. Survei ini menekankan bahwa kendaraan udara bergerak (yaitu pesawat terbang atau balon) sangat cocok untuk menjelajahi Titan. Tidak hanya Titan satu-satunya benda yang dikenal selain Bumi yang memiliki atmosfer padat dan kaya nitrogen - empat kali lebih padat dari Bumi - tetapi gravitasinya juga sekitar 1/7 dari Bumi.
Namun, balon dan kapal udara tidak akan dapat mempelajari danau metana Titan, yang merupakan salah satu yang paling menarik sejauh penelitian dalam kimia prebiotik berlangsung. Terlebih lagi, kendaraan udara tidak akan dapat melakukan analisis kimia permukaan secara in-situ, seperti apa yang dilakukan Mars Exploration Rovers (Semangat, Peluang dan Keingintahuan) telah dilakukan di Mars.
Dengan demikian, Turtle dan rekan-rekannya mulai mencari proposal yang mewakili yang terbaik dari kedua dunia - yaitu platform udara dan pendarat. Ini adalah asal-usul konsep Dragonfly.
"Beberapa metode berbeda telah dipertimbangkan untuk eksplorasi udara in-situ Titan (helikopter, berbagai jenis balon, pesawat terbang)," kata Turtle. “Dragonfly memanfaatkan perkembangan terbaru dalam pesawat multi-rotor untuk memberikan mobilitas udara bagi pendarat dengan muatan yang canggih. Karena Dragonfly akan dapat melakukan perjalanan jarak jauh - beberapa puluh kilometer pada suatu waktu, dan hingga beberapa ratus kilometer selama misi - adalah mungkin untuk melakukan pengukuran di beberapa lokasi dengan sejarah geologi yang sangat berbeda. "
Misi ini juga sesuai dengan konsep-konsep yang Turtle dan rekan-rekannya - yang meliputi Ralph Lorenz (juga dari JHUAPL), Pelatih Melissa dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard, dan Jason Barnes dari Universitas Idaho - telah menjelajah selama bertahun-tahun. Di masa lalu, mereka mengusulkan konsep misi yang akan menggabungkan balon gaya Montgolfière dengan pendarat mirip Pathfinder. Sedangkan balon akan menjelajahi Titan dari ketinggian rendah, pendarat akan menjelajahi permukaan dari dekat.
Dengan Lunar ke-48 dan Planetary Science Conference, mereka secara resmi meluncurkan konsep "Capung" mereka, yang menyerukan qaudcopter untuk melakukan studi udara dan permukaan. Kendaraan empat rotor ini, demikian dikatakannya, akan dapat memanfaatkan atmosfer tebal Titan dan gravitasi rendah untuk mendapatkan sampel dan menentukan komposisi permukaan dalam berbagai pengaturan geologis.
Dalam iterasi terbarunya, Dragonfly menggabungkan delapan rotor (dua diposisikan di masing-masing dari empat sudutnya) untuk mencapai dan mempertahankan penerbangan. Mirip seperti Keingintahuan dan akan datang Mars 2020 penemu, Capung akan didukung oleh Multisission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG). Sistem ini menggunakan panas yang dihasilkan oleh peluruhan plutonium-238 untuk menghasilkan listrik, dan dapat mempertahankan misi robot selama bertahun-tahun.
Desain ini, kata Turtle, akan menawarkan para ilmuwan platform in-situ yang ideal untuk mempelajari lingkungan Titan:
“Capung akan dapat mengukur detail komposisi material permukaan yang berbeda, yang akan menunjukkan seberapa jauh kimia organik telah berkembang di lingkungan yang berbeda. Pengukuran ini juga bisa mengungkapkan tanda tangan kimiawi kehidupan berbasis air (seperti itu di Bumi) atau bahkan kehidupan berbasis hidrokarbon, jika ada di Titan. Dragonfly juga akan mempelajari atmosfer, permukaan, dan sub-permukaan Titan untuk memahami aktivitas geologis saat ini, bagaimana material diangkut, dan kemungkinan pertukaran bahan organik antara permukaan dan lautan air interior. "
Konsep ini menggabungkan banyak kemajuan terbaru dalam teknologi, yang meliputi elektronik kontrol modern dan kemajuan dalam desain kendaraan udara tak berawak komersial (UAV). Di atas semua itu, Dragonfly akan menghilangkan dengan retrorockets bertenaga kimia dan bisa power-up antara penerbangan, memberikan umur yang berpotensi lebih lama.
"Dan sekarang adalah waktu yang tepat," kata Turtle, "karena kita dapat membangun apa yang telah kita pelajari dari misi Cassini-Huygens untuk mengambil langkah selanjutnya dalam eksplorasi Titan."
Saat ini, Jet Propulsion Laboratory NASA sedang mengembangkan konsep serupa. Dikenal sebagai Helikopter Mars "Scout", untuk digunakan di Mars, drone udara ini diharapkan akan diluncurkan di atas kapal. Mars 2020 misi. Dalam hal ini, desain membutuhkan dua rotor kontra-putar koaksial, yang akan memberikan rasio dorong-ke-berat terbaik di atmosfer Mars yang tipis.
Platform VTOL semacam ini bisa menjadi andalan dalam beberapa dekade mendatang, di mana misi jangka panjang yang melibatkan badan yang memiliki atmosfer diperlukan. Antara Mars dan Titan, drone udara semacam itu dapat melompat dari satu area ke area berikutnya, mendapatkan sampel untuk analisis in-situ dan menggabungkan studi permukaan dengan pembacaan atmosfer di berbagai ketinggian untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang planet ini.
