La semana pasada, del lunes 27 de febrero al miércoles 1 de marzo, la NASA organizó el "Taller de Visión de la Ciencia Planetaria 2050" en su sede en Washington, DC. En el curso de las numerosas presentaciones, discursos y paneles de discusión, la NASA compartió sus muchos planes para el futuro de la exploración espacial con la comunidad internacional.
Entre los más ambiciosos de estos se encontraba una propuesta para explorar Titán utilizando un explorador aéreo y un módulo de aterrizaje. Sobre la base del éxito de la misión Cassini-Huygen de la ESA, este plan involucraría un globo que exploraría la superficie de Titán desde baja altitud, junto con un Mars Pathfinderestilo de misión que exploraría la superficie.
En última instancia, el objetivo de una misión a Titán sería explorar el rico entorno químico orgánico que tiene la luna, lo que presenta una oportunidad única para los investigadores planetarios. Durante algún tiempo, los científicos han entendido que la superficie y la atmósfera de Titán tienen una gran cantidad de compuestos orgánicos y toda la química prebiótica necesaria para que la vida funcione.
La presentación, titulada "Movilidad aérea: la clave para explorar la rica diversidad química de Titán" fue presidida por Ralph Lorenz del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins y copresidida por Elizabeth Turtle (también de John Hopkins APL) y Jason Barnes de Departamento de Física de la Universidad de Idaho. Como Turtle explicó a Space Magazine por correo electrónico, Titan presenta algunas oportunidades emocionantes para una misión de próxima generación:
"Titán es de particular interés porque la química orgánica abundante y compleja puede enseñarnos sobre las interacciones químicas que podrían haber ocurrido aquí en la Tierra (¿y en otros lugares?) Que conducen al desarrollo de la vida. Además, Titán no solo tiene un océano interior de agua líquida, sino que también habrá oportunidades para que el material orgánico se mezcle con agua líquida en la superficie de Titán, por ejemplo, cráteres de impacto y posiblemente erupciones criovolcánicas. La combinación de material orgánico con agua líquida, por supuesto, aumenta el potencial astrobiológico ".
Por esta razón, la exploración de Titán ha sido un objetivo científico durante décadas. La única pregunta es cómo explorar mejor el entorno único de Titán. Durante encuestas de Decadal anteriores, como el Grupo de Trabajo de Estrategia de Campaña (CSWG) sobre Química Prebiótica en el Sistema Solar Exterior, del cual Lorenz contribuyó, sugirió que un vehículo aéreo móvil (como una aeronave o un globo) adecuado para la tarea.
Sin embargo, dichos vehículos no podrían estudiar los lagos de metano de Titán, que son uno de los sorteos más emocionantes de la luna en lo que respecta a la investigación en química prebiótica. Lo que es más, un vehículo aéreo no podría realizar un análisis químico in situ de la superficie, al igual que los Rovers de Exploración de Marte (Espíritu, oportunidad y Curiosidad) he estado haciendo en Marte, ¡y con resultados inmensos!
Al mismo tiempo, Lorenz y sus colegas examinaron conceptos para la exploración de los mares de hidrocarburos de Titán, como la propuesta cápsula Titan Mare Explorer (TiME). Como uno de los varios finalistas de la competencia Discovery 2010 de la NASA, este concepto requería el despliegue de un robot náutico en Titán en las próximas décadas, donde estudiaría sus lagos de metano para aprender más sobre el ciclo del metano y buscar signos de vida orgánica.
Si bien dicha propuesta sería rentable y presenta algunas oportunidades muy interesantes para la investigación, también tiene algunas limitaciones. Por ejemplo, durante las décadas de 2020 y 2030, el hemisferio norte de Titán experimentará su temporada de invierno; en ese punto, el grosor de su atmósfera hará que las comunicaciones directas a la Tierra y las vistas de la Tierra sean imposibles. Además de eso, un vehículo náutico impediría la exploración de las superficies terrestres de Titán.
Estos ofrecen algunas de las perspectivas más probables para estudiar la evolución química avanzada de Titán, incluidas las arenas de dunas de Titán. Como una región azotada por el viento, esta área probablemente tiene material depositado de todo Titán y también puede contener materiales acuosos alterados. Tanto como el Mars Pathfinder Se seleccionó el sitio de aterrizaje para que pudiera recolectar muestras de un área amplia, como la ubicación sería un sitio ideal para un módulo de aterrizaje.
Como tal, Lorenz y sus colegas abogaron por el tipo de misión que se articuló en el Estudio emblemático de 2007, que exigía un globo Montgolfière para exploración regional y un módulo de aterrizaje tipo Pathfinder. Esto proporcionaría la oportunidad de realizar imágenes de la superficie a resoluciones que son imposibles desde la órbita (debido a la atmósfera espesa), así como investigar la química de la superficie y la estructura interior de la luna.
Entonces, si bien el globo reuniría datos geográficos de alta resolución de la luna, el módulo de aterrizaje podría realizar estudios sismológicos que caracterizarían el espesor del hielo sobre el océano de agua interno de Titán. Sin embargo, una misión de aterrizaje sería limitada en términos de alcance, y la superficie de Titán presenta problemas de movilidad. Esto haría que múltiples aterrizadores, o un aterrizador reubicable, sea la opción más deseada.
"Los objetivos potenciales incluyen áreas donde podemos medir materiales de superficie sólida, cuya composición aún no se conoce bien, las arenas de dunas de Titán, por ejemplo", dijo Turtle. “Se requiere un análisis detallado in situ para determinar su composición. Los lagos y mares también son intrigantes; sin embargo, en el término más cercano (misiones que llegarán en la década de 2030), la mayoría de ellas estarán en la oscuridad invernal. Por lo tanto, explorarlos probablemente tendría que esperar hasta la década de 2040 ".
Este concepto de misión también aprovecharía varios avances tecnológicos que se han realizado en los últimos años. Como Lorenz explicó en el curso de la presentación:
“La movilidad más pesada que el aire en Titan es, de hecho, altamente eficiente, además, las mejoras en las aeronaves autónomas en las dos décadas transcurridas desde que el CSWG hace de esa exploración una perspectiva realista. Múltiples módulos de aterrizaje in situ entregados por un vehículo aéreo como un avión o un módulo de aterrizaje con movilidad aérea para acceder a múltiples sitios, proporcionarían la capacidad científica más deseable, altamente relevante para los temas de origen, trabajo y vida ".
Lorenz, Turtle y Barnes también presentarán estos hallazgos en la próxima 48ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria, que tendrá lugar del 20 al 24 de marzo en The Woodlands, Texas. Allí se les unirán miembros adicionales de la APL Johns Hopkins y la Universidad de Idaho, así como panelistas del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, la Universidad Estatal de Pensilvania y Honeybee Robotics.
Sin embargo, al abordar algunos desafíos adicionales que no se plantearon en el Taller de Visión 2050, presentarán un pequeño giro en su idea. En lugar de un globo y múltiples aterrizadores, presentarán un concepto de misión que involucra un qaudcopter "Libélula". Este vehículo de cuatro rotores podría aprovechar la atmósfera gruesa y la baja gravedad de Titán para obtener muestras y determinar la composición de la superficie en múltiples entornos geológicos.
Este concepto también incorpora muchos avances recientes en tecnología, que incluyen electrónica de control moderna y avances en diseños comerciales de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Además de eso, un quadcopter eliminaría los retrocohetes propulsados químicamente y podría encenderse entre vuelos, lo que le da una vida útil potencialmente mucho más larga.
Estos y otros conceptos para explorar la luna Titán de Saturno seguramente ganarán tracción en los próximos años. Dados los muchos misterios encerrados en este mundo, que incluye abundante hielo de agua, química prebiótica, un ciclo de metano y un océano subsuperficial que probablemente sea un entorno prebiótico, es sin duda un objetivo popular para la investigación científica.
