الأسبوع الماضي - من الاثنين 27 فبراير إلى الأربعاء 1 مارس - استضافت وكالة ناسا "ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050" في مقرها الرئيسي في واشنطن العاصمة. خلال العديد من العروض والخطب وحلقات النقاش ، شاركت وكالة ناسا خططها العديدة لمستقبل استكشاف الفضاء مع المجتمع الدولي.
وكان من بين أكثر هذه الطموح اقتراحًا لاستكشاف تيتان باستخدام مستكشف جوي وهبوط. بناءً على نجاح مهمة كاسيني هيجن التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، ستشمل هذه الخطة منطادًا يستكشف سطح تيتان من علو منخفض ، جنبًا إلى جنب مع المريخ باثفايندرعلى غرار المهمة التي من شأنها استكشاف السطح.
في نهاية المطاف ، سيكون الهدف من مهمة تيتان هو استكشاف البيئة الكيميائية العضوية الغنية للقمر ، مما يمثل فرصة فريدة للباحثين الكواكب. لبعض الوقت ، فهم العلماء أن سطح وجو تيتان لديهم وفرة من المركبات العضوية وجميع كيمياء البريبايوتك الضرورية للحياة لكي تعمل.
ترأس العرض الذي كان بعنوان "التنقل الجوي: مفتاح استكشاف التنوع الكيميائي الغني لتيتان" رالف لورينز من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، وشارك في رئاسته إليزابيث تيرتل (من جون هوبكنز APL) وجيسون بارنز من قسم الفيزياء في جامعة ايداهو. كما أوضح Turtle لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني ، يقدم Titan بعض الفرص المثيرة لمهمة الجيل التالي:
"تيتان له أهمية خاصة لأن الكيمياء العضوية الوفيرة والمعقدة يمكن أن تعلمنا عن التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تحدث هنا على الأرض (وأماكن أخرى؟) مما يؤدي إلى تطور الحياة. علاوة على ذلك ، لا يمتلك تيتان محيطًا داخليًا من الماء السائل فحسب ، بل ستكون هناك أيضًا فرصًا لخلط المواد العضوية مع الماء السائل على سطح تيتان ، على سبيل المثال فوهات الارتطام وربما ثورات البراكين البركانية. وبطبيعة الحال ، فإن الجمع بين المواد العضوية والمياه السائلة يزيد من الإمكانات الفلكية. "
لهذا السبب ، كان استكشاف تيتان هدفًا علميًا لعقود. السؤال الوحيد هو أفضل طريقة لاستكشاف بيئة تيتان الفريدة. خلال الاستطلاعات العقدية السابقة - مثل مجموعة عمل استراتيجية الحملة (CSWG) حول الكيمياء الحيوية في النظام الشمسي الخارجي ، والتي كان لورينز مساهمًا فيها - اقترحت أن مركبة جوية متنقلة (مثل المنطاد أو المنطاد) ستكون جيدة - تتناسب مع المهمة.
ومع ذلك ، فإن هذه المركبات لن تكون قادرة على دراسة بحيرات الميثان التيتان ، والتي تعد واحدة من أكثر سحوبات القمر إثارة فيما يتعلق بالبحث عن كيمياء ما قبل الحيوية. ما هو أكثر من ذلك ، أن المركبة الجوية لن تكون قادرة على إجراء تحليل كيميائي للسطح في الموقع ، تمامًا مثل ما يفعله Mars Exploration Rover (الروح والفرصة و حب الاستطلاع) تم القيام به على كوكب المريخ - وبنتائج هائلة!
في الوقت نفسه ، درس لورينز وزملاؤه مفاهيم استكشاف بحار تيتان الهيدروكربونية - مثل كبسولة Titan Mare Explorer (TiME) المقترحة. كواحد من العديد من المتأهلين للتصفيات النهائية لمسابقة ناسا ديسكفري لعام 2010 ، دعا هذا المفهوم إلى نشر الروبوت البحري في تيتان في العقود المقبلة ، حيث سيدرس بحيرات الميثان لمعرفة المزيد عن دورة الميثان والبحث عن علامات الحياة العضوية.
في حين أن مثل هذا الاقتراح سيكون فعالًا من حيث التكلفة ويوفر بعض الفرص المثيرة للغاية للبحث ، إلا أنه يحتوي أيضًا على بعض القيود. على سبيل المثال ، خلال 2020 - 2030 ، سيشهد نصف الكرة الشمالي لتيتان موسم الشتاء ؛ عند هذه النقطة ، سيجعل سمك الغلاف الجوي من الاتصالات المباشرة مع الأرض ومنظر الأرض مستحيلاً. علاوة على ذلك ، ستحول المركبة البحرية دون استكشاف أسطح تيتان البرية.
تقدم هذه بعض الاحتمالات الأكثر احتمالًا لدراسة التطور الكيميائي المتقدم لتيتان ، بما في ذلك رمال تيتان الرملية. كمنطقة تعصف بها الرياح ، من المحتمل أن تحتوي هذه المنطقة على مواد مودعة من جميع أنحاء تيتان وقد تحتوي أيضًا على مواد معدلة مائيًا. مثل المريخ باثفايندر تم اختيار موقع الهبوط حتى يتمكن من جمع عينات من منطقة واسعة ، مثل الموقع الذي سيكون موقعًا مثاليًا للهبوط.
على هذا النحو ، دافع لورينز وزملاؤه عن نوع المهمة التي تم التعبير عنها في دراسة Flagship لعام 2007 ، والتي دعت إلى بالون مونتغولفيير للاستكشاف الإقليمي وهبوط يشبه Pathfinder. سيوفر هذا الفرصة لإجراء التصوير السطحي في قرارات مستحيلة من المدار (بسبب الغلاف الجوي السميك) بالإضافة إلى فحص كيمياء السطح والهيكل الداخلي للقمر.
لذا بينما يجمع البالون بيانات جغرافية عالية الدقة للقمر ، يمكن للهبوط إجراء مسوحات زلزالية تميز سمك الجليد فوق المحيط المائي الداخلي لتيتان. ومع ذلك ، ستكون مهمة الهبوط محدودة من حيث النطاق ، ويطرح سطح تيتان مشاكل في التنقل. هذا من شأنه أن يجعل العديد من الهبوط ، أو هبوط قابل للنقل ، الخيار الأكثر طلبًا.
قال السلاحف: "الأهداف المحتملة تشمل المناطق التي يمكننا قياس المواد السطحية الصلبة ، والتي لا يزال تركيبها غير معروف جيدًا ، رمال تيتان الرملية ، على سبيل المثال". "يلزم إجراء تحليل تفصيلي في الموقع لتحديد تكوينها. كما أن البحيرات والبحار مثيرة للاهتمام ؛ ومع ذلك ، في المدى القريب (ستصل المهام في 2030s) سيكون معظمها في الظلام في فصل الشتاء. لذا ، من المحتمل أن يضطر استكشافهم إلى الانتظار حتى أربعينيات القرن الماضي ".
سيستفيد مفهوم المهمة هذا أيضًا من العديد من التطورات التكنولوجية التي تم تحقيقها في السنوات الأخيرة. كما أوضح لورينز أثناء العرض التقديمي:
"إن الحركة الثقيلة في الهواء في تيتان هي في الواقع عالية الكفاءة ، علاوة على ذلك ، التحسينات في الطائرات ذاتية الحكم في العقدين منذ أن جعلت CSWG مثل هذا الاستكشاف واقعيًا. إن العديد من مركبات الهبوط في الموقع التي يتم تسليمها بواسطة طائرة جوية مثل طائرة أو مركبة هبوط ذات حركة جوية للوصول إلى مواقع متعددة ، ستوفر القدرة العلمية الأكثر رواجًا ، وذات صلة وثيقة بموضوعات الأصول والعمل والحياة. "
ستقدم لورنز وتيرتل وبارنز هذه النتائج أيضًا في مؤتمر علوم القمر والكواكب الثامن والأربعين القادم - والذي سيعقد من 20 إلى 24 مارس في وودلاندز ، تكساس. وسينضم إليهم أعضاء إضافيون في جامعة جونز هوبكنز وجامعة أيداهو ، بالإضافة إلى أعضاء من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا ، وجامعة ولاية بنسلفانيا ، وهوني بي روبوتيكس.
ومع ذلك ، ومع معالجة بعض التحديات الإضافية التي لم تثر في ورشة عمل رؤية 2050 ، فسوف يقدمون فكرة طفيفة على فكرتهم. بدلاً من بالون والعديد من الهبوط ، سيقدمون مفهوم المهمة التي تنطوي على qaudcopter "اليعسوب". ستستطيع هذه المركبة ذات الأربعة دوارات الاستفادة من الغلاف الجوي السميك لتيتان والجاذبية المنخفضة للحصول على عينات وتحديد تكوين السطح في إعدادات جيولوجية متعددة.
يتضمن هذا المفهوم أيضًا الكثير من التطورات الحديثة في التكنولوجيا ، والتي تشمل إلكترونيات التحكم الحديثة والتقدم في تصميمات المركبات الجوية بدون طيار التجارية (UAV). علاوة على ذلك ، سوف تتخلص كوادكوبتر من عمليات إعادة التسخين التي تعمل بالطاقة الكيميائية ويمكن أن تزود بالطاقة بين الرحلات ، مما يمنحها عمرًا أطول بكثير.
من المؤكد أن هذه المفاهيم وغيرها لاستكشاف قمر زحل تيتان ستكتسب قوة جذب في السنوات القادمة. بالنظر إلى العديد من الألغاز المحبوسة في هذا العالم - بما في ذلك وفرة الجليد المائي ، وكيمياء البريبايوتك ، ودورة الميثان ، والمحيطات تحت السطحية التي من المحتمل أن تكون بيئة ما قبل البكتيرية - فمن المؤكد أنها هدف شائع للبحث العلمي.
