Helikopter a Titánra
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2019.07.23 07:15.)

A NASA a jelöltek közül a Dragonfly küldetést választotta a New Frontiers sorozat következő tagjának. A drón 2034-től a Szaturnusz legnagyobb holdjának légkörében röpködhet.

A Titán átlátszatlan légköre és az alatta rejtőző jéghideg felszín, amelyen a metán a víz földi körforgásához hasonló ciklust mutat, amellett az élet potenciális alkotóelemei is jelen vannak – víz, szerves molekulák és némi energia – eddig is izgalmas célpontot jelentett a kutatások számára. A NASA mostani döntésének köszönhetően a harmincas években az óriáshold újabb titkaira derülhet fény.

A Dragonfly a Titán felszínén. (Fantáziarajz: Johns Hopkins APL)

A Dragonfly (magyarul: szitakötő) tekintélyes méretű (a Curiosityhez hasonló) drón lesz, amelyet nyolc rotorral szerelnek fel. Az eszköz 2026-ban indulhat nyolc évig tartó útjára, majd 2034-ben szállhat le a Titán valamelyik homokdűnéjére. Onnan kiindulva felderítő repülések tucatjait hajtja majd végre, melyek során először a dűnéket alkotó, szerves anyagot is tartalmazó szemcséket vizsgálja. Később távolabbra repülve megközelíti a Selk-krátert, amely egy 80 km átmérőjű, ősi, becsapódási kráter, amelynek létrejöttekor a felszabaduló hő megolvaszthatta a vízjeget, amelybe szerves molekulák keveredhettek. A Dragonfly ennek a folyamatnak keresi a nyomait.

Érdekesség, hogy (ha sikerül a tervezett menetrendet tartani, akkor) a Dragonfly pontosan egy titáni (szaturnuszi) évvel, azaz 29,5 földi évvel az ESA Huygens-szondája után szállhat le a holdra, amely az első bepillantást engedte az ottani felszíni viszonyokba.

Az ESA Huygens szondája 2005. január 14-én szállt le a Titánra. A hold sárgásbarna légkörén keresztül 147 percig tartó ereszkedése közben változatos tájat örökített meg, hegyekkel, síkságokkal és folyóvölgyek rendszerével. (Kép: ESA / NASA / JPL / Univ. of Arizona)

A Dragonfly, akárcsak a Huygens, akkor száll le, amikor a Titán északi félgömbjén tél lesz. Fontosabb, hogy akkor az északi félgömb tóvidékéről nem lesz közvetlen rálátása a Földre, márpedig a Dragonflynak közvetlenül kell a Földdel kommunikálnia (ellentétben a Huygensszel, amelynek az adását a Cassini továbbította). Ezért leszállását a Titán egyenlítői vidékén, a Shangri-la dűnemezőre tervezik.

A Dragonfly majdani leszállóhelyének kijelöléséhez a Cassini-szonda közeli infravörösben készített térképe adhat támpontot. A hold egyenlítője mentén látható sötét foltok kiterjedt dűnemezők. (Kép: NASA / JPL / Space Science Institute)

A Dragonflynak nemcsak a mérete, hanem a műszerezettsége is hasonló lesz a Curiosityéhez. Minthogy nem gurul, hanem repül, ezért sokkal nagyobb távolságok megtételére lesz képes – 2,7 évre tervezett alapküldetése alatt 175 kilométert tesz meg, ami kétszerese az összes eddigi marsjáró által együttesen megtett távolságnak. A tervek szerint a Dragonfly fedélzetén a következő műszerek kapnak helyet.

• Lefelé és vízszintesen, a látóhatár felé néző kamerák.
• Tömegspektrométer (a Curiosityéhez hasonló), amely belefúr a talajba, ahonnan anyagot szippant egy tartályba, méréseket végez a mintán, majd kiégeti azt, és gázkromatográffal figyeli a felszabaduló gázokat.
• Neutronaktivációs gamma-spektrométer a felszín összetételének átfogó mérésére. A hasonló műszerek általában a kozmikus sugárzás neutronjai által aktivált anyagokat vizsgálják, a Titán légköre azonban túl sűrű ahhoz, hogy a kozmikus sugárzás a felszínig hatoljon, ezért a Dragonfly műszere maga állítja elő az aktiváló neutronokat.
• Meteorológiai szenzorok a szél és az egyéb légköri és felszíni paraméterek mérésére.
• Szeizmométer a Titán rengéseinek észlelésére, amelyek alapján megpróbálják a hold belső szerkezetét meghatározni.

A Titán egén repülő Dragonfly. (Fantáziarajz: Johns Hopkins APL)

A Titán nagy távolsága miatt a Dragonflynak nagyfokú önállóságra, autonóm működésre lesz szüksége. A hold légköre négyszer sűrűbb a földinél, a felszíni gravitáció viszont hétszer gyengébb, ezért a repülés viszonylag könnyű lesz. Mivel a Titán légköre átlátszatlan, az odaérkező kevés napfénynek is csak kis részét engedi át, ezért Dragonfly energiaellátását többcélú radioizotópos termoelektromos generátorral (RTG) biztosítják. A drónt akkumulátorokkal is felszerelik, amelyeket az RTG a nyolc földi napig tartó éjszaka alatt feltölt, így nappal több energiával gazdálkodhat az eszköz. Egyes repülései során várhatóan 8 kilométer tud megtenni.

A gyenge gravitáció és a sűrű légkör nemcsak a repülést, hanem a leszállást is megkönnyíti. A gyenge gravitáció miatt a légkör kiterjedt, ezért a légköri belépés 1100 km magasságban kezdődik. Fő ejtőernyője 4 km magasban nyílik ki, majd 1 km magasságban ezt ledobják, és kinyitnak egy kisebb ernyőt, hogy ne nyúljék túl hosszúra a leszállás folyamata. Egy idő után a Dragonfly megkezdi önálló működését, megszabadul a második ejtőernyőtől is, és helikopterként közelíti meg a kijelölt leszállóhelyet, amint az a NASA animációján látható.

A Dragonfly leszállását és működését bemutató rövid animáció. (Forrás: NASA Video, YouTube)