Dengan suasananya yang padat dan kaya dengan hidrokarbon, Titan telah menjadi subjek minat selama beberapa dekad. Dan dengan kejayaan Cassini-Huygens misi, yang mula menjelajah Saturnus dan sistem bulannya pada tahun 2004, terdapat banyak cadangan di atas untuk misi susulan yang akan meneroka permukaan Titan dan lautan metana dengan lebih mendalam.
Tantangan yang dihadapi ini membawa kepada beberapa idea yang agak baru, mulai dari belon dan pendaratan hingga drone dan kapal selam terapung. Tetapi adalah cadangan untuk drone "Dragonfly" oleh para penyelidik di JHUAPL NASA yang nampaknya sangat berani. Drone lapan bilah ini mampu melakukan lepas landas dan mendarat secara menegak (VTOL), yang membolehkannya meneroka atmosfera dan permukaan Titan dalam beberapa dekad yang akan datang.
Konsep misi itu dicadangkan oleh pasukan sains yang diketuai oleh Elizabeth Turtle, seorang saintis planet dari Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins (JHUAPL) NASA. Kembali pada bulan Februari, konsep tersebut dipersembahkan di “Workshop Planetary Science Vision 2050” - yang berlangsung di ibu pejabat NASA di Washington, DC - dan sekali lagi pada akhir bulan Mac di Persidangan Ilmu Lunar dan Planet ke-48 di The Woodlands, Texas.
Misi seperti itu, seperti yang dijelaskan oleh Turtle kepada Space Magazine melalui e-mel, tepat pada masanya dan diperlukan. Ia tidak hanya akan membina banyak perkembangan terkini dalam penjelajah robot (seperti Rover ingin tahu dan juga Pengorbit Cassini); tetapi di Titan, tidak ada kekurangan peluang untuk penyelidikan ilmiah. Semasa dia meletakkannya:
"Titan adalah dunia lautan dengan sentuhan unik, iaitu kimia organik yang kaya dan kompleks yang berlaku di atmosfera dan di permukaannya. Gabungan ini menjadikan Titan sebagai sasaran yang sangat baik untuk mengkaji kebiasaan planet. Salah satu persoalan besar mengenai perkembangan kehidupan adalah bagaimana interaksi kimia menyebabkan proses biologi. Titan telah melakukan eksperimen dalam kimia prebiotik selama berjuta-juta tahun - skala masa yang mustahil untuk dihasilkan semula di makmal - dan hasil eksperimen ini masih perlu dikumpulkan. "
Cadangan mereka sebagian didasarkan pada Survei Dekadal sebelumnya, seperti Kelompok Kerja Strategi Kempen (CSWG) mengenai Kimia Prebiotik di Sistem Suria Luar. Tinjauan ini menekankan bahawa kenderaan udara bergerak (iaitu kapal terbang atau belon) sangat sesuai untuk menjelajahi Titan. Bukan hanya Titan satu-satunya badan yang dikenali selain Bumi yang mempunyai atmosfer yang padat dan kaya dengan nitrogen - empat kali lebih padat dari Bumi - tetapi graviti juga kira-kira 1/7 dari Bumi.
Walau bagaimanapun, belon dan kapal terbang tidak dapat mempelajari tasik metana Titan, yang merupakan salah satu tarikan paling menarik sejauh penyelidikan kimia prebiotik. Lebih-lebih lagi, kenderaan udara tidak akan dapat melakukan analisis kimia in-situ permukaan, seperti yang dilakukan oleh Mars Explorasi Rovers (Semangat, Peluang dan Rasa ingin tahu) telah dilakukan di Marikh.
Oleh itu, Turtle dan rakan-rakannya mula mencari cadangan yang mewakili yang terbaik dari kedua dunia - iaitu platform udara dan pendaratan. Ini adalah asal usul konsep Dragonfly.
"Beberapa kaedah yang berbeda telah dipertimbangkan untuk eksplorasi udara di Titan (helikopter, berbagai jenis belon, kapal terbang)," kata Turtle. "Dragonfly memanfaatkan perkembangan terbaru dalam pesawat multi-rotor untuk memberikan mobilitas udara untuk pendarat dengan muatan yang canggih. Kerana Dragonfly dapat menempuh jarak jauh - beberapa puluh kilometer pada satu masa, dan hingga beberapa ratus kilometer sepanjang misi - adalah mungkin untuk membuat pengukuran di beberapa laman web dengan sejarah geologi yang sangat berbeza. "
Misi ini juga sesuai dengan konsep yang Turtle dan rakannya - yang merangkumi Ralph Lorenz (juga dari JHUAPL), Melissa Trainer dari Goddard Space Flight Center, dan Jason Barnes dari University of Idaho - telah meneroka selama bertahun-tahun. Pada masa lalu, mereka mengusulkan konsep misi yang akan menggabungkan balon gaya Montgolfière dengan pendaratan seperti Pathfinder. Walaupun belon akan menjelajah Titan dari ketinggian rendah, pendarat akan menjelajahi permukaan dari jarak dekat.
Menjelang Persidangan Ilmu Lunar dan Planet ke-48, mereka secara resmi meluncurkan konsep "Dragonfly" mereka, yang meminta qaudcopter untuk melakukan kajian udara dan permukaan. Kenderaan empat rotor ini, dapat dikatakan, dapat memanfaatkan atmosfera tebal Titan dan graviti rendah untuk mendapatkan sampel dan menentukan komposisi permukaan dalam beberapa tetapan geologi.
Dalam lelaran terbarunya, Dragonfly menggabungkan lapan rotor (dua diposisikan pada setiap empat sudut) untuk mencapai dan mengekalkan penerbangan. Sama seperti Rasa ingin tahu dan akan datang Marikh 2020 rovers, Dragonfly akan dikuasakan oleh Multimission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG). Sistem ini menggunakan haba yang dihasilkan dengan membusuk plutonium-238 untuk menjana elektrik, dan dapat mengekalkan misi robot selama bertahun-tahun.
Reka bentuk ini, kata Turtle, akan menawarkan kepada para saintis platform in-situ yang ideal untuk mengkaji persekitaran Titan:
"Dragonfly akan dapat mengukur perincian komposisi bahan permukaan yang berbeza, yang akan menunjukkan sejauh mana kimia organik telah berkembang dalam lingkungan yang berbeza. Pengukuran ini juga dapat menunjukkan tanda tangan kimia kehidupan berasaskan air (seperti di Bumi) atau bahkan kehidupan berasaskan hidrokarbon, jika ada di Titan. Dragonfly juga akan mempelajari atmosfer, permukaan, dan permukaan tanah Titan untuk memahami aktiviti geologi semasa, bagaimana bahan diangkut, dan kemungkinan pertukaran bahan organik antara permukaan dan lautan perairan dalam. "
Konsep ini menggabungkan banyak kemajuan terkini dalam teknologi, termasuk elektronik kawalan moden dan kemajuan dalam reka bentuk kenderaan udara tanpa pemandu (UAV) komersial. Selain itu, Dragonfly akan menghilangkan retrorocket bertenaga kimia dan dapat mengaktifkan antara penerbangan, memberikan jangka hayat yang berpotensi lebih lama.
"Dan sekarang adalah waktu yang tepat," kata Turtle, "kerana kita dapat memanfaatkan apa yang telah kita pelajari dari misi Cassini-Huygens untuk mengambil langkah selanjutnya dalam penjelajahan Titan."
Pada masa ini, Jet Propulsion Laboratory NASA sedang mengembangkan konsep yang serupa. Dikenal sebagai "Helikopter Mars", untuk digunakan di Marikh, drone udara ini diharapkan akan diluncurkan di atas Marikh 2020 misi. Dalam kes ini, reka bentuk memerlukan dua rotor kontra-putar sepaksi, yang akan memberikan nisbah tujahan-ke-berat yang terbaik dalam atmosfera Mars yang tipis.
Platform VTOL semacam ini dapat menjadi andalan dalam beberapa dekad yang akan datang, di mana sahaja misi jangka panjang yang melibatkan badan yang mempunyai atmosfera diperlukan. Di antara Mars dan Titan, drone udara seperti itu dapat bergerak dari satu kawasan ke daerah yang lain, mendapatkan sampel untuk analisis in-situ dan menggabungkan kajian permukaan dengan pembacaan atmosfera di berbagai ketinggian untuk mendapatkan gambaran planet yang lebih lengkap.
