Letadlo k výzkumu měsíce Titan

Výzkumy prováděné přístroji na palubě kosmické sondy Cassini potvrzují dřívější pozemní pozorování, že atmosféra Saturnova měsíce Titan je tak hustá, že by si zde člověk mohl při troše fantazie připevnit na záda křídla a vznášet se bez přestání ve vzduchu.

Titan je největší Saturnův měsíc; je vůbec druhým největším měsícem ve Sluneční soustavě (největší je Jupiterův měsíc Ganymed). To znamená, že je podstatně větší než Měsíc planety Země, dokonce je větší než planeta Merkur. Teplota na povrchu Titanu se však pohybuje kolem -178 °C.

Je to nádherná a fascinující představa. Titan je jediným tělesem ve Sluneční soustavě (kromě Země, samozřejmě), které vlastní hustou atmosféru a byla u něj prokázána přítomnost kapaliny na povrchu. „Pokud se týká vědeckého zájmu, je Titan zřejmě nejzajímavějším cílem ve Sluneční soustavě,“ říká Dr. Jason W. Barnes, University of Idaho.

To je také důvod, proč Jason Barnes a tým 30 vědců a techniků navrhl koncepci bezpilotní výpravy s názvem AVIATR (Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance) za účelem výzkumu Titanu. Plán počítá s letounem o hmotnosti 120 kg, vznášejícím se v atmosféře Titanu. Jedná se o projekt třídy Discovery/New Frontiers.

Cílem kosmické sondy v podobě letadla, které podle Barnese může sloužit buď jako samostatná mise nebo jako součást většího výzkumného programu zaměřeného na studium Titanu, je výzkum topografie povrchu měsíce (pohoří, duny, moře, jezera), stejně tak jeho atmosféry (proudění větru, mlhy, oblaka, déšť. Titan je druhým místem ve Sluneční soustavě – kromě Země – kde existují kapalné srážky.)

AVIATR se skládá ze tří částí: „cestovní“ část zajišťuje přelet mezi Zemí a Titanem, „přistávací“ část zajišťuje vstup do atmosféry měsíce a sestup do plánované výšky výzkumu, a tou třetí částí je samotný letoun brázdící atmosféru Titanu. Odhadovaná cena projektu AVIATR je přibližně 715 miliónů dolarů.

Bohužel, zdá se být velmi pravděpodobné, že koncepce letounu nebude v dohledné době realizována. Je to proto, že projekt nebyl zařazen mezi prioritní mise „Decadal Survey“ National Research Council. „Titan jako cíl výzkumu byl odsunut do další dekády,“ vysvětluje Barnes. Avšak všichni doufají v pokračování podpory projektu AVIATR, který tak může být zařazen v roce 2020 do další skupiny podporovaných projektů.

Je tu ovšem otázka, proč vysílat kosmickou sondu za účelem výzkumu Titanu?

„Titan je bezesporu nejlepším místem v celé Sluneční soustavě pro výzkum pomocí letadel. Můžeme létat, kdy a kam chceme,“ říká Barnes a dodává, že ve srovnání se Zemí je na Titanu 4krát vyšší hustota vzduchu a 7krát nižší gravitace. Balón je odkázán pouze na proudění větrů.

Balón vypuštěný zejména v oblasti proudění zonálních větrů poblíž rovníku není vybaven žádným mechanismem, který by mu umožnil přesunout se do polárních oblastí a studovat místní jezera a procesy na jejich pobřeží. Změny, ke kterým zde může docházet, nejsou příliš zřetelné při pohledu z kosmické sondy a bylo by žádoucí poslat průzkumné zařízení do oblasti pólů, kde Titan vykazuje významnou meteorologickou aktivitu. AVIATR bude schopen jednak zamířit k pólům měsíce Titan, a také bude dostatečně vybaven k tomu, aby zde mohl zůstat delší dobu. Dřívější návrhy počítaly při výzkumu Titanu s využitím balónů.

Zdrojem energie pro zásobování přístrojů bude RTG generátor (radioizotopový termoelektrický generátor) využívající tepla, které vzniká při rozpadu radioaktivního plutonia-238. V době, kdy bude letoun předávat na Zemi shromážděná data, přejde do klouzavého letu a bude šetřit energii. Plánovaná životnost letounu je jeden pozemský rok.

RTG mohou zásobovat kosmické sondy elektrickou energií v oblastech s nedostatečným množstvím slunečního záření pro funkci panelů slunečních baterií. NASA v nedávné době investovala finanční prostředky do vývoje nového typu RTG, nazývaného ASRG (Advanced Stirling Radioisotope Generator).

„Od okamžiku, kdy bude letoun uveden do pohybu, poletí po celou dobu západním směrem, takže se stále bude nacházet nad denní polokoulí Titanu,“ říká Barnes. Denní světlo umožní přístrojům na palubě letounu AVIATR pořizovat kvalitní fotografická data a v době, kdy budou tato data předávána na Zemi a přístroje nebudou pracovat, bude letoun šetřit energii při klouzavém letu v atmosféře.

Operační výška letounu AVIATR bude zhruba 3,5 až 14 km nad povrchem Titanu.

Přístrojové vybavení, zaměřené na výzkum povrchu měsíce a jeho husté atmosféry, bude obsahovat zobrazovací systém s vysokým rozlišením, spektroskop pro oblast blízkého infračerveného záření a spektrometr k výzkumu mlžného oparu a struktury atmosféry.

Bude pořizovat mj. 3D (trojrozměrné) snímky, což umožní astronomům detailněji studovat geologii Titanu. Letoun AVIATR bude také vybaven horizontální kamerou, která bude během letu průběžně pořizovat snímky oblaků plujících nad povrchem měsíce. K výzkumu podpovrchových vrstev bude sloužit radar. Vzhledem k hmotnostnímu limitu se do vybavení již nevejde magnetometr.

Vybrané oblasti povrchu měsíce Titan by mohly být z nejnižší výšky nad povrchem fotografovány s rozlišením 30 cm/pixel. V plánu je rovněž hledání vhodných přistávacích oblastí pro budoucí výzkumy.

Při využití gravitačního urychlení během průletu sondy kolem Země a Jupiteru bude v případě realizace letoun AVIATR naveden na oběžnou dráhu kolem Titanu asi 7,5 roku po startu.

Zajímavý je i dříve publikovaný návrh vysazení „loďky“ na hladině jednoho z objevených metanových jezer na povrchu Titanu – viz článek: Člun k výzkumu Titanu

Zdroj: http://www.universetoday.com/92286/aviatr-an-airplane-mission-for-titan/

autor: František Martinek