Helikopter Titan’a gidiyor. Bir sonraki uçak olabilir mi?

Titan’daki hidrokarbon denizleri gerçekten neye benziyor? Satürn’ün puslu, donmuş ayına yaklaşan Dragonfly helikopter görevi, Titan’ın atmosferini keşfetmek için 2034’te varacak olsa da, ayın gizemli denizlerini ve sıvı hidrokarbonlarla dolu göllerini inceleyebilecek bir göreve hâlâ ihtiyaç var.

Peki ya Titan’ın hem denizlerini hem de gökyüzünü inceleyebilen bir uçak?

NASA’nın Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar Programı’ndan (NIAC) fon alan yeni görev konseptinin adı “TitanAir” ve laker olarak bilinen uçan bir tekneye sahip. Göl, Titan’ın atmosferinde gezinmek ve Dünya’daki bir deniz uçağı gibi göllerinde süzülmek arasında sorunsuz bir şekilde geçiş yaparken, hem havayı hem de sıvıyı yudumlamak ve tatmak için çok sayıda aletle donatılacak.

TitanAir, gelecekteki misyonları dönüştürebilecek potansiyel çığır açan konseptlerin hayata geçirilmesine yardımcı olmak için destek sağlayan NIAC Faz 1 fonunda 175.000 $ alan 14 vizyoner fikirden biridir.

TitanAir, Quinn Morley ve şirketi Planet Enterprises’ın buluşudur. Morley, Boeing için 15 yıllık çalışma deneyimi getiriyor ve şu anda makine mühendisliği alanında lisans derecesi alıyor. Bu, Morley’in ikinci NIAC ödülü, çünkü 2021’de Mars’ta derin sondaj yapabilen düşük maliyetli, kendi kendini süren robotik “botların” gelişimini araştırmak için bir Aşama 1 hibesi daha kazandı. Bu kavram şu anda bir Faz II NIAC hibesi için değerlendirilmektedir.

Morley web sitesinde “Gülünç bir yaratıcılık duygusunu, teknik yazma yeteneği ve güçlü bir havacılık üretimi geçmişiyle karıştırıyorum” diye yazdı ve NIAC için baş araştırmacı olarak atanan ilk lisans öğrencisi olduğunu ekledi.

TitanAir’in fikri, iniş aracının, kanatların ön kenarındaki geçirgen bir bölüm aracılığıyla metan ve organik madde yoğunlaşmasını “içebilmesi”dir. Köşkün içindeki negatif kılcal damarlar, bitkilerin köklerinden yapraklara nasıl su çektiği veya kağıt havluların nasıl “hızlı top toplayıcı” yaptığı gibi bilimsel aletlere sıvı getirecektir. Tanktaki damarlar sıvıları emme ağzına açacağından, roket yakıtı tankları ağırlıksız bir ortamda yeniden tutuşabilecek şekilde bu şekilde tasarlanır.

Morley, LinkedIn hesabında “Çocukluğumdan beri günlük yaşamdaki şiirsel etkiler beni büyüledi, ama beni asıl çeken Don Petit’in Uluslararası Uzay İstasyonundaki bir fincan kahvesiydi” diye yazdı.

2008’de astronot Don Pettit, Uluslararası Uzay İstasyonunda sabah içeceğinin tadını bir poşet yerine bir fincan kahvede çıkarmak istedi, bu yüzden sıvı akışını kontrol etmek için kılcal hareket kullanarak mikro yerçekiminde çalışan bir fincan icat etti. Kabın enine kesiti bir uçak kanadına benziyor ve dar açısı sıvıyı yukarı kaldırıyor.

Morley, “Her nasılsa, bir uzay fincanı kahveden ve buzdolabına dökülen dağınıklıktan ilham alan bir fikir aldım, harika insanlardan oluşan bir ekibin benimle çalışmasını sağladım ve yaz tatili boyunca hepsini kazanan bir NIAC konseptinde karıştırdım” dedi. “Sıvıyı geçirgen kanat kaplamasından içeri sokmak için nasıl ilham aldığımdan emin değilim. Bir süre bu fikre odaklandığımı, sıvıyla dolu kanat bulnozuyla ne yapacağımı bilemediğimi hatırlıyorum.”

Morley tarafından bir araya getirilen etkileyici ekipte Dr. Narasimha Boddeti, Dr. Steven Collicott, Laura Forczyk ve Dr. Peter Buhler yer alıyor.

Titan, güneş sisteminde – Dünya dışında – göllere ve yüzey göllerine sahip olduğu bilinen tek cisimdir. Ancak Titan’ın soğuk yüzey sıcaklıklarında – yaklaşık -180 santigrat derece (-292 Fahrenhayt derece) – Titan’ın hidrokarbon eşdeğeri Dünya’daki suya sıvı metan ve etan hakimdir.

Titan Air göllere inip kalkıyordu ve her gün yaklaşık bir saat alçak irtifalarda uçabiliyor ve uçabiliyordu.

NASA’nın yaklaşmakta olan Dragonfly’ı gibi, Titan’a yapılacak herhangi bir hava görevi, Dünya atmosferinin yoğunluğunun dört katı olan ay atmosferinden destek alacak. Morley, Titan’ın düşük yerçekimi (Dünya’nınkinin %13,8’i) ile birleştiğinde, Universe Today’e, Titan’da herhangi bir motorlu uçuş için yaklaşık 27 kat daha kolay, ancak yalnızca uçağın kanatları çok uzun ve inceyse.

Morley e-posta yoluyla, “Uçakların avantajı ‘yükselen uçuş’ – yani düz uçuşta yerdekinden çok daha az kuvvetle uçabilirsiniz,” dedi. “Yani, irtifayı yavaşça artırmak istiyorsanız, bunu muhtemelen yerde sabit uçuştan 20 kat daha az kuvvetle yapabilirsiniz.”

TitanAir’in tasarımına gelince, Morley mevcut araştırmasının Titan’daki bir uçak için sıvı yutma teknolojilerinin fizibilitesini belirlemeye odaklandığı konusunda uyardı.

Morley, “Yani, uçak bir tür durma veya duraklama” dedi. NIAC buna Görev Bağlamı adını verir.

Ancak şimdilik, Morley ve ekibi uçağın boyutunu, küçük bir Cessna gibi yerdeki tipik bir genel havacılık uçağına dayandırıyor. Teknik incelemelerinde ekip, 10 metre (30 fit) kanat açıklığı ile yaklaşık bir ton ağırlıklarını bağlam içinde listeliyor. Kanatlar, TitanAir’i Satürn sistemine getirecek uzay aracının içine sığacak şekilde şişirilebilir olmalıdır.

Morley, Universe Today’e “Dürüst olmak gerekirse, şu anda gölün boyutu sınırlı değil, çünkü bir gölde yüzmek ve havada olmak için gereklilikler biraz çelişkili.” “Gölet-göl durumu için tüm gemiyi yeniden boyutlandırırsak, kanatlar oldukça uzun olabilir. Şişirilebilir kanatlar bize gerçekten de büyük gövdeyi desteklemek için ihtiyaç duyduğumuz daha uzun kanat açıklığını verir ve uzun süreli performans uçuşlarında bize makul bir verimlilik sağlarken, sahne kaplamasında hala uyarlanabilir. ”ikinci”.

Enstrümantasyona gelince, “karmaşık organik maddelerin analizi için çok uygun olacak” biyobelirteçleri aramak için tasarlanmış entegre bir süit içeren yeni nesil Urey tipi bir araç değerlendiriliyor. Toplamda, cihazların kütlesi 20 kg’dan az olacak, ancak çok çeşitli uçak boyutlarına uyarlanabilecek.

Morley ve ekibi tarafından incelenmekte olan diğer araç, Dragonfly’ın Titan’ın yüzeyinden malzeme çıkaracak ve onu bir kütle spektrometresine iletecek olan DrACO (Karmaşık Organik Malzemelerin Elde Edilmesi İçin Matkap) adlı örnekleme sistemine dayanıyor. Göl pavyonlarının başlarına matkaplar takılırsa, kıyı şeridi malzemesinden numune alabilirler.

Morley, “Cilt, kanadını kıyının üzerinde sallayabilir ve lagünün güvenliğinden örnekleme faaliyetleri gerçekleştirebilir” diye yazdı ve bunun, sıkışma potansiyeli nedeniyle Dragonfly gibi bir gezici için riskli bir görev olabileceğini de sözlerine ekledi. “Bu, bilimin geri dönüşünü artırabilir ve hidrolojik döngünün ulaşılması zor kanıtlarına erişim sağlayabilir.”

Ekip, Titan’ın aşırı soğuğuna dayanabilecek ve zehirli hidrokarbonlara dayanabilecek kanat ve gövde malzemelerine sahip olmak gibi üstesinden gelinmesi gereken çeşitli zorlukları sıralarken, TitanAir konseptinin yararı, Decadal’daki tavsiyelerin çoğunu destekleyebilmesidir. Titan’ı incelemek ve gizemli metan döngüsünü anlamak için anket yapın. Aynı zamanda birden fazla görev ve uzay aracı gerektiren gezegen atmosferlerinin anlaşılmasına katkıda bulunarak daha düşük maliyetlere yol açacaktır.

“Tüm bu sorulara anlamlı bir şekilde katkıda bulunabilecek birkaç seçenek var, ancak bu kavramın iklim bilimi, prebiyotik atmosferin kimyası, göl oluşumu ve Titan’ın yaşanabilirliği hakkındaki konuşmayı değiştirme potansiyeline sahip olduğunu düşünüyoruz.” Morley ve ekibi makalelerinde sonuca vardılar.