برنامه ناسا برای فرود یک کاوشگر روی سطح تایتان

کاوشگر کاسینی، هویگنس پس از بررسی سطح زردرنگ تایتان، قمر زحل توانست از این جهان آشنا و عجیب پرده بردارد، دنیایی که می‌تواند میزبانی برای حیات فرازمینی باشد. اکنون دانشمندان می‌خواهند مجددا و این بار با فناوری پهپاد به این قمر اسرارآمیز سفر کنند.

پروژه‌ی دراگن‌فلای (Dragonfly) برای این هدف درنظر گرفته شده است: ترکیب فناوری پهپاد زمینی و واسطه‌های اکتشافی مریخ برای بررسی واکنش‌های شیمیایی پیچیده که روی سطح بزرگ‌ترین قمر زحلرخ می‌دهند. ناسا امسال باید از بین این مأموریت و دیگر پروژه‌های پیشنهادی از جمله نمونه‌برداری از ستاره‌های دنباله‌دار، دست به انتخاب بزند. به‌گفته‌ی ملیسا ترینر، دانشمند ناسا و معاون پژوهشی این مأموریت:

در نگاه اول، بسیاری از مردم Dragonfly را شگفت‌انگیز می‌دانند. Dragonfly نه‌تنها یک اسم با مفهوم شگفت‌انگیز و جذاب است بلکه از دیدگاه مهندسی هم یک پروژه‌ی عملی و امکان‌پذیر محسوب می‌شود.

_{تصور هنری از فضاپیمای Dragonfly روی سطح تایتان}

 دراگن‌فلای در صورت انتخاب، در سال ۲۰۲۵ پرتاب خواهد شد و در سال ۲۰۳۴ به زحل خواهد رسید. دنیایی که به‌طرز شگفت‌انگیزی یادآور زمین است. در سطح زمین، نور خورشید به رشد حیات در مزارع و جنگل‌ها کمک می‌کند؛ در تایتان، برخورد نور به جو فوقانی تایتان باعث برانگیختن واکنش‌های شیمیایی می‌شود و در نتیجه‌ی این واکنش، مولکول‌های بیولوژیکی به شکل باران بر سطح این قمر فرود می‌آیند (مانند باران زمین). درحالی‌که زمین دارای یک چشم‌اندازی سنگی پوشیده‌شده با آب است، تایتان دارای یک چشم‌انداز یخی است که از ترکیب‌های بیولوژیکی تشکیل شده‌اند.

این مجموعه اطلاعات، از داده‌های مأموریت کاسینی و کاوشگر هویگنس به زحل به دست آمده‌اند که در سال ۲۰۰۵ روی سطح تایتان فرود آمد. این دو فضاپیما، به‌طور کامل دیدگاه دانشمندان نسبت به این قمر را تغییر دادند. به‌گفته‌ی الیزابت زیبی تورتل، پژوهشگر اصلی دراگن‌فلای و دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه جان هاپکینز:

قبل از رسیدن کاسینی به زحل، تصوری از عملکرد تایتان نداشتیم. تنها با نشانه‌های متغیر روبه‌رو بودیم اما کاسینی و هویگنز پرده از راز این قمر اسرارآمیز برداشتند و فضایی آشنا را به ما نشان دادند. کاسینی، تعریفی دقیق از تایتان و واکنش‌های آن ارائه داد.

_{تصویری هنری که هر مرحله از مأموریت پیشنهادی دراگن فلای را نشان می‌دهد،‌ شامل فرود بر سطح تایتان، انجام کاوش‌های علمی و جابه‌جایی}

اما به‌دلیل جو ضخیم این قمر، فضاپیمای کاسینی هرگز به نمای خوبی از سطح آن نرسید و هنگامی‌که کاوشگر هویگنس روی سطح این قمر فرود آمد، توان باتری آن به پایان رسید. اگر همه‌چیز به‌خوبی پیش برود، دراگن‌فلای می‌تواند در طی دو سال زمینی به کاوش در سطح این قمر بپردازد. برخی ابعاد مأموریت پیشنهادی آن‌طور هم که به نظر می‌آیند، دشوار نیستند.

برای مثال فرود را درنظر بگیرید. ترینر که روی مریخ‌نورد کریاسیتیهم کار کرده است، به‌خوبی وحشت هفت دقیقه‌ای در طول فرود این مریخ نورد را به خاطر می‌آورد، زیرا این فضاپیما باید در مدت کوتاهی سرعت خود را کاهش می‌داد و به سرعت مناسب برای فرود می‌رسید. ترینر می‌گوید:

در مقایسه با آن مأموریت، فرود روی سطح تایتان آسان‌تر خواهد بود و به‌دلیل جو متراکم تقریبا به دو ساعت زمان نیاز خواهد داشت.

جو تایتان که ترینر آن را به بالش تشبیه می‌کند، با جاذبه‌ی اندک این قمر (که تقریبا یک هفتم جاذبه‌ی زمین است) باعث می‌شود فرود فضاپیما روی سطح آن آسان‌تر شود. طراحی مبتنی بر روتور، کوپتردراگن‌فلای باعث می‌شود به آسانی از سطح زمین بلند شود و با استفاده از منبع انرژی هسته‌ای (که ناسا برای این نوع مأموریت‌ها درنظر گرفته است) به پرواز بر فراز سطح تایتان ادامه دهد. اما استفاده از فناوری پهپاد فرازمینی تنها یکی از اهداف و نه هدف نهایی محسوب می‌شود. ترینر می‌گوید:

تمرکز زیادی بر پرواز و تصاویر دریافتی خواهیم داشت و این یکی از بخش‌های هیجان‌انگیز مأموریت است؛ اما بیشتر مأموریت را روی سطح قمر انجام می‌دهیم و سپس برای جابه‌جایی به نقاط دیگر و دستیابی به اطلاعاتی از سطح این قمر، پهپاد را به پرواز در می‌آوریم.

در این مأموریت ویژگی‌های شیمیایی سطح تایتان مورد بررسی قرار خواهند گرفت. دانشمندان می‌دانند این قمر میزبان مقادیر زیادی از ترکیب‌های بیولوژیکی است اما کاسینی و هویگنس نتوانستند اطلاعات کافی را در مورد آن جمع‌آوری کنند و جزییات شیمیایی این سیاره را آشکار کنند. دراگن فلای می‌تواند ترکیب‌های بیولوژیکی را به‌صورت دقیق شناسایی کند به‌طوری‌که دانشمندان بتوانند مولکول‌های تایتان را با مولکول‌های بیولوژیکی زمینی مقایسه کنند.

_{داده‌های به‌دست‌آمده از مأموریت کاسینی به زحل نشان‌دهنده‌ی وجود یک دریاچه‌ی بزرگ روی سطح تایتان هستند. مایع موجود روی سطح این قمر از ترکیب‌های بیولوژیکی مانند متان تشکیل شده است و سطح جامد آن هم از یخ‌آب تشکیل شده است.}

تورتل می‌گوید:

دراگن فلای اولین و پیشتازترین مأموریت برای درک شیمی پیش‌آلی است؛ بنابراین اگر از شیمی به زیست برسیم چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ البته نمی‌توانیم این نظریه را روی زمین آزمایش کنیم، اما تایتان تنها نقطه در منظومه‌ی شمسی است که بیشترین شباهت را به زمین دارد.

دانشمندان برای شبیه‌سازی محیط تایتان در آزمایشگاه، به آزمایش ترکیب‌ها و شرایط آن پرداختند. این آزمایش‌ها نتایج جالبی داشتند (واکنش‌ها می‌توانند آمینواسیدهایی مثل بلوک‌های سازنده‌ی پروتئین تولید کنند) اما هرگز نتوانستند به‌طور نامحدود به اجرای آن‌ها بپردازند. ترینر می‌گوید:

در آزمایشگاه، همیشه محدودیت زمانی وجود دارد. تایتان این فرآیندها را به مدت میلیون‌ها سال تکرار کرده است. آزمایش‌های ما همیشه در تایتان در جریان هستند.

اگر انگیزه‌ی مأموریت از مأموریت‌های کاسینی و هویگنز سرچشمه گرفته باشد، برای رسیدن به نتیجه، به یک فضاپیمای کاملا متفاوت نیاز است: مریخ‌نوردهای ناسا. درضمن تایتان تنها جایی نیست که ناسا در آن به جستجوی ترکیب‌های طبیعی پرداخته و هدف این مأموریت مشابه هدف مریخ نوردی کریاسیتی است؛ بنابراین دراگن فلای با تعدادی واسطه‌ی مشابه فضاپیمای مریخی متناسب با یک محیط جدید همراه خواهد بود.

اما به پرواز درآمدن دراگن‌فلای به تصمیم ناسا وابسته است. تیم دراگن فلای، یک گزارش مفهومی دقیق در ماه دسامبر تهیه کرد و تابستان امسال منتظر تصمیم‌گیری ناسا خواهند بود. اعضای تیم معتقدند این پروژه یک سناریوی جذاب و امکان‌پذیر است. به‌گفته‌ی ترینر این پروژه خارق‌العاده است؛ اما دیوانه‌وار نیست.