ARES: Proposto Aereo per Esplorare Titano


modello del aereo proposto per l'esplorazione di Marte, ora pensato per Titano

Nei ultimi 25 anni, sono stati di continuo proposti e riproposti vari tipi di aerei per l'esplorazione di Marte. Il vantaggio ovviamente sarebbe quello di poter fare osservazioni e studi da un altezza di solo qualche km, invece delle centinaia di km come adesso con i orbiter. I svantaggi invece sarebbero che Marte è un posto difficile per volare, data la sottigliezza dell'atmosfera,in più il carburante basterebbe per poche ore. L'ultima proposta seria,riguardava un prototipo chiamato ARES,presentato durante una competizione. La missione non fu scelta,ma adesso,sulla base anche di quell'idea, una nuovo proposta arriva per creare un aereo per l'esplorazione di Titano. Per Titano si discute già di un pallone aerostatico,ma data la densa atmosfera, e la gravità minore, far volare un aereo sarebbe 1000 volte più facile su Titano che su Marte, e 20 volte più facile che farlo volare sulla Terra.

Fino ad ora si pensava che future esplorazioni dell'atmosfera di Titano potevano essere condotte usando un pallone ad area calda, con un MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator)cioè un generatore a base di plutonio,che durante il suo decadimento atomico,rilascia calore in grandi quantità che servirebbe per riscaldare il gas del pallone,oltre che fornire energia in grandi quantità alla strumentazione e per la comunicazione. Ad ogni modo, l'uso di un MMRTG in un aereo sarebbe proibitivo. Ma con i ASRG(Advanced Stirling Radioisotope Generator), unità simili ma molto più leggere,di nuova concezione,le carte in tavola cambiano.

Titano, la sua atmosfera copre interamente qualsiasi dettagli della superficie

In entrambi i casi, per poter esplorare meglio Titano abbiamo bisogno di una sonda che possa navigare all'interno dell'atmosfera, perché da fuori, la densità di quest'ultima proibisce di avere una buona visuale della superficie,eccetto per le mappe radar. Inoltre una sonda del genere potrebbe esaminare in grande dettaglio la composizione chimica dell'atmosfera stessa e i fenomeni atmosferici presenti.
Un aereo avrebbe diversi vantaggi rispetto ad un pallone aerostatico, come per esempio:
- l'aereo può rimanere costantemente nella parte illuminata della luna, e quindi rimanere in comunicazione diretta con la Terra.
- mentre un pallone sarebbe in balia dei venti,un aereo sarebbe guidabile verso specifiche regioni da studiare.
- il design ed il software del aereo,potrebbero fare uso dell'enorme conoscenza acquisita nel campo dei UAV militari(Unmaned aereial vehicles),cioè aerei militari senza pilota. Non partire da zero per il design può rappresentare un vantaggio non da poco.




L'aereo che è stato presentato sarebbe piccolo, circa 120 kg, più o meno la stessa dimensione e peso che avrebbe la missione con il pallone, la Titan Saturn System Mission Montgolfere.

concept di una mongolfiera proposta per l'esplorazione di Titano

I piani presentati per la progettazione del aereo non discutono ancora dei strumenti che avrà a bordo,ma soltanto della modalità e qualità dell'acquisizione di foto. Comunque, i documenti pubblicati per la missione per Saturno e Titano,(TSSM) elenca alcuni strumenti che erano previsti per il pallone, ma potrebbero passare nel caso,all'aereo:
- sistema di acquisizione immagini (2 kg) con tre grandangoli e una camera ad angolo angusto.
- spettrometro a infrarossi (3 kg) per la misurazione della composizione della superficie e le proprietà delle nubi.
- analizzatore chimico (6 kg) per misurare la composizione chimica dell'atmosfera tramite l'uso della spettroscopia di massa.
- pacchetto per l'analisi meteorologica e strutturale dell'atmosfera (1 kg)
- pacchetto per lo studio dell'ambiente elettrico (1 kg) per lo studio approfondito dei legami tra l'atmosfera ed ionosfera di Titano con la magnetosfera di Saturno.
- magnetometro (0.5 kg)
- sonda radar (8 kg) per lo studio della sotto-superficie, fino a 350 metri di profondità.

In generale, le sonde planetarie possono portare strumenti che pesano fino al 10/20% del loro peso totale. Data questa limitazione, l'aereo potrebbe portare solo metà della precedente lista di strumenti. Comunque limitazioni spaziali,potrebbero ulteriormente compromettere anche altre caratteristiche di questi strumenti.

Il team al lavoro sta pensando di proporre l'aereo come una missione a se stante, parte del programma Discovery o New Frontiers, che quindi potrebbe portare l'aereo su Titano senza portare con se l'orbiter, aumentando cosi di molto lo spazio a disposizione. Tuttavia i risultati scientifici in questo modo sarebbero limitati data la limitatezza della frequenza dell'antenna che l'aereo monterebbe nel suo naso per le comunicazioni con la Terra. Una delle proposte per venire incontro a questa mancanza è che l'aereo presenterebbe agli scienziati le "anteprime" di diversi pacchi di dati, e poi gli scienziati dalla Terra sceglierebbero quale pacco di dati scaricare interamente tra quelli a disposizione.

Nella proposta, gli scienziati dicono che "l'aereo permette l'esplorazione diretta delle dune di sabbia su Titano, le montagne, i crateri, i canali,laghi e mari, insieme a tante altre caratteristiche geologiche di primaria importanza ed interesse per il mondo scientifico. L'aereo potrebbe volare su "strade" già preimpostate in modo che tornandoci spesso sui suoi passi, e rifacendo diverse volte di fila le foto e analisi delle stesse zone sulla superficie,possa notare cambi avvenuti durante il passaggio di stagioni o altri fenomeni che possono agire per cambiare la superficie. La camera a disposizione potrebbe acquisire foto della qualità di 30-cm di risoluzione come la HiRISE fa con Marte. Inoltre la flessibilità nel uso sia verticale che orizzontale ci offre la possibilità di studiare anche diversi profili atmosferici diversi a diverse altezze".

foto della superficie di Titano,ottenute dalla sonda Huygens,

Questa proposta è molto coraggiosa ed eccitante, potrebbe significativamente ampliare le nostre conoscenze di Titano,fornendoci dati e foto in altissima risoluzione e quantità, inoltre anche la possibilità di osservare cambi avvenuti da mese a mese o da anno ad anno. La proposta ARES includeva una video camera,che avrebbero permesso un nuovo tipo di esplorazione dalla Terra.

Dato che la missione si basa sull'eredità dei UAV militari, ed i lunghi anni passati a progettare aerei per Marte, la tecnologia potrebbe essere matura. E se anche non lo fosse,non è detto che quella della mongolfiera sia molto più avanti.
I problemi principali sono da una parte i soldi, e dall'altra anche la mancanza di plutonio. Ora come ora, il plutonio è quasi finito, e in USA non viene riprodotto per l'uso spaziale da decenni. Ne basta ancora per una sola missione Discovery e il Jupiter Europa Orbiter. Sempre se la Russia, che dovrebbe aiutare con il rifornimento del plutonio, continuerà ad onorare i suoi contratti.
Le idee attualmente in ballo per l'esplorazione di Saturno sono tante, le mete principali sono Titano ed Encelado, e per entrambi ci sono idee sia di lander che orbiter dedicati. Per Titano c'è l'idea di abbinare l'aereo anche con un piccolo lander che sarebbe destinato a cadere in uno dei laghi della luna, per analizzarne meglio la composizione. Mentre per Encelado si pensa sia ad un nuovo orbiter dedicato sia ad una sonda da far cadere nella direzione dei pennacchi dei geyser di acqua sulla superficie.

schema di una delle proposte per il design della mission Titan Saturn System Mission(TSSM)

Sfortunatamente il sistema solare è pieno zeppo di mondi interessanti da esplorare, e non ci sono i soldi o l'appoggio pubblico e politico necessario per affrontare tutte le esplorazioni che vorremmo. La serie di missioni per Saturno di cui parlavo prima, tutte insieme costerebbero non più di 3.5 miliardi di dollari, e se si aggiungono altri 3.2 miliardi per il Jupiter-Europa Orbiter, e altri 3/4 miliardi per l'esplorazione di Marte, abbiamo gia spento l'intero budget a disposizione della NASA, di 13 miliardi circa per le missioni durante il prossimo decennio. Questo ovviamente significherebbe inoltre sacrificare Venere,Luna,Asteroidi,comete...
Insomma, sarà una dura scelta, a questo punto è auspicabile che con il passare degli anni si arrivi ad una sempre maggiore collaborazione internazionale.

fonte: http://marsairplane.larc.nasa.gov/platform.html
http://opfm.jpl.nasa.gov/files/ESA_ISE_Assessment_report_TandEM.pdf
http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2010/pdf/2551.pdf
http://futureplanets.blogspot.com/

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