Bir helikopter Titan’a gidiyor. Sırada bir uçak olabilir mi?

Titan’daki hidrokarbon denizleri gerçekte nasıldır? Satürn’ün puslu ve soğuk ayına yaklaşan Dragonfly helikopter görevi, Titan’ın atmosferini keşfetmek için 2034’te varacak olsa da, ayın sıvı hidrokarbonlarla dolu gizemli denizlerini ve göllerini inceleyebilecek bir görev için ihtiyaç devam ediyor.

Peki ya Titan’ın hem denizlerini hem de gökyüzünü inceleyebilecek bir uçağa ne dersiniz?

NASA’nın Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) Programından fon alan yeni bir görev konseptine “TitanAir” adı verilir ve laker olarak bilinen uçan bir tekne içerir. Laker, hem havayı hem de sıvıyı yudumlamak ve tatmak için çok sayıda enstrümanla donatılacak, bu sırada süzülürken ve yelken açarken, Titan’ın atmosferinde gezinmek ile göllerinde süzülürken, tıpkı Dünya’daki bir deniz uçağı gibi sorunsuz bir şekilde geçiş yapacaktı.

TitanAir, NIAC’ın 175.000 $’lık Faz I finansmanını alan 14 farklı vizyoner fikirden biridir ve bu, gelecekteki görevleri dönüştürebilecek potansiyel olarak çığır açıcı konseptlerin ortaya çıkarılmasına yardımcı olmak için destek sağlar.

TitanAir, Quinn Morley ve şirketi Planet Enterprises’ın buluşudur. Morley, Boeing’de 15 yıllık çalışma deneyimine sahiptir ve şu anda makine mühendisliği alanında lisans derecesine devam etmektedir. Bu, Morley’in ikinci NIAC ödülü, çünkü 2021’de Mars’ta derin sondaj yapabilen düşük maliyetli robotik, kendi kendine giden “borebotların” gelişimini araştırmak için bir Aşama 1 hibesi daha kazandı. Bu kavram şu anda bir Faz II NIAC hibesi için değerlendirilmektedir.

Morley web sitesinde “Oldukça saçma bir yaratıcılık duygusunu, teknik yazma becerisi ve güçlü bir havacılık fabrikasyon geçmişiyle karıştırıyorum,” diye yazdı ve NIAC Baş Araştırmacısı olarak adlandırılan ilk lisans öğrencisi olduğunu ekledi.

TitanAir’in fikri, laker’ın kanatların ön kenarındaki geçirgen bir bölüm aracılığıyla metan yoğunlaşmasını ve organik materyali “içebilmesi”dir. Kanadın içindeki pasif kılcal damarlar sıvıları bilim aletlerine getirirdi, tıpkı bitkilerin suyu köklerinden yapraklara çekmesi veya “üst kısmı daha hızlı toplayan” kağıt havluların nasıl çalıştığı gibi. Tanktaki damarlar sıvıları emme portuna emeceğinden, roketler için yakıt tankları ağırlıksız bir ortamda yeniden tutuşabilecek şekilde bu şekilde tasarlanır.

Morley, LinkedIn hesabında “Çocukluğumdan beri günlük yaşamda kılcal damar etkilerine karşı bir hayranlığım var,” diye yazdı, “ama beni asıl etkileyen, Don Pettit’in Uluslararası Uzay İstasyonundaki kahve fincanıydı.”

2008’de astronot Don Pettit, ISS’de sabah yaptığı demlemenin tadını bir çanta yerine bir kahve fincanında çıkarmak istedi, bu yüzden sıvı akışını kontrol etmek için kılcal hareket kullanarak mikro yerçekiminde çalışan bir fincan icat etti. Kabın enine kesiti bir uçak kanadı gibi görünür ve dar açısı sıvıyı yukarı çeker.

Morley, “Bir şekilde uzaydaki kahve fincanından ve buzdolabındaki dağınık bir dökülmeden ilham alan bir fikir aldım, harika insanlardan oluşan bir ekibi benimle çalışmaya ikna ettim ve hepsini yaz tatilinde kazanan bir NIAC konseptinde karıştırdım” dedi. “Sıvıyı geçirgen bir kanat derisinden içeri sokmak için nasıl ilham aldığımdan emin değilim. Yine de sıvıyla dolu bir kanat bulnozuyla ne yapacağımı bilmeden bu fikir üzerinde bir süre durduğumu hatırlıyorum.”

Morley’in bir araya getirdiği etkileyici ekipte Dr. Narasimha Boddeti, Dr. Steven Collicott, Laura Forczyk ve Dr. Peter Buhler yer alıyor.

Titan, güneş sisteminde -Dünya dışında- yüzey göllerine ve denizlere sahip olduğu bilinen tek cisimdir. Ancak Titan’ın soğuk yüzey sıcaklıklarında -kabaca -180 santigrat derece (-292 Fahrenhayt derece)- sıvı metan ve etan, Titan’ın Dünya’daki suyun eşdeğerindeki hidrokarbonuna hakimdir.

TitanAir göllere inip kalkıyordu ve her gün yaklaşık bir saat alçak irtifalarda uçabiliyor ve süzülebiliyordu.

NASA’nın yaklaşmakta olan Dragonfly’ı gibi, Titan’a havadan yapılacak herhangi bir görev, Dünya atmosferinin yaklaşık dört katı kadar yoğun olan ay atmosferinden destek alacaktır. 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 Dünya’dakinden çok daha az güçle uçabilirsiniz,” dedi. “Yani, yavaşça irtifa kazanmak istiyorsanız, bunu potansiyel olarak Dünya’daki sabit uçuştan 20 kat daha az güçle yapabilirsiniz.”

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

Morley, “Yani, uçak bir tür vekil veya saman adam,” diye açıkladı. “NIAC buna görev bağlamı diyor.”

Ancak şu anda Morley ve ekibi, geminin boyutunu küçük bir Cessna uçağı gibi Dünya’daki tipik genel havacılık uçaklarına dayandırıyor. Teknik incelemelerinde ekip, 10 metrelik (30 ft) kanat açıklığına sahip yaklaşık bir tonluk bağlam ağırlıklarını listeliyor. TitanAir’i Satürn sistemine getirecek uzay aracının içine sığması için kanatların şişirilebilir olması gerekirdi.

Morley, Universe Today’e “Dürüst olmak gerekirse, gölün boyutu şu anda kısıtlı değil, çünkü bir gölde yüzmek ve havada uçmak için gerekenler biraz çelişkili.” “Tüm gemiyi laker durumu için boyutlandırırsak, kanatlar aşırı derecede uzun olabilir. Şişirilebilir kanatlar, bize gerçekten de büyük bir gövdeyi desteklemek için ihtiyaç duyduğumuz daha uzun kanatları vermek ve uzun süreli uçuş yaparken bize makul bir verimlilik sağlamak içindir. uçuşlar, yine de ikinci bir aşama kaportasına sığabiliyor.”

Aletlere gelince, “karmaşık organiklerin analizine çok uygun olacak” biyobelirteçleri aramak için tasarlanmış entegre bir paketi içeren yeni nesil Urey tipi aletler değerlendiriliyor. Toplamda, aletlerin kütlesi 20 kg’dan az olacaktır, ancak çok çeşitli uçak boyutlarına uyarlanabilecektir.

Morley ve ekibinin üzerinde düşündüğü bir diğer araç, Dragonfly’ın Titan’ın yüzeyinden malzeme çıkaracak ve bunu bir kütle spektrometresine iletecek olan DrACO (Drill for Acquisition of Complex Organics) adlı örnekleme sistemine dayanıyor. Laker’ın kanat uçlarına bir matkap takılırsa, kıyı şeridi malzemelerini örnekleyebilir.

Morley, “Laker kıyı şeridi üzerinde bir kanat sallayabilir ve gölün güvenliğinden örnekleme faaliyetleri gerçekleştirebilir,” diye yazdı ve bunun, sıkışıp kalma potansiyeli göz önüne alındığında Dragonfly gibi bir gemi için tehlikeli bir görev olabileceğini de sözlerine ekledi. “Bu, bilimin geri dönüşünü artırabilir ve hidrolojik döngünün ulaşılması zor kanıtlarına erişimin kilidini açabilir.”

Ekip, Titan’ın aşırı soğuğuna dayanabilecek ve toksik hidrokarbonlara dayanabilecek kanatlar ve gövde malzemelerine sahip olmak gibi üstesinden gelinmesi gereken çeşitli zorlukları listelese de, TitanAir konseptinin yararı, tavsiyelerin çoğunu destekleyebilmesidir. Titan’ı incelemek ve gizemli metan döngüsünü anlamak için Decadal Survey. Aynı zamanda, aksi takdirde birden fazla görev ve uzay aracı gerektirecek ve daha düşük maliyetlere yol açacak olan gezegen atmosferlerinin anlaşılmasına da katkıda bulunacaktır.

Morley, “Tüm bu sorulara anlamlı bir şekilde katkıda bulunabilecek çok az seçenek var, ancak bu kavramın iklim bilimi, prebiyotik atmosfer kimyası, göl bileşimi ve Titan gezegeninin yaşanabilirliği hakkındaki sohbeti değiştirme potansiyeline sahip olduğunu düşünüyoruz.” ve ekip makalelerinde sonuca vardı.