Saturnov mjesec Titan nevjerojatan je svijet koji ne prestaje intrigirati znanstvenike i ljubitelje astronomije. Jedan je od najvećih satelita u Sunčevom sustavu upola je veći od Zemljinog Mjeseca i čak 80 posto masivniji.
Veći je čak i od planeta Merkura, no nije toliko masivan.
Prvi smo pogled izbliza na Titan dobili 1979., kada je sonda Pioneer 11 poslala prve fotografije sa svog preleta. Znanstvenici koji su pratili Pioneer sonde vidjeli su gusti pokrov atmosfere iznad planeta, no zaključili su da je prehladan za život.
Bolji su pogled na Titan dale dvije sonde Voyager 1980., koje su poslale neke od najimpresivnijih fotografija, a Voyager 1 otkrio je Titanovu gustoću, masu, sastav i temperaturu atmosfere. Sve što su Voyageri otkrili samo je izazivalo još više pitanja.
Titan je ostao bez posjetitelja više od 20 godina, dok letjelica Cassini-Huygens nije posjetila Saturn i njegove mjesece. Sonda Huygens, nazvana prema danskom astronomu Christianu Huygensu koji je prvi otkrio Titan, sletjela je na površinu tog mjeseca i poslala prvu fotografiju s nebeskog tijela iza asteroidnog pojasa.
Podaci koje je otkrila misija Cassini-Huygens pobudila je toliku znatiželju znanstvenika da je ove godine odobrena izrada i slanje nove robotske sonde Dragonfly (vretence) na Titan, koja će po mnogočemu biti prva u povijesti.
Zašto znanstvenike zanima Titan?
Titan je bez sumnje jedan od najneobičnijih svjetova koje skriva Sunčev sustav. Temperatura na površini je ledenih -180 Celzijevih stupnjeva, nema kisika ni vode, no znanstvenici se ipak nadaju da bi na njemu mogli pronaći tragove života ili barem složenih organskih molekula.
Koliko god bio potpuno stran ljudskom poimanju, Titan je u mnogim bitnim pogledima zapravo sličan Zemlji. Ima jednu od najgušćih atmosfera u Sunčevom sustavu i jedinu osim Zemljine koja se temelji na dušiku. Pritisak na površini planeta upola je veći nego na Zemlji - oko 146 kilopaskala.
Osim dušika, koji čini 97 posto Titanove atmosfere, u njoj se mogu naći još i metan, vodik i drugi plinovi u tragovima. Mali udio metana, oko 2,7 posto, odgovoran je za jednu od najbizarnijih pojava u Sunčevu sustavu - pri visokom pritisku i niskim temperaturama Titana metan se ponaša poput vode u ekosustavu Zemlje.
Zahvaljujući metanu, Titan ima klimu, oblake i “vodeni ciklus” - metan isparava, skuplja se u gustu naoblaku, potom pada poput kiše na površinu mjeseca. Kiše se slijevaju u rijeke, koje oblikuju krajolik Titana te pune mora i jezera metana.
Po čemu je Dragonfly posebna sonda?
Sonda Huygens spustila se na površinu Titana, ostala na jednom mjestu i slala podatke tek 90 minuta prije nego što su je svladale negostoljubiva hladnoća i atmosfera. Čak i tih 90 minuta, zajedno s dva i pol sata koje je provela spuštajući se na površinu, bilo je dovoljno da otkrije fascinantne detalje o uvjetima koji vladaju u tom svijetu.
Sonda Dragonfly bit će neizmjerno ambicioznija. Dizajnirana kao moderni dronovi s četiri propelera, Dragonfly će redovito uzlijetati i slijetati na nove lokacije na površini Titana, prikupljati nove podatke o tlu i atmosferskim uvjetima, i to tijekom svoje temeljne misije koja bi trebala trajati čak 2,7 godina, a mogla bi se i produžiti ako sonda ostane u dobrom stanju.
Zašto leteća sonda?
NASA-in tim razmatrao je sve moguće oblike potencijalne sonde - cepelin, rover, čamac, podmornicu, sanjke, avion i dron s četiri propelera (konačan dizajn ima četiri dvostruka propelera kako bi bio što izdržljiviji i mogao nastaviti s radom ako se jedna ili dvije elise oštete).
U konačnici je odabran oblik drona s propelerima jer može najbolje manevrirati i treba mu najmanje prostora za slijetanje.
Titan je, zapravo, idealan za takvu sondu - gušća atmosfera od Zemljine znači da sve aerodinamične površine rade bolje nego na Zemlji, a znatno manja gravitacija, tek 14% Zemljine, znači da može biti znatno teža nego išta što bi na Zemlji moglo poletjeti. Srećom, jer Dragonfly sa sobom mora ponijeti iznimno težak teret - radiotermalni generator, jednostavni nuklearni reaktor koji radioaktivni raspad plutonija pretvara u električnu energiju.
Zašto nuklearni pogon?
Titan je predaleko od Sunca i ima pregustu atmosferu da bi solarni kolektori mogli prikupljati ikakvu ozbiljnu količinu energije na površini. RTG generatori pružaju stabilni izvor električne energije godinama. Iako s vremenom proizvode sve manje i manje energije, ovisno o početnoj snazi mogu desetljećima služiti svojoj svrsi - poput onih na sondama Voyager, koje i danas šalju podatke, više od četiri desetljeća od lansiranja.
No, koliko god stabilan bio, RTG generator neće moći pružati dovoljno snage za let - za to će sonda imati vlastitu litij-ionsku bateriju, baš poput dronova na Zemlji, koja će pružati energiju za kratke i brze letove, a između letova će se puniti na generator.
Kako će istraživati Titan?
Budući da se Titan nalazi u prosjeku više od 40 svjetlosnih minuta daleko od Zemlje, sondom će biti nemoguće izravno upravljati. Dragonfly će u velikoj mjeri biti samostalna sonda, koja će sama letjeti iznad površine nepoznatog svijeta.
Njen plan istraživanja ipak će biti vrlo oprezan - nakon inicijalnog slijetanja sonda će uzletjeti i izvidjeti okolni teren te će potom sletjeti na isto mjesto s kojeg je uzletjela, za koje zna da je sigurno. Nakon što NASA-in tim na zemlji prouči teren, odabrat će sljedeće mjesto za slijetanje, a sonda će prije slijetanja izvidjeti ostale moguće sletne lokacije.
Takvom metodom će se i nastaviti kretati po Titanu. Istraživat će nove lokacije, potom sletjeti na sigurno, a na novu će moći sletjeti tek nakon što je znanstvenici odobre. Dragonfly će ipak provoditi najviše vremena na tlu, puneći svoje baterije i koristeći svoje znanstvene instrumente.
Kada će Dragonfly stići na Titan?
Sonda bi trebala napustiti Zemlju 2026., a slijetanje na Titan očekuje se 2034. godine. Ako sonda preživi ulazak u atmosferu Titana, padobrani pouzdano odrade svoj posao i Dragonfly uspješno sleti na površinu pod snagom vlastitih propelera, prve se fotografije mogu očekivati već nekoliko sati nakon slijetanja.
Što se znanstvenici nadaju da će naći?
Znanstvenike najviše uzbuđuje ideja metana kao organskog otapala, analognog vodi na Zemlji. Nadaju se da će naći tragove prebiotičkih kemijskih procesa, možda i složenijih organskih molekula. Ne isključuju mogućnost da bi mogli naći i dosad nepoznat oblik jednostavnog života, temeljen na nekoj potpuno drugačijoj biokemiji.
Radi se o okolišu koji je gotovo nemoguće replicirati na Zemlji, a koji doslovno milijunima godina provodi vlastite “kemijske eksperimente”.
Dragonfly će biti oči i ruke znanstvenika koji ne mogu sami posjetiti jedan od najčudnijih laboratorija u Sunčevu sustavu, no sada će konačno moći u detalje proučiti rezultate prirodnih eksperimenata koje provodi Titanov okoliš.
Osim potencijalno zanimljivih kemijskih spojeva i procesa, znanstvenici su uzbuđeni jer će saznati više o metanovom ciklusu na Titanu i njegovoj interakciji s okolišem - u kojoj mjeri metanove kiše, rijeke i oluje oblikuju doline, kanjone, pustinje i jezera, što je drugačije u gušćoj atmosferi i s manjom gravitacijom?
U konačnici, sve što smo ikad otkrili o drugim svjetovima u Sunčevu sustavu uvijek nam pomaže da još bolje razumijemo onaj na kojem živimo.