یک پهپاد کم وزن، مسئول کاوش تایتان

مأموریت بررسی محیط تایتان، اخیرا واجد شرایط دریافت صد هزار دلار کمک بلاعوض برای انجام فاز یک از سوی برنامه مفاهیم پیشرفته و نوآورانه سازمان هوافضای ملی ایالات متحده (ناسا) شناخته شد؛ برنامه ای که تأمین کننده بودجه اکتشافات دوردست و ایده های آینده نگرانه ناساست.

از آنچه برای این مأموریت مطرح شده، برمی آید که وسیله رباتیک هدایت پذیر با پرش از یک بالن موتوردار به کشف سطح تایتان مبادرت خواهد کرد. این وسیله پس از انجام کارهای محوله برای شارژ شدن به سمت بالن برمی گردد و شب را در خانه پرنده خود سپری خواهد کرد. هر دو ابزار برای بررسی جو غنی از کربن و هیدروژن تایتان استفاده خواهد شد که به نظر برخی دانشمندان، شباهت های ساختاری بسیاری بین این ترکیب از اتمسفر کنونی تایتان با روزهای اولیه تشکیل زمین وجود دارد. به گفته لری متیس، محقق ارشد طرح جدید اکتشاف تایتان، دانشمندان مشخصات شیمیایی جو تایتان را زیستی می نامند، زیرا به عقیده آنها شباهت بسیاری بین آن و جو زمین قبل از پیدایش حیات در آن وجود دارد. یکی از اساسی ترین اولویت های کنونی، بررسی سطح تایتان و تشخیص فرآیند شیمیایی آن است.

همین شباهت های بالقوه جو بسیار کهن زمین با تایتان، دانشمندان را از دیرباز مشتاق داشتن نگاهی ژرف تر بر سطح بزرگ ترین قمر زحل کرده است.

اما هیچ تضمینی وجود ندارد مأموریت اشاره شده حتی بتواند از مرحله توفان فکری خارج شود، زیرا چنین مفاهیمی ملزم به رقابت با دیگر ایده های مطرح شده برای کسب بودجه از طریق برنامه مفاهیم پیشرفته و نوآورانه ناسا هستند. به همین دلیل ممکن است گذر از نخستین مرحله تا رسیدن به طراحی فضاپیما نزدیک به ده سال طول بکشد و پس از آن نیز سال ها برای تکمیل آن وقت سپری شود. به آن معنی که حتی اگر این ایده از سوی ناسا به طور کامل پذیرفته شود، بازهم نزدیک دو دهه برای تحقق آن زمان نیاز خواهد بود.

پس از این که وویجرهای یک و ۲ در دهه ۸۰ میلادی از کنار زحل و بزرگ ترین ماهواره طبیعی آن عبور کردند، دانشمندان با غبار نارنجی رنگ غلیظی مواجه شدند که رصد سطح تایتان به وسیله دوربین های اپتیکی وویجرها را میسر نمی کرد و این باعث شد از آن پس تایتان به مقصدی فریبنده تبدیل شود. سال ۲۰۰۵، کاوشگر هویگنز از مدارگرد کاسینی جدا شد و روی قمر زحل فرود آمد. ارتباط کوتاه ۹۰ دقیقه ای این کاوشگر با کاسینی کافی بود تا دانشمندان بتوانند از نزدیک نگاه کوتاهی به سطح تایتان اندازند و اطلاعات بیشتری از اتمسفر و سطح نرم آن به دست آورند.

کاسینی با نقشه برداری کامل راداری از سطح قمر توانست مناطقی از تایتان را مشخص کند که پر از مایعات بود. این مواد که به نظر می رسید بخشی از چرخه آبی تایتان باشد، متان و اتان بود ؛ یعنی چرخه موجود تقریبا همان چرخه ای بود که روی زمین وجود دارد، با این تفاوت که به جای آب، متان و اتان در چرخه شرکت داشتند.

به دلیل نرم بودن سطح قمر، کاوشگرهای قدیمی ممکن است با دشواری راهپیمایی روی آن مواجه شوند، اما یک کوادکوپتر (هلیکوپتر با چهار ملخ) می تواند با پرواز بر فراز سطح آن خود را به نقاط مختلف این قمر برساند، تحقیق کند و سپس دوباره به بالن برگردد که حکم پایگاه هوایی را دارد.

بالن موتوردار مجهز به ژنراتور هسته ای (ایزوتوپی) تهیه شده از طریق ناساست که با بهره گیری از مقادیر کافی پلوتونیوم ۲۳۸، مسئول تأمین نیروی کاوشگر پرنده خواهد بود. این نوع تولید برق به دلیل داشتن هزینه بالا جزو نادرترین روش ها در سراسر جهان به حساب می آید.

نیاز به ایده های جدید

عناصر مأموریت به سمت تایتان، مانند معقول بودن فرستادن یک بالن به اعماق منظومه خورشیدی یا توانایی طراحی کوادکوپتر برای اکتشاف سیارات و اقمار، همگی قبلا مطالعه شده است. این که بالن با هلیوم پر شود یا با هوای گرم شده اتمسفر همان سیاره یا قمر در آسمان معلق بماند، از پرسش هایی است که باید پاسخ داده شود ولی بعد از ساخت داخل همان موشک های متداول گذاشته و پرتاب خواهد شد. از دیگر مطالعات پروازی این ایده، مکانیزم باد شدن بالن در میان آسمان است که فعلا و با توجه به فناوری در دسترس، قابل انجام به نظر می رسد.

پرواز در جو تایتان که حدود چهاربرابر غلیظ تر از اتمسفر زمین است، با افزایش اصطکاک و ایجاد پسای زیاد، سرعت اجسام پرنده را کاهش می دهد. همچنین تأخیر زمانی ارتباط کاوشگر با زمین، لزوم هوشمند بودن و تصمیم گیری مستقل پرنده را بیش از پیش نشان می دهد. از این رو کوادکوپتر باید ضمن یافتن بالن موتوردار، نحوه ذخیره نمونه های به دست آمده برای انجام آنالیز را نیز به صورت خودکار تشخیص دهد. برای انجام این مأموریت نیازمند وسیله ای الکترونیکی با وزن بسیار کم، بیشینه بهره وری ممکن و کمینه مصرف انرژی، خواهیم بود. پیشنهادی که بتواند همه این انتظارات را برآورده کند، ممکن است پردازنده یک تلفن هوشمند باشد.

نخستین مرحله از برنامه مفاهیم پیشرفته و نوآورانه ناسا، تقریبا ۹ ماه به طول می انجامد که در این نقطه مأموریت کوادکوپتر آماده ورود به مرحله بعدی یعنی رقابت با دیگر ایده ها برای جذب سرمایه خواهد بود.