W 2034 roku naukowcy NASA będą latać wokół Tytana – oczywiście zdalnie. Phil Plait zdradza kulisy tej misji

W 2034 roku naukowcy NASA będą latać wokół Tytana.

Oczywiście zdalnie – Tytan, największy księżyc Saturna, jest odległy ponad miliard kilometrów od Ziemi, a takiej podróży nie jest jeszcze w stanie odbyć żaden człowiek. Ponadto, ponieważ Tytan znajduje się tak daleko od Słońca, panuje na nim śmiertelny chłód. Jednakże nasze bezzałogowe statki mogą znieść ogromny ziąb i odbyć taką podróż, a tak się składa, że my, ludzie, osiągamy coraz większą biegłość w konstruowaniu przystosowanej do tego celu aparatury.

Nawet w porównaniu z najbardziej zaawansowanymi statkami kosmicznymi, które wysłano wcześniej do badania innych globów, misja Dragonfly (Ważka) jest niezwykle ambitna. Statek nie będzie ani lądownikiem, ani łazikiem – to helikopter, a dokładniej oktokopter, wyposażony w cztery pary wirujących śmigieł, które pozwolą mu poruszać się w mroźnej atmosferze gigantycznego księżyca. Zasilany i ogrzewany przez baterię jądrową, będzie badał Tytana w trakcie przewidzianej na trzy lata misji, analizując jego niezwykle zimną powierzchnię i atmosferę. Prowadzone będą nawet poszukiwania śladów życia pozaziemskiego – lub przynajmniej jego prekursorów.

Aby opisać Dragonfly, słowo „ambitny” może okazać się zbyt skromne.

Tytan to świat, który zdecydowanie zasługuje na naszą uwagę. Ma średnicę około 5150 km, co czyni go drugim co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym (nieco większy jest tylko księżyc Jowisza – Ganimedes), i jest większy od Merkurego. Gdyby nie Saturn, moglibyśmy pokusić się o nazwanie Tytana samodzielną planetą. Jest to jedyny znany księżyc z gęstą atmosferą, a ciśnienie na jego powierzchni jest około 1,5 raza większe niż na Ziemi. Podobnie jak atmosfera ziemska, składa się ona głównie z azotu, choć zawiera niewielkie i istotnie różne od ziemskich ilości metanu i wodoru. To właśnie kriogeniczne zimno tego księżyca sprawia, że jest on naprawdę niezwykły: temperatura powierzchni Tytana wynosi około –180° C, więc jest tam nieco chłodniej niż na Ziemi – tak zimno, że woda ma tam tę samą twardość co ziemski granit.

A jednak, co wydaje się niewiarygodne, na powierzchni Tytana występuje ciecz. Nie jest to oczywiście woda; wysłana przez NASA sonda Cassini odkryła w pobliżu biegunów Tytana jeziora ciekłego metanu i etanu, z których niektóre są większe od Jeziora Górnego. Na Tytanie zachodzi cykl metanowy: ciekły metan wyparowuje z jezior, unosi się w kierunku otaczających je wyżyn, a następnie opada w postaci śniegu lub deszczu – który następnie topnieje i spływa rzekami z powrotem do jezior. Proces ten jest uderzająco podobny do cyklu wodnego, który ma tak kluczowe znaczenie dla życia na naszej ciepłej planecie.

Metan i etan to cząsteczki zawierające węgiel, co rodzi ważne pytanie: czy na Tytanie może istnieć życie? Co więcej, istnieją pewne przesłanki sugerujące obecność ciekłej wody głęboko pod powierzchnią, podobnie jak w przypadku wielu innych księżyców planet zewnętrznych. Być może są to jedynie małe, izolowane zbiorniki wody pośród ogromnego obszaru błota pośniegowego i lodu, ale możliwość istnienia życia nadal stanowi hipotezę wartą dalszego weryfikowania.

Prawie tak, jakby Tytan wzywał nas, abyśmy go badali. To bardzo kuszący cel dla planetologów. Jednakże, podobnie jak większość wartych realizacji przedsięwzięć, jest to trudne zadanie.

Kiedyś już jednak tam polecieliśmy – czyli da się to zrobić. Cudowna sonda Huygens, zbudowana przez Europejską Agencję Kosmiczną na potrzeby misji Cassini, wylądowała na Tytanie w 2005 roku; była wszelako dość nieduża i miała ograniczone możliwości oraz czas działania. Powtórzenie misji Huygens na większą skalę byłoby lepszym rozwiązaniem, ale nadal nieoptymalnym: podobnie jak na Ziemi, warunki na Tytanie zmieniają się gwałtownie od jednego miejsca do drugiego, więc byłaby wielka szkoda (a także przepadek efektów ciężkiej pracy), gdyby nie trafiło się na odpowiedni punkt. Łazik byłby jeszcze lepszym rozwiązaniem, ale teren na Tytanie jest zamglony, a wiele potencjalnych pułapek mogłoby łatwo unieruchomić każdy pojazd próbujący poruszać się po powierzchni.

Pozostaje więc tylko jedna opcja: latanie. Na pierwszy rzut oka może wydać się to absurdem: latanie nad odległym księżycem, oddalonym o ponad miliard kilometrów?

Ale to ma sens! Atmosfera jest na nim gęstsza niż na Ziemi, co zapewnia większą siłę nośną. Grawitacja na Tytanie wynosi zaledwie około 14% grawitacji naszej planety, co ułatwia oderwanie się od powierzchni. Dlaczego więc nie?

Znakomity zespół naukowców pracujący nad projektem Dragonfly wziął to wszystko pod uwagę. Dron nie jest mały: jego korpus ma około czterech metrów długości i jednego metra szerokości, jest węższy od rodzinnego sedana, ale mniej więcej tak samo długi. Jego masa wynosi 875 kg, więc na Ziemi waży prawie tonę, ale na Tytanie znacznie mniej. Jest wyposażony w cztery wirniki o szerokości 1,35 m, po jednym w każdym rogu, z których każdy ma dwie pionowo ułożone, przeciwbieżne łopaty, które zwiększają siłę nośną i zmniejszają moment obrotowy.

Na pokładzie znajduje się wiele instrumentów naukowych, w tym urządzenie do tworzenia map minerałów, spektrometr masowy służący do szczegółowej analizy składu chemicznego powierzchni (wraz z wiertłem do pobierania próbek), przyrząd do pomiarów meteorologicznych atmosfery oraz, oczywiście, kamera. Wszystkie te urządzenia będą zasilane przez Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (wielozadaniowy radioizotopowy generator termoelektryczny), który przekształca ciepło rozpadu plutonu w energię elektryczną. Takie rozwiązanie jest powszechnie stosowane w misjach w przestrzeni kosmicznej; zasila ono na przykład łaziki Curiosity i Perseverance.

Dotarcie na miejsce to tylko połowa wyzwania. Start zaplanowano na lipiec 2028 roku, a Dragonfly będzie przez sześć lat przemierzać pustą przestrzeń między dwoma światami. Gdy dotrze do Tytana, rozpocznie się prawdziwy dramat. Jego wejście w atmosferę i opadanie będą podobne do „siedmiu minut strachu”, których doświadczyły łaziki marsjańskie. Dragonfly, chroniony przez osłonę termiczną, przedrze się przez atmosferę; osłona ta zostanie odrzucona po tym, jak statek kosmiczny zwolni wystarczająco, by można było otworzyć spadochrony. Gdy znajdzie się nieco ponad kilometr nad Tytanem, zacznie działać oktokopter, który osiądzie na powierzchni. Korzystając z radaru i lidaru, samodzielnie wybierze miejsce lądowania.

Miejsce docelowe, które nosi nazwę Shangri-La, to obszar wydm piaskowych położony w pobliżu równika na południowej półkuli Tytana. Piasek w Shangri-La nie składa się z krzemianów, jak ten na Ziemi; najprawdopodobniej są to płatki zamrożonych węglowodorów. Planowana jest seria lotów, m.in. do dużego, pobliskiego krateru uderzeniowego o nazwie Selk. W tym miejscu sonda mogłaby pobrać próbki materiału wydobytego spod powierzchni przez pradawny impakt, co dałoby naukowcom głębszy wgląd w gorąco dyskutowane pochodzenie i wewnętrzną strukturę tego księżyca.

Niestety, sonda Dragonfly nie zbliży się do jezior metanu, ale na tym zamarzniętym świecie i tak jest wiele różnych rzeczy, które warto obejrzeć. Ponieważ zachodzą tam intensywne procesy chemiczne z udziałem węgla, możliwe jest, że na Tytanie powstały przynajmniej prekursory życia. Gdyby jakaś forma życia zdołała się tam zakorzenić, różniłaby się ona znacznie od ziemskich, a gdyby nawet księżyc okazał się martwy, zyskalibyśmy większą pewność, że życie to coś więcej niż tylko kriogeniczna chemia organiczna.

Jako naukowiec jestem podekscytowany wszystkimi możliwościami misji i wierzę, że z czasem uda się je zrealizować, ale jako człowiek najbardziej pragnę zobaczyć zdjęcia, które zrobi Dragonfly. Tytan to cały świat – rozległy, różnorodny i dziwny – i chcę go zobaczyć na własne oczy, nawet nie bezpośrednio, ale dzięki kamerze napędzanego energią jądrową, ośmiopłatowego, ważącego tonę latającego laboratorium naukowego, które wyśle te informacje w przestrzeń Układu Słonecznego.