עם האווירה הדחוסה והעשירה בפחמימנים שלו, טיטאן היה נושא לעניין זה עשורים רבים. ועם ההצלחה של קאסיני-הויגנס המשימה, שהחלה לחקור את סטורן ומערכת הירחים שלו כבר בשנת 2004, ישנן הצעות רבות על השולחן למשימות המשך שיחקרו את פני השטח של טיטאן וימי המתאן שלו באופן מעמיק יותר.
האתגרים שהציבה זו הובילו לכמה רעיונות חדישים למדי, החל מבלונים ונחתים למל"טים וצוללות צפות. אבל ההצעה למל"ט "שפירית" של חוקרים ב- JHUAPL של נאס"א נראית הרפתקנית במיוחד. מזל"ט שמונה-להבים זה יכול להיות מסוגל להמראה ונחיתה אנכית (VTOL), ויאפשר לו לחקור את האווירה וגם את פני השטח של טיטאן בעשורים הבאים.
את מושג המשימה הוצע על ידי צוות מדע בראשות אליזבת טורטל, מדענית כוכבי לכת ממעבדת הפיזיקה היישומית באוניברסיטת ג'ונס הופקינס של נאס"א (JHUAPL). עוד בפברואר, הרעיון הוצג בסדנת "סדנת פלנטריה למדע 2050" - שהתקיימה במטה נאס"א בוושינגטון הבירה - ושוב בסוף מרץ, בכנס 48 מדעי הירח והפלנטרית בוודלנדס, טקסס.
משימה כזו, כפי שהסביר טורטל למגזין החלל באמצעות הדוא"ל, היא גם בזמן וגם הכרחי. לא זו בלבד שהיא תתבסס על התפתחויות רבות אחרונות בקרב חוקרי רובוטים (כגון רובר הסקרנות וה קאסיני מסלול); אבל על טיטאן, פשוט אין מחסור בהזדמנויות למחקר מדעי. כדבריה:
"טיטאן הוא עולם אוקיינוס עם טוויסט ייחודי, שהוא הכימיה האורגנית העשירה והמורכבת המתרחשת באטמוספירה שלו ועל פני השטח שלה. שילוב זה הופך את טיטאן למטרה טובה במיוחד לחקר יכולת הפלנטה. אחת השאלות הגדולות הנוגעות להתפתחות החיים היא כיצד אינטראקציות כימיות הובילו לתהליכים ביולוגיים. טיטן עושה ניסויים בכימיה פרה-ביוטית במשך מיליוני שנים - טווחי זמנים שאי אפשר לשחזר במעבדה - ותוצאות הניסויים הללו יש לאיסוף. "
הצעתם מבוססת בחלקה על סקרי Decadal קודמים, כמו קבוצת העבודה של אסטרטגיית קמפיין (CSWG) בנושא כימיה פרוביוטית במערכת השמש החיצונית. סקר זה הדגיש כי רכב אווירי נייד (כלומר ספינת אוויר או בלון) יתאים היטב לחקירת טיטאן. לא רק שטיטאן הוא הגוף הידוע היחיד מלבד כדור הארץ שיש בו אטמוספרה צפופה ועשירה בחנקן - צפופה פי ארבעה מזו של כדור הארץ - אלא שחומרת הכבידה היא גם בערך 1/7 מזו של כדור הארץ.
עם זאת, בלונים וספינות אוויר לא היו מסוגלים לחקור את אגמי המתאן של טיטאן, שהם אחת התיקונים המרגשים ביותר ככל שהמחקר בנושא כימיה פרביוטית נמשך. יתר על כן, רכב אווירי לא יוכל לבצע ניתוח כימי במקום פני השטח, ממש כמו מה ש- Mars Exploration Rovers (רוח, הזדמנות ו סקרנות) עשיתי במאדים.
ככאלה, צב ועמיתיה החלו לחפש הצעה שייצגה את טובת שני העולמות - כלומר פלטפורמה אווירית ונחתת. זה היה בראשית הרעיון של שפירית.
טורטל אמר: "נבדקו מספר שיטות שונות לבדיקה אווירית במקום של טיטאן (מסוקים, סוגים שונים של בלונים, מטוסים). "שפירית מנצל את ההתפתחויות האחרונות בכלי טיס רב-רוטוריים בכדי לספק ניידות אווירית לנחת עם עומס מתוחכם. מכיוון שהדרקונפלי יוכל לנסוע למרחקים ארוכים - כמה עשרות קילומטרים בכל פעם, ועד כמה מאות ק"מ במהלך המשימה - ניתן יהיה לבצע מדידות במספר אתרים עם היסטוריות גיאולוגיות שונות מאוד. "
המשימה היא גם בקנה אחד עם מושגים שטורט ועמיתיה - שכוללים את ראלף לורנץ (גם הוא מ- JHUAPL), מליסה מאמן מרכז טיסות החלל גודארד וג'ייסון בארנס מאוניברסיטת איידהו - בוחנים במשך שנים. בעבר הם הציעו מושג משימה שישלב בלון בסגנון מונטגולפיאר עם נחתת דמוי Pathfinder. בעוד שהבלון היה חוקר את טיטאן מגובה נמוך, הנחת היה חוקר את פני השטח מקרוב.
בועידת מדע הירח והפלנטה ה -48, הם חשפו רשמית את מושג "שפירית", שקרא לקודקופטר לערוך מחקרים אוויריים ומשטחיים כאחד. כך נטען, רכב ארבע הרוטורים, יוכל לנצל את האטמוספרה העבה של טיטאן וכוח המשיכה הנמוך כדי להשיג דגימות ולקבוע קומפוזיציות שטח במצבים גיאולוגיים מרובים.
באיטרציה האחרונה משלבת שפירית שמונה רוטורים (שניים ממוקמים בכל אחת מארבע פינותיה) כדי להשיג ולשמור על טיסה. כמו סקרנות ובאה מאדים 2020 לרוב, השפירית תונע על ידי גנרטור תרמו-אלקטרי Multimission Radioisotope (MMRTG). מערכת זו משתמשת בחום הנוצר על ידי ריקבון פלוטוניום -238 כדי לייצר חשמל, ויכולה להמשיך במשימה רובוטית לאורך שנים.
עיצוב זה, אומר צב, יציע למדענים את הפלטפורמה האידיאלית במקום ללימוד הסביבה של טיטאן:
"שפירית הייתה מסוגלת למדוד פרטי קומפוזיציה של חומרי שטח שונים, מה שיראה עד כמה התקדמה הכימיה האורגנית בסביבות שונות. מדידות אלה יכולות גם לחשוף חתימות כימיות של חיים על בסיס מים (כמו על כדור הארץ) או אפילו על בסיס פחמימני, אם היו קיימים בטיטאן. שפירית הייתה גם בוחנת את האווירה של טיטאן, את פני השטח ואת תת השטח כדי להבין את הפעילות הגיאולוגית הנוכחית, כיצד מועברים חומרים ואת האפשרות להחליף חומר אורגני בין פני השטח לאוקיאנוס המים הפנימיים. "
תפיסה זו משלבת הרבה התקדמות אחרונה בתחום הטכנולוגיה, הכוללת אלקטרוניקה לבקרה מודרנית והתקדמות בעיצובים מסחריים בלתי מאוישים של כלי רכב אוויריים (מל"טים). נוסף על כך, שפירית הסר מפסלת תקעים המונעים על ידי כימיה ויכולה להתחבר בין טיסות, מה שמקנה לו תוחלת חיים פוטנציאלית ארוכה בהרבה.
"ועכשיו זה הזמן המושלם," אומר צב, "מכיוון שאנחנו יכולים לבנות על מה שלמדנו ממשימת קסיני-הויגנס לנקוט בצעדים הבאים בחקירת טיטאן."
נכון לעכשיו, מעבדת הנעה סילונית של נאס"א מפתחת מושג דומה. המכונה "צופה" של מסוק מאדים, לשימוש במאדים, צפויה להיות שיגור מל"ט זה על סיפון הכביש מאדים 2020 משימה. במקרה זה, העיצוב קורא לשני רוטורים נגד סיבוב קואקסיאלי, שיספקו את יחס הדחף-למשקל הטוב ביותר באטמוספרה הדקה של מאדים.
פלטפורמת VTOL מעין זו עשויה להפוך לעמוד התווך בעשורים הקרובים, בכל מקום בו נדרשות משימות ארוכות טווח הכוללות גופים שיש בהם אווירה. בין מאדים לטיטאן, מזלטים אוויריים כאלה יכולים לקפוץ מאזור לאזור, להשיג דגימות לניתוח במקום ובשילוב מחקרי שטח עם קריאות אטמוספריות בגבהים שונים כדי לקבל תמונה שלמה יותר של כדור הארץ.
