دریاچه‌های قمر زحل می‌توانند به‌عنوان سوخت موشک استفاده شوند
پژوهشگران طرحی مفهومی را برای آوردن نمونه از بزرگترین قمر زحل ارائه داده‌اند که موشک آن برای بازگشت به زمین از دریاچه‌های متان سطح تایتان، به‌عنوان سوخت استفاده خواهد کرد.
آوردن نمونه‌ای از اجرام آسمانی، شرایط مطالعه‌ی بسیار بهتری را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد و به همین دلیل مأموریت‌هایی مانند مریخ‌نورد پشتکار، فضاپیمای اسیریس-رکس ناسا و هایابوسا ۲ ژاپن برای جمع‌آوری نمونه از میزبان‌های خود طراحی شدند.
یک مأموریت آوردن نمونه از تایتان می‌تواند شکل غیرمنتظره‌ای از حیات را آشکار کند و برخی ترکیبات شیمیایی را که در زمین یافت نمی‌شوند، با خود بازگرداند. برای این کار تیمی از پژوهشگران مشغول طراحی مفهومی یک مأموریت هستند.
قمر زحل، «تایتان» (Titan)، یک جهان مرموز است. این دومین قمر بزرگ در منظومه‌ی شمسی، اندازه‌ای بزرگتر از سیاره‌ی عطارد دارد و در کنار زمین تنها مکان منظومه‌ی شمسی است که رودخانه‌ها و دریاچه‌های مایع در آن وجود دارد، با این تفاوت که این رودخانه‌ها و دریاچه‌ها به جای آب دارای متان هستند. اما این قمر به جز متان، مایع دیگری هم دارد و در زیر سطح یخ زده‌ی خود یک اقیانوس کامل از آب را جای داده است. علاوه بر این مانند سیاره‌ی ما جوی غنی از نیتروژن دارد.
تیمی از مهندسان مرکز تحقیقات «گلن» (Glenn) ناسا در کلیولند (Cleveland) به‌تازگی هزینه‌ی تحقیقاتی ۱۲۵ هزار دلاری «طرح‌های مفهومی پیشرفته‌ی نوآورانه‌ی ناسا» (NASA Innovative Advanced Concepts) یا «نیاک» (NIAC) را دریافت کرده‌اند تا امکان آوردن نمونه از مواد این کره‌ی جذاب را بررسی کنند. برنامه‌ی نیاک به تأمین بودجه‌ی فناوری‌هایی می‌پردازد که در هیچ برنامه‌ای آماده‌ی استفاده نیستند اما مزایای قابل توجهی برای مأموریت‌های اکتشافی آینده دارند.
تصویر موزاییکی و پردازش شده‌ی تایتان از نگاه کاسینی
Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho
نکته‌ی مثبت آن است که فرود بر روی تایتان، بسیار آسان‌تر از مراحل هفت دقیقه وحشت است که فضاپیماها هنگام ورود به مریخ تجربه می‌کنند. جو تایتان شش برابر غلیظ‌تر از زمین است و می‌تواند پسای کافی فراهم کند و با کاهش سرعت سطح‌نشین، یک فرود نرم حتی بدون موشک را فراهم کند.
«استیون اولسون» (Steven Oleson) رییس آزمایشگاه کامپس (Compass) مرکز گلن که طراحی مفهومی فضاپیمای بازگشت از تایتان را انجام داده است، گفت: «ما انتظار داریم که فرود روی تایتان نسبتا آسان باشد. این قمر دارای جو نیتروژن غلیظ با فشاری ۱٫۵ برابر فشار جو زمین است که می‌تواند به کمک یک سپر هوایی (Aeroshell) و چترهای نجات، سرعت فرود فضاپیما را درست مانند بازگشت فضانوردان به زمین، کاهش دهد.»
جامعه‌ی علمی جهان به لطف مأموریت «کاسینی» (Cassini) که در سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ میلادی (۱۳۸۳ تا ۱۳۹۶ خورشیدی) در مدار زحل قرار داشت، نخستین نگاه دقیق را به تایتان داشت. در آن زمان فضاپیمای کاسینی بیش از صد پرواز نزدیک بر فراز بزرگترین قمر زحل انجام داد. دنیای عجیبی که کاسینی کشف کرد، کنجکاوی علمی بیشتری هم برانگیخت.
دانشمندان بر این باورند که اقیانوس آب زیرسطحی تایتان می‌تواند میزبان زندگی مشابه اعماق اقیانوس‌های زمین باشد. با وجود دمای بسیار پایین سطح که تا ۱۷۹- درجه‌ی سانتی‌گراد هم می‌رسد و فشار جو که ۵۰ درصد بیشتر از زمین است، این دریاچه‌های سطحی هیدروکربن ممکن است بی‌روح نباشند و حیاتی کاملا متفاوت از زمین را میزبانی کنند که در میان ساختار شیمیایی غنی از کربن در جریان است.
طرحی گرافیکی از دریاچه‌های مایع تایتان
Credit: NASA
علاوه بر این دانشمندان در مطالعه‌ی سطح و جو تایتان دسته‌ای از ترکیبات شیمیایی به نام «تولین» (Tholin) را یافته‌اند که در هیچ جای کره‌ی زمین یافت نمی‌شود. به گفته‌ی دانشمندان این ترکیبات ممکن است میلیاردها سال پیش، نقشی اساسی در شکل‌گیری حیات در کره‌ی زمین جوان ایفا کرده باشند.
در نمونه‌ای از تایتان که به زمین آورده شود، می‌توان دانش زیادی را جست‌وجو کرد. هرچند پس از فرود آمدن بر سطح این قمر، چالش بزرگ بعدی این است که نمونه برای آوردن به زمین، ابتدا از سطح تایتان به فضا برده شود. تیم پژوهشی گلن برای این منظور دریاچه‌های سطحی متان را سودمند می‌داند.
اولسون گفت: «تولید سوخت موشک در تایتان به واکنش شیمیایی نیاز ندارد. شما فقط به لوله و پمپ نیاز دارید. متان در حالت مایع قرار دارد و بنابراین برای استفاده آماده است.»
با در اختیار داشتن گزینه‌ای مناسب برای سوخت، تیم آزمایشگاه کامپس ناسا اکنون شیوه‌ی تولید مؤثر اکسیژن مایع را برای تکمیل فرآیند سوختن بررسی خواهد کرد. یک گزینه‌ی احتمالی، ذوب یخ‌های آب تایتان توسط منبع گرمایی هسته‌ای و سپس تجزیه‌ی آن است که باید دید تا چه حد امکان‌پذیر است.
با توجه به اینکه مأموریت بازگردانی نمونه از تایتان یک طرح مفهومی است، ممکن است هرگز عملیاتی نشود اما این قمر زحل به‌زودی شاهد یک مأموریت رباتیک خواهد بود و مأموریت «دراگون‌فلای» (Dragonfly) که یک ربات پرنده‌ی هشت پره‌ای است، سفر هشت ساله به زحل را در سال ۲۰۲۷ آغاز خواهد کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از کانسپت استفاده از هیدروکربن‌های مایع دریاچه‌های تایتان به‌عنوان سوخت موشک
Credit: NASA
منبع: Space
