I ricercatori del Penn State Department of Aerospace Engineering fanno parte di un team guidato dal Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) la cui proposta di un rivoluzionario velivolo ad ala rotante per indagare sulla luna più grande di Saturno, Titano, è stato selezionato dalla NASA come uno dei due finalisti per la prossima missione dell'agenzia New Frontiers.

Libellula, un lander multi-rotore simile a un drone, trarrebbe vantaggio dalla densa atmosfera di Titano (quattro volte più densa dell'atmosfera terrestre) e dalla bassa gravità (un settimo di quella terrestre) per volare tra i siti di atterraggio ampiamente distanziati sulla superficie di Titano. In ogni luogo di atterraggio, Dragonfly impiegherebbe una serie di strumenti scientifici per indagare sulla chimica organica e sull'abitabilità di Titano; monitorare le condizioni atmosferiche e di superficie; morfologie dell'immagine per indagare i processi geologici; ed eseguire studi sismici.

Il team di ricerca della Penn State, guidato dal Professore Associato Jack Langelaan e comprendente il Professore Associato Sven Schmitz e il Professore Associato Jose Palacios, è responsabile di cinque aree dello sviluppo del concetto:progettazione e analisi del rotore, sviluppo della legge sul controllo del volo degli elicotteri, sviluppo del banco di prova in scala di velivoli ad ala rotante, supporto per prove a terra, e valutazione delle prestazioni di volo. Tutti e tre i professori fanno parte del Penn State Vertical Lift Research Center of Excellence, uno dei tre centri di ricerca nazionali dedicati alla ricerca sull'ala rotante e sul sollevamento verticale.

"Siamo estremamente entusiasti e orgogliosi di far parte del team Dragonfly, " ha detto Langelaan. "L'ambiente di Titan è ideale per volare, e la mobilità di un veicolo di volo darà agli scienziati planetari l'accesso a una vasta area di Titano, permettendoci di vedere variazioni in geologia, geochimica della superficie e del sottosuolo e condizioni atmosferiche".

Il team di Penn State ha già costruito un veicolo di prova ingegneristico in scala ridotta e ha condotto diversi test di volo. Questo veicolo è progettato per essere facilmente riconfigurabile e verrà utilizzato per sviluppare e testare algoritmi di controllo del volo ed esaminare gli effetti delle modifiche alla progettazione del veicolo sulle prestazioni di volo.

La configurazione a doppio quadricottero di Dragonfly (quattro coppie di rotori impilati) fornisce un eccellente controllo del veicolo, oltre alla ridondanza:il veicolo può volare anche se alcuni rotori si guastano. Poiché l'energia solare non è disponibile a causa della distanza di Titano dal sole e della sua densità, atmosfera nebbiosa, Dragonfly utilizzerebbe un generatore termoelettrico a radioisotopi multi-missione (MMRTG), come il rover Curiosity su Marte, per alimentare i suoi sistemi. L'MMRTG ricaricherà una batteria di volo durante la notte di Titano, e consenti a Dragonfly di volare per decine di miglia con ogni carica.

"Stiamo utilizzando tecnologie sviluppate per i droni che volano qui sulla Terra e le stiamo modificando in modo da poter consentire missioni scientifiche su diversi pianeti. È fantastico!" disse Langelaan. "Stiamo anche utilizzando tecniche computazionali che vengono sviluppate per aiutare a progettare parchi eolici per modellare l'atmosfera di Titano:questo ci aiuterà a sviluppare e testare i sistemi di controllo del volo. E stiamo anche sviluppando e testando metodi per proteggere il veicolo dall'ambiente freddo di Titano. ."

I due finalisti della missione:la Dragonfly guidata dall'APL, e il Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) guidato dalla Cornell University e dal NASA Goddard Space Flight Center, riceveranno finanziamenti nel 2018 per sviluppare e far maturare ulteriormente i loro concetti. La NASA prevede di selezionare una di queste indagini nella primavera del 2019 per proseguire con le fasi successive della missione.

Se selezionato, Dragonfly avrebbe previsto un lancio della missione a metà del 2020 con un atterraggio target nel 2034. La missione su Titano durerebbe più di due anni e mezzo.

La missione selezionata sarà la quarta nel portafoglio New Frontiers della NASA, una serie di indagini di scienze planetarie guidate dal ricercatore principale che rientrano in un limite di costi di sviluppo di circa $ 850 milioni.