Questo decennio promette di essere un momento entusiasmante per l'esplorazione dello spazio. Già, il rover Perseverance è atterrato su Marte e ha iniziato a condurre operazioni scientifiche. Entro quest'anno, il telescopio spaziale James Webb di nuova generazione, il Double Asteroid Redirection Test (DART), e la navicella spaziale Lucy (la prima missione sugli asteroidi troiani di Giove) verrà lanciata. Prima della fine del decennio, saranno inoltre inviate missioni su Europa e Titano per estendere la ricerca di segni di vita nel nostro sistema solare.

Attualmente, Il piano della NASA per esplorare Titano (la luna più grande di Saturno) è quello di inviare un quadrirotore a propulsione nucleare chiamato Dragonfly per esplorare l'atmosfera e la superficie. Però, un'altra possibilità che è stata presentata quest'anno come parte del programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) è quella di inviare un veicolo di restituzione del campione con Dragonfly che potrebbe alimentarsi utilizzando il metano liquido raccolto dalla superficie di Titano.

Conosciuto come Ritorno di un campione di Titano utilizzando propellenti in situ, questa missione presenterebbe alcuni seri vantaggi rispetto alle missioni di restituzione dei campioni convenzionali. ordinariamente, le missioni verso oggetti celesti distanti devono portare con sé abbastanza propellente per il viaggio di ritorno (il che significa molta massa aggiunta e costi più elevati), o avere una batteria nucleare in grado di fornire energia per diversi anni.

La missione Libellula, che dovrebbe essere lanciato entro il 2027 (e arrivare a Titano entro il 2036) passerà 2,7 anni ad esplorare Titano come parte della sua missione principale. Per poter operare così lontano da casa, si baserà su un generatore termoelettrico a radioisotopi multi-missione (MMRTG), dove il calore causato dal lento decadimento radioattivo del plutonio genera elettricità.

Nel frattempo, il concetto di restituzione del campione fornirebbe carburante per il suo volo di ritorno utilizzando elementi volatili raccolti dalla superficie di Titano. Come puoi vedere dall'illustrazione in alto, sarebbe costituito da un lander e un veicolo di salita. Una volta che questi si sono posati sulla superficie di Titano, potrebbero aiutare la missione Dragonfly ricevendo campioni raccolti dal quadrirotore.

Utilizzando le risorse raccolte in loco, il lander potrebbe fornire metano liquido e ossigeno liquido (creato dal ghiaccio locale) per il veicolo di salita. Questo veicolo verrebbe quindi caricato con campioni raccolti da Dragonfly e poi li riporterebbe sulla Terra. Non trasportando il proprio propellente, l'elemento di ritorno del campione della missione avrebbe una massa complessiva inferiore e quindi costerebbe meno per il lancio.

Oltre a ciò, la missione di restituzione del campione aumenterebbe esponenzialmente i ritorni scientifici di una missione su Titano. Per anni, gli scienziati sperano di osservare meglio la superficie della luna per indagare sui suoi particolari misteri. Questi includono (ma non sono limitati a) la sua densa atmosfera ricca di azoto, il suo ciclo idrologico (ma con metano), e la ricca chimica organica e le condizioni prebiotiche sulla sua superficie.

Il concetto è stato sviluppato da un team guidato da Steven Oleson, il leader del team di progettazione simultanea di veicoli spaziali COMPASS presso il Glenn Research Center della NASA. La NASA ha descritto questo concetto, come parte dell'annuncio 2021 NIAC Phase I Fellows, come segue:

"Un ritorno del campione di Titano utilizzando propellenti in situ è ​​una proposta missione di restituzione del campione di Titano che utilizza propellenti volatili in situ disponibili sulla sua superficie. Questo approccio per Titan è molto diverso da tutti i concetti di utilizzo delle risorse in situ convenzionali, e realizzerà un ritorno di grande valore scientifico verso la scienza planetaria, astrobiologia, e comprendere l'origine della vita, questo è un ordine di grandezza più difficile (in distanza e ?V) rispetto ad altre missioni di ritorno campione."

Il concetto è simile alla missione di restituzione del campione per Marte attualmente in fase di sviluppo dalla NASA e dall'Agenzia spaziale europea (ESA) che trasporterebbe i campioni raccolti dal rover Perseverance. Secondo l'attuale architettura della missione, questo ritorno campione consisterà anche in un lander e un veicolo di ascesa a propellente solido a due stadi (sviluppato dalla NASA) e un rover (sviluppato dall'ESA) che raccoglierà i campioni.

Questa missione di restituzione del campione dovrebbe essere lanciata nel luglio del 2026 e atterrerebbe vicino al rover Perseverance (nel cratere Jezero) entro l'agosto 2028. Il programma NIAC, che è supervisionato dalla Space Technology Mission Directorate (STMD) della NASA, cerca di coinvolgere innovatori e imprenditori americani per promuovere concetti innovativi e scoperte che aiuteranno a trasformare l'esplorazione dello spazio.

Per il 2021, STMD ha selezionato 16 proposte NAIC per diventare borsisti di Fase I, ognuno dei quali riceverà una sovvenzione fino a $ 125, 000 dalla NASA. Dopo il completamento con successo di uno studio di fattibilità iniziale di nove mesi, i borsisti NIAC possono richiedere i premi di Fase II. Come Jenn Gustetic, il direttore delle innovazioni e delle partnership in fase iniziale all'interno della NASA STMD, spiegato in un recente comunicato stampa della NASA:

"I borsisti NIAC sono noti per sognare in grande, proponendo tecnologie che possono sembrare confinanti con la fantascienza e sono diverse dalla ricerca finanziata da altri programmi di agenzie. Non ci aspettiamo che arrivino tutti a buon fine, ma riconosciamo che fornire una piccola quantità di fondi per la ricerca iniziale potrebbe avvantaggiare notevolmente la NASA a lungo termine".

Questa è solo una delle numerose proposte all'avanguardia che sono state accettate per lo sviluppo della Fase I, come parte del programma NAIC della NASA per il 2021. Mentre solo una manciata (o nessuno) potrebbe essere pienamente realizzata e andare nello spazio nei prossimi anni, il programma sta portando a idee ispirate che illustrano come sarà il futuro dell'umanità nello spazio.