حظيت الأقمار الكبيرة التي تدور حول عمالقة الغاز في نظامنا الشمسي باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة. تيتان ، أكبر أقمار زحل ، هو القمر الصناعي الطبيعي الوحيد المعروف بأنه يحتوي على غلاف جوي كثيف. تم نحت سطحه ، الذي كشفه مسبار كاسيني جزئيًا ، بواسطة البحيرات والأنهار. هناك اهتمام باستكشاف تيتان أكثر ، لكن هذا أمر صعب من المدار لأن الرؤية من خلال الغلاف الجوي السميك أمر صعب. تمت مناقشة Flying on Titan حول الويب (في بعض الأحيان بشكل واضح) ، وكان هذا حتى أحد الموضوعات تعامل مع الفيلم الهزلي الشهير XKCD.
ومع ذلك ، لا تزال هناك مشكلة قوة الدفع. متطلبات الطاقة للطيران ضئيلة للغاية على تيتان ، لذلك قد تعمل الأجنحة الشمسية. لكن تيتان يقدم أيضًا بديلاً: الإبحار.
تظهر الصور من مهمة كاسيني شبكات الأنهار تتدفق إلى البحيرات في المنطقة القطبية الشمالية جبابرة. الائتمان: NASA / JPL / USGS.
مع كل تلك البحيرات والأنهار ، قد يكون استكشاف تيتان بسفينة سطحية طريقة رائعة لمشاهدة جزء كبير من القمر. لكن السيارة لن تبحر على الماء. تتكون بحيرات تيتان من غاز الميثان السائل. ولذلك فإن التحدي يكمن في جعل الوعاء مزدهرًا: فالميثان السائل تبلغ كثافته 45٪ فقط مثل كثافة الماء السائل. هذا يعني أننا سنحتاج إلى الكثير من الإزاحة. يمكن للبدن العميق المجوف القيام بذلك ، وقد اتضح أن الميثان السائل له ميزة تساعد في تعويض الكثافة المنخفضة: فهو أقل لزوجة بكثير من الماء.
يتناسب رقم رينولدز مع نسبة الكثافة إلى اللزوجة ، واتضح أن مقاومة الاحتكاك على الهيكل تتناسب عكسًا مع Re. في حين أن بحار وبحيرات تيتان تحتوي فقط على 45٪ من كثافة المياه ، فإنها تمتلك أيضًا 8٪ فقط من اللزوجة. هذا يعني أن السفينة الشراعية تيتان ستواجه حوالي 26٪ فقط من قوة الاحتكاك كمكافئ للأرض. [وجد مصممو اليخوت أن مقاومة الاحتكاك تساوي تقريبًا 0.075 / (log (Re) -2) ^ 2)]. هذا يترك لنا مجالًا لجعل الهيكل أعمق (مهم للتعويض عن الكثافة كما هو مذكور أعلاه) ، وأطول (إذا كنا نريد خطًا مائيًا أطول ، مما يجعل موجات القوس أطول ويحسن السرعة القصوى).
سيحصل الشراع نفسه على رياح أقل ، في المتوسط ، على تيتان مقارنة بالأرض. يبدو أن متوسط سرعة الرياح على تيتان يبلغ حوالي 3 أمتار / ثانية ، وفقًا لكاسيني ، على الرغم من أنه قد يكون أعلى فوق البحيرات. متوسط سرعة الرياح فوق محيطات الأرض أقرب إلى 6.6 متر / ثانية. لكن الغلاف الجوي لتيتان هو أيضًا أكثر كثافة بـ 4 مرات من الغلاف الجوي للأرض ، ويتناسب كلا من الرفع والسحب مع كثافة السوائل. أخيرًا ، هذا يعني أن إجمالي قوة السوائل على الشراع ستكون حوالي 83٪ مما ستحصل عليه على الأرض ، وكل ما عدا ذلك سيكون متساويًا ، وهو ما قد يكون كافيًا. سيكون هناك علاوة على كفاءة الشراع وحجمه ، وبالتالي قد نضطر إلى الاستفادة من الهيكل المنخفض الاحتكاك لفحص الأشكال ذات الثبات الأكبر التي يمكن أن تستوعب شراعًا أكبر وأطول (ويفترض أن تكون نسبة العرض إلى الارتفاع عالية).
كل هذا مجرد تخمين ، بالطبع ، لكنه يوفر تمرينًا ممتعًا وربما يوفر الإلهام عندما نتخيل سفن روبوتية طويلة الأبحار تبحر بصمت في بحيرات تيتان.
تيتان ماري إكسبلورر. رصيد الصورة: NASA / JPL
تم بالفعل اقتراح مفهوم واحد لقارب على تيتان: تيتان سي إكسبلورر (TiME) سوف ترسل عوامة عائمة عالية التقنية للهبوط في بحر الميثان على قمر زحل هذا لدراسة تكوينه وتفاعله مع الغلاف الجوي. لكن هذا الاكتشاف فئة تم إلغاء مفهوم المهمة لصالح إرسال مركبة الإنزال InSight إلى المريخ.
ولكن مع كل الاكتشافات الأخيرة على تيتان بواسطة مركبة كاسيني الفضائية - أشياء مثل البحيرات والبحار والأنهار وأنماط الطقس والمناخ التي تخلق الضباب والأمطار - مهمة كهذه ستعطى مزيدًا من الاهتمام في المستقبل.