La Misión al Sistema Titán Saturno ( TSSM ) fue una propuesta conjunta de la NASA y la ESA para la exploración de Saturno y sus lunas Titán y Encélado , [1] donde Cassini reveló muchos fenómenos complejos . Se propuso que la TSSM se lanzara en 2020, recibiera asistencia gravitatoria de la Tierra y Venus y llegara al sistema de Saturno en 2029. La misión principal de 4 años incluiría una gira de Saturno de dos años, una fase de muestreo aerodinámico de Titán de 2 meses y una fase de órbita de Titán de 20 meses .
En 2009, se le dio prioridad a una misión a Júpiter y sus lunas sobre la Misión al Sistema Titán-Saturno , [3] aunque se seguirá evaluando TSSM para su posible desarrollo y lanzamiento.
La Misión del Sistema Titán Saturno (TSSM) fue creada oficialmente en enero de 2009 mediante la fusión de la Misión Titán y Encélado ( TandEM ) de la ESA con el estudio Titan Explorer (2007) de la NASA , [4] aunque los planes para combinar ambos conceptos datan al menos de principios de 2008. TSSM competía con la propuesta de la Misión del Sistema Europa Júpiter (EJSM) por financiación, y en febrero de 2009 se anunció que la NASA/ESA había dado prioridad a EJSM por delante de TSSM. [5] [6] TSSM continuó siendo estudiado para una fecha de lanzamiento posterior, cerca de la década de 2020. Informes de evaluación detallados de los elementos de la misión [7], así como un concepto específico para un módulo de aterrizaje en lagos para los lagos de Titán llamado Titan Mare Explorer (TiME) con el potencial de convertirse en parte de la TSSM se han propuesto en febrero y octubre de 2009, respectivamente.
En 2014 se pensó que el TSSM podría haber sido revivido para un lanzamiento en el cohete superpesado SLS. [2]
La misión TSSM consta de un orbitador y dos sondas de exploración de Titán: un globo aerostático (tipo "Montgolfier") que flotará en las nubes de Titán, y un módulo de aterrizaje que aterrizará en uno de sus mares de metano .
Los datos de ambas sondas se transmitirán a un orbitador de Titán, que estará equipado para estudiar las características de Titán con instrumentos de obtención de imágenes, perfiles de radar y muestreo de la superficie y la atmósfera , mucho más completos que los realizados por la misión Cassini-Huygens .
La nave espacial utilizará varios sobrevuelos con asistencia gravitacional de otros planetas para poder llegar a Saturno. El diseño base preveía un lanzamiento en septiembre de 2020, seguido de cuatro sobrevuelos con asistencia gravitacional ( Tierra - Venus -Tierra-Tierra) y la llegada a Saturno 9 años después, en octubre de 2029. Esta es una de las varias opciones de transferencia Tierra-Saturno disponibles desde el año 2018 hasta el 2022. Sin embargo, los planes actuales de la NASA no le dan prioridad al TSSM y es poco probable que se pueda cumplir con alguna de las fechas de lanzamiento propuestas.
Tras la llegada a Saturno, en octubre de 2029, el sistema de propulsión química del orbitador colocaría el sistema de vuelo en órbita alrededor de Saturno, seguido de una fase de gira de dos años, caracterizada por el despliegue de los elementos in situ , e incluyendo un mínimo de siete sobrevuelos cercanos a Encélado y 16 sobrevuelos a Titán. Durante este período, las repetidas maniobras y asistencias gravitacionales del satélite reducirán la energía necesaria para insertarse en la órbita de Titán. Cuando la nave complete su sobrevuelo de Encélado, el orbitador analizará las inusuales columnas criovolcánicas en el polo sur de la luna.
El Montgolfière , un globo aerostático, sería liberado al acercarse al primer sobrevuelo de Titán para la entrada balística en la atmósfera de Titán para su misión de seis meses terrestres desde abril de 2030 a octubre de 2030. Según los descubrimientos de Cassini-Huygens, el Montgolfière debería ser capaz de circunnavegar Titán al menos una vez durante su vida útil nominal en su latitud de despliegue de aproximadamente 20° N, a 10 kilómetros sobre la superficie de Titán.
Se han presentado numerosas propuestas con respecto al concepto de módulo de aterrizaje en el lago. Uno de los planes más detallados hasta ahora es el llamado Titan Mare Explorer (TiME), que originalmente se había propuesto como una misión de exploración separada, pero que eventualmente podría posponerse e incluirse en el TSSM. [8] [9] Si se aprueba, TiME sería lanzado por el orbitador en su segundo sobrevuelo de Titán. Debido a la capa de neblina de Titán y su distancia al Sol, el módulo de aterrizaje no puede ser alimentado por paneles solares y dependería del nuevo generador de radioisótopos Stirling avanzado (ASRG), [9] [10] que es un prototipo destinado a proporcionar disponibilidad de fuentes de alimentación de larga duración para redes aterrizadas y otras misiones planetarias. El módulo de aterrizaje apuntará a Ligeia Mare , un mar polar norte de hidrocarburos líquidos a aproximadamente 79° N. La sonda descenderá en paracaídas, como la sonda Huygens de 2005. Durante las 6 horas de descenso analizará la atmósfera y luego amerizará en la superficie líquida. La principal función de la nave, propulsada por plutonio, es tomar muestras y analizar la materia orgánica de la superficie durante un período de entre tres y seis meses; sería la primera exploración flotante de un mar extraterrestre. Además de la misión principal, TiME podría estar equipada con un conjunto de instrumentos avanzados para estudiar la composición química y las propiedades físicas de los lagos de Titán. Esto incluye un espectrómetro para analizar los hidrocarburos líquidos, un sonar para cartografiar el lecho del lago y una estación meteorológica para monitorear las condiciones meteorológicas únicas de Titán. Además, los planificadores de la misión están considerando la inclusión de una sonda sumergible que podría desplegarse desde TiME para explorar debajo de la superficie del mar de Ligeia, lo que proporcionaría información sin precedentes sobre el potencial de la química prebiótica en los mares de Titán. Estas mejoras no solo ampliarían nuestra comprensión de Titán, sino que también podrían ofrecer pistas sobre la cuestión más amplia de los orígenes de la vida en el universo.
Los principales objetivos de la misión del TSSM se pueden resumir en cuatro categorías:
En Titán, los objetivos científicos serían proporcionar información sobre aspectos como la composición de la superficie y la distribución geográfica de los diversos componentes orgánicos; sobre el ciclo del metano y los reservorios de metano ; sobre las edades de las características de la superficie, y en particular sobre si el criovulcanismo y el tectonismo están en curso activamente o son reliquias de un pasado más activo; sobre la presencia o ausencia de amoníaco , de un campo magnético y de un océano subterráneo; sobre la química que impulsa la formación de iones complejos en la atmósfera superior; y sobre un amplio rango de altitud en la atmósfera, de 400 a 900 km, que sigue siendo poco explorado después de Cassini. Además, todavía queda mucho por entender sobre los cambios estacionales de la atmósfera en todos los niveles, y el escape a largo plazo de componentes al espacio.
El módulo de aterrizaje TiME aterrizaría en Ligeia Mare , un mar de metano en el hemisferio norte de Titán. Se cree que el ciclo del metano de Titán es análogo al ciclo hidrológico de la Tierra , con un fluido de trabajo meteorológico que existe en fase líquida y gaseosa. TiME discerniría directamente el ciclo del metano de Titán y ayudaría a comprender sus similitudes y diferencias con el ciclo hidrológico de la Tierra. [9] Sin embargo, quedan por responder las preguntas sobre las fuentes de reabastecimiento de metano a la atmósfera. Este mundo está construido por actividades orgánicas que todavía operan y los hallazgos de Cassini-Huygens sugieren un mundo con un equilibrio de procesos geológicos y atmosféricos que es el mejor análogo del sistema solar a la Tierra . Además, se cree que un océano interior descubierto por Cassini, en las profundidades de la densa atmósfera y superficie de Titán, está compuesto en gran parte de agua líquida. TSSM sería la primera misión en los 50 años de exploración espacial en la que se llevará a cabo un estudio in situ extenso e interdisciplinario de la química orgánica activa y el clima en la tierra, el mar y el aire de otro mundo.
