Utente:Harlock81/Prova7

Esplorazione di Titano

• Esplorazione di Titano

Incipit

L'esplorazione di Titano è stata condotta per mezzo di sonde spaziali semiautomatiche, nell'ambito dell'esplorazione di Saturno, di cui Titano è il maggiore satellite.

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Considerazioni generali

Motivazioni scientifiche

Visione multispettrale di Titano

Titano è considerato dalla comunità scientifica come uno degli obiettivi primari dell'esplorazione spaziale del sistema solare esterno per la sua similitudine con la Terra e per il potenziale esobiologico che lo caratterizza. Ha una spessa atmosfera composta principalmente di azoto, ma con un importante quantità di metano, nella quale avvengono reazioni chimiche complesse che conducono alla formazioni di idrocarburi e nitrili. Condizioni di temperatura e pressione prossime a quella del punto triplo del metano, attivano un ciclo idrogeologico che presenta forti analogie con quello che avviene sulla Terra, sebbene con materiali differenti. Le missioni che hanno esplorato Titano hanno individuato il verificarsi di elaborati fenomeni meteoroligi e climatici, sebbene non abbiano ancora ben localizzato la loro occorrenza, né determinato la composizione della pioggia.

Sulla dicotomica superficie sono presenti laghi probabilmente di etano, sebbene la loro composizione non sia stata ancora misurata e tracce di criovulcanismo, che non è stato mai direttamente osservato. È oggetto di interesse determinare l'età della superficie, identificare il motore interno che ha originato i fenomeni criovulcanici e determinarne il grado di attività. È stata ipotizzata la presenza di uno strato di acqua liquida ed ammoniaca al di sotto della superficie.

Sebbene le temperature di Titano siano inferiori a 100 K e non dovrebbero aver permesso la nascita di forme di vita così come le conosciamo sulla Terra, la composizione dell'atmosfera è molto simile a quella pre-biotioca del nostro pianeta. Risulterebbe quindi di particolare aiuto nella sua comprensione, osservare quali reazioni avvengono tra gli idrocarburi prodotti dall'atmosfera di Titano con l'acqua e l'ammoniaca che si presume possano affiorare sulla superficie.

Esigenze tecniche

Traiettoria seguita dalla missione spaziale Cassini-Huygens.

Considerando che gli aspetti d'interesse riguardo a Titano sono molteplici quanto le soluzioni esplorative offerte dalle peculiari caratteristiche della luna, si può intuire come per la sua esplorazione siano state proposte architetture di missione piuttosto articolate.

Alle esigenze imposte dalla volontà di raggiugere il remoto sistema di Saturno, si sommano quelle derivanti dall'intenzione di esplorare Titano. Sebbene lanciatori particolarmente potenti permetterebbero un lancio diretto verso Saturno, per massimizzare il carico utile della missione è preferibile percorrere traiettorie che prevedano gravity assist multipli (nel sistema solare interno e con Giove). Ciò determina sia un allungamento dei tempi di volo, sia l'esposizione della sonda ad ambienti con caratteristiche molto differenti (per temperature e tassi di radiazioni) rispetto a quelle di lavoro (presenti cioè nel sistema di Saturno), che dovrebbero guidarne la progettazione.

La presenza su Titano di una spessa atmosfera consente sia manovre di aerocattura e aerofrenaggio, che permettono di ridurre il quantitativo di propellente necessario per l'ingresso in orbita, sia di ricorrere al paracadute per facilitare l'atterraggio di un eventuale lander. D'altra parte, la stessa atmosfera impedisce la vista diretta della superficie e introduce la necessità di dotare gli orbiter di un radar, il cui funzionamento necessità di un quantitativo importante di energia in riferimento al contesto spaziale.

La lontananza di Saturno dal Sole ha finora escluso l'utilizzo dei pannelli fotovoltaici per alimentare la sonda. Tuttavia, anche qualora fosse sviluppata una tale tecnologia per un orbiter di Titano, essa non potrebbe essere utilizzata per gli eventuali lander, considerata l'opacità dell'atmosfera. Risulta quindi necessario ricorrere ad un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) o dispositivo equivalente. Tuttavia, il materiale fissile che ne costituisce la fonte energetica non è di facile reperibilità e il suo utilizzo incontra ostacoli sia negli Stati Uniti, che in Europa - le uniche realtà che si sono finora impegnate nell'esplorazione del sistema di Saturno. Negli Stati Uniti la produzione di ²³⁸Pu è cessata nel 1988 ed è ripresa solo nel 2014, con l'acquisto del materiale dalla Russia nel frattempo. In Europa, il Regno Unito è l'unica nazione a disporre del materiale radioattivo necessario, ma la legislazione francese - vigente presso il Centre spatial guyanais dell'ESA - ne vieta il lancio.

Infine, c'è da considerare che le sonde che raggiungessero la superficie o rimanessero sospese nell'atmosfera sarebbero sottoposte a temperature molto basse (inferiori ai 100 K) e soggette alla corrosione operata dal metano.

Dalla scoperta all'era spaziale

Huygens scoprì Titano il 25 marzo 1655.

Titano è stato scoperto il 25 marzo 1655 dall'astronomo olandese Christiaan Huygens con un telescopio rifrattore di circa un metro di diametro. Della sua orbita si ebbe una conoscenza approssimativa fino al 1834, quando F. W. Bessel la calcolò con accuratezza (e la utilizzò per stimare la massa di Saturno).

Nel 1884 Asaph Hall individuò una risonanza orbitale tra l'orbita di Iperione e quella di Titano: il primo completa tre orbite nel tempo che il secondo impiega per compierne quattro, esiste cioè una risonanza 3:4 tra le due. Inoltre, le perturbazioni indotte da Titano introducono un moto di precessione della linea degli apsidi nell'orbita di Iperione, con periodo di circa vent'anni. Nello stesso anno Simon Newcomb sfruttò questa informazione per calcolare una prima stima della massa di Titano. Anche G. W. Hill si interessò al problema, che fu efficacemente risolto da W. S. Eichelberger (1911).

Nello stesso periodo furono condotte anche osservazioni volte alla determinazione delle dimensioni di Titano: E. E. Barnard (1895) e P. Lowell (1915), avvalendosi di un micrometro, ricavarono indipendentemente un diametro di circa 4150 km; stimarono invece un diametro superiore ai 6000 km sia T. J. J. See (1902), sia P. Muller (1949). Ancora nel 1975, Elliot e colleghi proposero un diametro di 5800 km, superiore a quello che era allora accettato di circa 5000 km. Titano fu a lungo ritenuto il satellite naturale maggiore del sistema solare e solo le osservazioni condotte delle sonde Voyager avrebbero chiarito che Ganimede ha un diametro di poco superiore.

Il primo indizio che Titano fosse dotato di un'atmosfera risale al 1907, quando l'astronomo spagnolo Josep Comas i Solà osservò un oscuramento al bordo. Nel 1931 giunse una prima conferma teorica da James Jeans, il quale determinò che basse temperature (comprese tra i 60 e i 100 K) avrebbero consentito alla pur debole gravità di Titano di impedire la dispersione nello spazio di un'atmosfera composta da gas di massa molecolare superiore o uguale a 16 u (tra questi il metano, l'azoto molecolare, l'ammoniaca, il neon e l'argon). Gerard Kuiper nel 1944 rilevò spettroscopicamente la presenza di metano (CH₄) su Titano, confermando definitivamente l'esistenza della sua atmosfera. Kuiper ipotizzò che Titano potesse apparire di colore arancio e condusse ulteriori osservazioni (1952) che esclusero la presenza di metano sulle altre lune di Saturno.

Transito di Titano sul disco di Saturno ripreso dalla sonda Cassini nel 2012.

Lo studio di Titano riprese poi negli anni settanta, quando furono condotte nuove osservazioni dalla Terra. Nel 1972 (confermata poi nel 1975), L. Trafton rilevò la presenza di idrogeno molecolare (H₂) nell'atmosfera. Nel 1975 Elliot e colleghi rilevarono inequivocabilmente un marcato oscuramento al bordo, dato coerente con l'esistenza di una spessa atmosfera (confermando la correttezza delle osservazioni di Comas i Solà). Negli anni subito precedenti, inoltre, misure della polarizzazione della luce avevano suggerito che l'atmosfera fosse nuvolosa e presentasse uno spesso strato di foschia (haze). Erano stati sviluppati principalmente due modelli teorici per l'atmosfera: il primo prevedeva che essa fosse spessa, composta principalmente da azoto (N₂), con una temperatura superficiale di 200 K e una pressione al suolo di 20 bar; l'altro, che fosse composta principalmente da metano, con una temperatura superficiale di 87 K e una pressione di 20 mbar. Si era inoltre affermata l'idea, suggerita da Carl Sagan nel 1971, che le nubi potessero essere composte da molecole organiche complesse.

Quando nel 1980 era entrato in attività il Very Large Array nel Nuovo Messico, era stato prontamente utilizzato per osservare Titano. Era stata così misurata la temperatura della superficie, pari a 87±9 K e la pressione atmosferica di circa 2 bar (pari circa a due volte quella terrestre), condizioni che avrebbero consentito l'esistenza di un vasto oceano di metano sulla superficie. Le sonde Voyager erano però giunte su Titano e il lavoro non ricevette nell'immediato particolare attenzione.

I primi sorvoli ravvicinati

Pioneer 11

Titano (in falsi colori) ripreso dalla sonda Pioneer 11.

La prima sonda spaziale a visitare il sistema di Saturno fu il Pioneer 11 della NASA nel 1979. Lanciato il 6 aprile 1973 dal Kennedy Space Center, seguì il Pioneer 10 nell'esplorazione di Giove, raggiunto nel dicembre del 1974, quando una delle prime manovre di fionda gravitazionale eseguite dai controllori della NASA permise di reindirizzare la sonda verso il "Signore degli anelli". Nel programmare l'attraversamento del sistema di Saturno furono prese in considerazioni due possibili traiettorie: una - più interna - prevedeva che la sonda transitasse tra l'Anello C e l'atmosfera del pianeta, l'altra - più esterna - che la sonda transitasse oltre l'Anello A. La prima avrebbe permesso un ritorno scientifico maggiore, un sorvolo ravvicinato di Titano ed era quella preferita dai ricercatori dell'Ames Research Center; la seconda, di fare da apripista per le missioni Voyager ed assicurare così la sicurezza della traiettoria che avrebbe portato poi la Voyager 2 a raggiungere Urano. I dirigenti della NASA optarono per quest'ultima soluzione.

Il Pioneer 11 sorvolò Titano il 2 settembre da una distanza superiore ai 355.000 km. Riprese 5 immagini del satellite (utilizzate per comporre l'immagine a lato), che non permisero di identificare alcuna caratteristica presente sulla superficie; fu possibile stimare il diametro della luna e ottenere alcune misure della sua temperatura. Titano risultò troppo freddo per poter sostenere la vita. La sonda rilevò inoltre una nube di idrogeno, prodotto dalla dissociazione del metano nell'alta atmosfera, che segue Titano sulla sua orbita e che era stata ipotizzata da Thomas R. McDonough e Neil Brice nel 1973.

Sonde Voyager

Titano (in falsi colori) ripreso dalla sonda Voyager 2. Sono chiaramente visibili le differenze in luminosità e colorazione tra i due emisferi e il "collare" scuro in corrispondenza del polo nord della luna.

Un notevole incremento nella comprensione di Titano derivò dal Programma Voyager. L'osservazione ravvicinata di Titano era uno degli obiettivi primari individuati per la fase esplorativa del sistema di Saturno ed era ritenuta prioritaria rispetto all'esplorazione dei successivi pianeti del sistema solare esterno. Infatti, non venne attuato il piano di volo che avrebbe permesso di reindirizzare il Voyager 1 verso Plutone perché avrebbe impedito un sorvolo stretto di Titano. Inoltre, se la prima sonda non avesse raccolto dati sufficienti o avesse scoperto qualcosa che avesse meritato un approfondimento, si sarebbe rinunciato a dirigere il Voyager 2 verso Urano e Nettuno per eseguire un secondo passaggio in prossimità della luna.

Le due sonde furono lanciate da Cape Canaveral nell'estate del 1977: il Voyager 2 il 20 agosto e il Voyager 1 il 5 settembre. La loro denominazione non rispecchiava quindi l'ordine al lancio, ma quello di arrivo ai loro obiettivi. Il Voyager 1 infatti era stato lanciato su una traiettoria più veloce che lo portò a precedere il compagno di circa 4 mesi nel sorvolo di Giove e di 9 in quello di Saturno.

Il Voyager 1 sorvolò Titano il 12 novembre 1980 e nel momento di massimo avvicinamento transitò a 6.969 km dalla luna con una velocità relativa di 17,3 km/s. Gli studiosi ritenevano che un passaggio tanto ravvicinato avrebbe permesso di scorgere tra le nubi qualche dettaglio della superficie, ma la porzione più bassa dell'atmosfera apparve sostanzialmente uniforme ed opaca e celò totalmente la vista. Furono invece osservate delle differenze nella luminosità e colorazione dei due emisferi e una cappa di colore scuro (dark polar hood, indicata anche come collare polare, polar collar) in corrispondenza del polo nord di Titano che furono interpretati come una fenomenologia di carattere stagionale. Inoltre, le osservazioni del limbo della luna rivelarono uno strato di foschia distaccato (detached haze), opaco nell'ultravioletto vicino, che sovrastava la parte più densa dell'atmosfera con un'altitudine variabile, compresa tra i 300 ed i 500 km.

Immagine (in falsi colori) del limbo di Titano condotta dalla sonda Voyager 1. È visibile lo strato di foschia distaccato (in blu) che sovrastava la parte più densa dell'atmosfera (in arancio).

Le informazioni più interessanti furono però raccolte con gli spettrometri IRIS e UVS, operanti rispettivamente nell'infrarosso e nell'ultravioletto, che permisero di determinare la composizione atmosferica, l'andamento medio della temperatura nell'atmosfera e la sua variabilità con la latitudine (sebbene quest'ultima con una scarsa risoluzione): l'azoto molecolare si rilevò essere il principale costituente dell'atmosfera (97%), seguito dal metano (3%), concentrato nei primi 15 km dalla superficie. Furono rilevate tracce di idrogeno molecolare, argon, anidride carbonica (dalla cui presenza fu dedotta quella dell'acqua, sebbene non direttamente rilevata), idrocarburi complessi - quali propano, propino, diacetilene, oltre ai già noti acetilene, etano ed etilene - e nitrili, quali l'acido cianidrico, il cianoacetilene e il cianogeno. Le osservazioni condotte permisero di sviluppare dei modelli dei meccanismi di reazione che conducono alla formazione dei costituenti della foschia e un modello della circolazione atmosferica. Fu ipotizzato che su Titano avesse luogo un ciclo del metano analogo al ciclo dell'acqua sulla Terra, con la formazione di nuvole e il manifestarsi di fenomeni metereologici quali pioggia e neve di idrocarburi. Poiché la temperatura della superficie era risultata compatibile con l'esistenza di idrocarburi allo stato liquido, fu ipotizzata la presenza di fiumi, laghi e mari. Anzi, poiché risultò che in tempi geologici il metano si sarebbe progressivamente trasformato in idrocarburi più pesanti, fu ipotizzato che esistesse un oceano globale - composto per il 70% di etano, 25% di metano e 5% di azoto molecolare - con profondità superiore al chilometro, da cui il gas era costantemente reintrodotto nell'atmosfera. Il modello fu sostanzialmente accettato fino ai primi anni novanta.

Il sistema di comunicazioni radio della sonda fu utilizzato per determinare il diametro di Titano, che risultò essere di 5150±1 km; fu quindi possibie stimare la densità media in (1,881±0,002)×10³ kg/m³. Il magnetometro a bordo del Voyager 1 non rilevò alcun campo magnetico interno. Di conseguenza, l'alta atmosfera di Titano interagisce direttamente con la magnetosfera di Saturno, in modo analogo all'alta atmosfera venusiana con il vento solare.

Il Voyager 2 sorvolò Titano il 24 agosto 1981 e nel momento di massimo avvicinamento transitò ad una distanza di 665.000 km (circa 100 volte quella del Voyager 1). La sua traiettoria era particolarmente favorevole per osservare l'emisfero settentrionale di Titano e la sonda raccolse ottime immagini della cappa polare. Non rilevò sostanziali differenze rispetto a quanto determinato dal compagno che l'aveva preceduto.

Osservazioni dalla Terra (1980-2005)

Immagini della superfici di Titano (in falsi colori) riprese attraverso il VLT dell'ESO nel 2004.

Tra il 1980 e gli anni 2000 sono state eseguite osservazioni dalla Terra nell'infrarosso volte ad acquisire nuove informazioni sulle caratteristiche dell'atmosfera di Titano. Strumenti quali l'Infrared Telescope Facility (1979) e il Telescopio Subaru (1999) presenti presso l'Osservatorio di Mauna Kea e l'Infrared Space Observatory (1995-1998) permisero osservazioni con risoluzione spettrale e sensibilità superiori rispetto a quelle condotte attraverso lo strumento IRIS a bordo delle sonde Voyger. Furono così rilevati nuovi componenti dell'atmosfera, quali il monossido di carbonio, l'acqua e il benzene, la distribuzione di alcuni gas e misure dei venti attraverso l'effetto Doppler.

Titano transita sul di sco di Saturno, ripreso dal telescopio spaziale Hubble nel 2009.

Nel 1989, analizzando lo scambio termico attraverso l'atmosfera di Titano, McKay e colleghi stimarono che circa il 10% della luce solare raggiungerebbe la superficie attraverso "finestre" nelle quali l'atmosfera sarebbe trasparente alla radiazione incidente. Griffith e colleghi utilizzarono queste informazioni per condurre le prime osservazioni della superficie di Titano, tracciandone la curva di luce nell'infrarosso. Analoghe osservazioni furono ripetute da altri gruppi di ricerca negli anni seguenti e permisero di determinare il periodo di rotazione di 16 giorni della luna. Nel 1990 furono inoltre condotte osservazioni radar che esclusero la presenza di un oceano superficiale, rilevando altresì indizi di una notevole eterogeneità della superficie.

Negli anni duemila, i maggiori osservatori sulla Terra - quali il Very Large Telescope dell'ESO e i Telescopi Keck statunitensi - e il telescopio spaziale Hubble hanno raggiunto nelle immagini della superficie di Titano una risoluzione confrontabile con quella della superficie della Luna osservata ad occhio nudo.

La missione Cassini-Huygens

Titano nel visibile, ripreso dalla sonda Cassini nel 2005.

Le missioni Voyager confermarono che Titano era un sistema complesso e interessante sotto vari punti di vista, tuttavia non permisero l'osservazione della superficie, lasciando numerose domande senza risposta e suscitandone di nuove.

Proposte di missioni per proseguire l'esplorazione di Saturno e di Titano erano già state avanzate negli anni settanta negli Stati Uniti, trovando il supporto dello Space Science Board del National Research Council. Nuove proposte furono avanzate negli anni ottanta e sia la Francia, sia la Germania suggerirono una collaborazione euro-statunitense. Una prima proposta di missione congiunta NASA-ESA venne sottoposta all'analisi dell'Agenzia Spaziale Europea nel 1982, che approvò nel novembre del 1988 la costruzione di un veicolo di atterraggio che avrebbe raggiunto il suolo di Titano, trasportato dalla sonda madre di costruzione statunitense che sarebbe entrata in orbita attorno a Saturno. Tuttavia, il finanziamento dell'esplorazione spaziale stava affrontando un periodo di difficoltà negli gli Stati Uniti: nel gennaio del 1986, si era verificato il disastro dello Space Shuttle Challenger, che aveva condotto - tra l'altro - alla cancellazione della sonda statunitense nella International Solar Polar Mission. La NASA approvò la missione nel novembre del 1989, ma nel biennio 1992-1993 subì un'ulteriore riduzione di fondi. Ciò condusse all'eliminzione di alcuni elementi tecnologici, quali un'antenna dedicata alla ricezione delle trasmissioni del lander durante la fase di atterraggio e una piattaforma mobile che avrebbe permesso una maggiore libertà, ed efficacia, nel puntamento degli strumenti rispetto all'orientamento del veicolo. Tuttavia, ciò non fu sufficiente e nel 1994 la missione sarebbe stata cancellata, nell'ottica della nuova politica NASA avanzata da Daniel Goldin che condusse al Programma Discovery: missioni "più veloci, più economiche, migliori", se non fosse stato per il favore internazionale che la missione nutriva, per un intervento diretto del Direttore Generale dell'ESA Jean-Marie Luton presso il Vicepresidente degli Stati Uniti d'America Al Gore (che minacciò ricadute sulla partecipazione europea alla costruzione della Stazione Spaziale Internazionale) e la decisione dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) di contribuire alla costruzione del sistema radio della sonda.

La missione spaziale Cassini-Huygens fu lanciata il 15 ottobre 1997 da Cape Canaveral a bordo di un razzo Titan IV, con l'ulteriore ausilio di un stadio Centaur. La sonda eseguì quattro manovre di fionda gravitazionale (due con Venere, una con la Terra ed una con Giove) prima di raggiungere il sistema di Saturno nel 2004.

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Teti mentre passa dietro a Titano da destra verso sinistra.

La grande mole di dati conosciuti sul satellite è quasi interamente dovuta alla missione spaziale italo-euro-statunitense che porta il nome dei due astronomi del passato, la Cassini-Huygens. La sonda ha raggiunto Saturno il 1º luglio 2004 quando ha avviato le prime attività di mappatura della superficie di Titano attraverso strumenti radar. Il primo sorvolo diretto del satellite è avvenuto il 26 ottobre 2004 ad una distanza record di appena 1200 km dall'atmosfera titaniana. Gli strumenti della Cassini hanno individuato strutture superficiali chiare e scure che sarebbero state invisibili all'occhio umano.

Dalla sonda madre è stato sganciato il modulo di terra Huygens, privo di motori, che il 14 gennaio 2005 si è tuffato con successo nella densa atmosfera di Titano raggiungendone la superficie dopo una discesa di circa due ore. La sonda era equipaggiata per galleggiare temporaneamente su eventuali mari o laghi la cui esisteza era stata ipotizzata, ma atterrò su un suolo apparentemente asciutto. La consistenza è tuttavia risultata simile a quella della sabbia bagnata ed è stato ipotizzato che il terreno possa essere periodicamente irrorato da flussi liquidi. Il fly-by più vicino Cassini lo fece il 21 giugno 2010, transitando a 880 km dalla superficie. Le regioni dove sono stati trovati abbondanti liquidi, sotto forma di laghi e mari, erano concentrate soprattutto nei pressi del polo nord.

Huygens

La prima foto dalla superficie di Titano, catturata dalla sonda Huygens.

La sonda Huygens si posò sulla superficie di Titano il 14 gennaio 2005, non lontano da una zona ora chiamata Adiri. La sonda fotografò un altopiano chiaro, composto principalmente da ghiaccio, letti di fiumi scuri, dove si ritiene scorra periodicamente metano liquido, e pianure, anch'esse scure, dove questi liquid si raccolgono provenienti dall'altopiano. Dopo essere atterrata, Huygens fotografò una piana scura coperta da piccole rocce e sassi, composti da ghiaccio d'acqua. Nella unica foto ripresa da Huygens, le due rocce che appaiono appena in basso del centro dell'immagine sono più piccole rispetto le apparenze: quella di sinistra è di 15 centimetri di diametro e quella nel centro 4 centimetri, e distano circa 85 centimetri dalla sonda. Le rocce mostrano segni di erosione alla base, che suggerisce una possibile attività fluviale. La superficie, più scura del previsto, è costituita da una miscela di acqua e idrocarburi ghiacciati. Ben visibile è anche la foschia di idrocarburi sovrastante il paesaggio. Nel marzo 2007, la NASA, l'ESA e la COSPAR decisero di nominare il sito di atterraggio della sonda Hubert Curien Memorial Station, in memoria dell'ex presidente dell'ESA.

Oltre ad osservazioni di remote sensing (una camera e una radar SAR) Huygens ha fornito una serie di registrazioni dei suoni atmosferici (in particolare del rombo del vento durante l'atterraggio) captati dalla sonda durante la discesa. Le registrazioni audio sono state realizzate in laboratorio elaborando i dati forniti dai microfoni montati sulla sonda (Acoustic Sensor Unit)..

Cassini

Superficie liquida su Titano.

I laghi di Titano attraverso le nuvole.

Immagini radar. Laghi su Titano

Immagini radar dell'emisfero nordi di Titano: laghi

Proposte di missioni future

La mongolfiera proposta per la Titan Saturn System Mission.

Considerato l'interesse sollevato nella comunità scientifica sin dai primi risultati della missione Cassini-Huygens, le principali agenzie spaziali hanno valutato varie proposte per missioni successive. Nel 2007 fu presentata alla NASA una proposta - indicata come Titan Exoplorer - per una missione di classe Flagship (dal costo compreso tra 2 e 3 miliardi di dollari), che prevedeva l'utilizzo di un orbiter, di un lander lacustre e di un pallone aerostatico quale sonda atmosferica. Una proposta equivalente (Classe-L), sebbene con alcune differenze, fu presentata nello stesso anno anche all'ESA: la Titan and Enceladus Mission (TandEM). Nel 2008 i due progetti confluirono in una proposta di missione congiunta indicata come Titan Saturn System Mission (TSSM). Una commissione costituita da membri delle due agenzie nel 2009 ha valutato la fattibilità della missione, preferendole l'Europa Jupiter System Mission per il lancio negli anni venti del duemila. Riconoscedo tuttavia l'interesse della comunità scientifica per l'esplorazione di Titano, la commissione ha alteresì raccomandato di investire anche nella progettazione della Titan Saturn System Mission, con l'intenzione di programmarne successivamente il lancio.

Tuttavia, la mancata selezione della TSSM come missione flagship/Classe-L ha portato all'ideazione di nuove proposte più limitate nelle dimensioni e nei costi, avanzate alla NASA nell'ambito del Programma Discovery ed all'ESA come missioni di classe-M.

Tra le prime, c'è stato il Titan Mare Explorer, proposta di missione NASA che prevedeva l'esplorazione di uno dei maggiori laghi di Titano tramite un lander galleggiante, per un periodo di 3-6 mesi. Se fosse stata selezionata nel 2012, il lancio sarebbe avvenuto nel 2016 e l'arrivo su Titano nel 2023; tuttavia, l'agenzia spaziale statunitense le ha preferito una missione meno avvenieristica quale InSight, destinata allo studio di Marte. Nello stesso periodo, all'ESA veniva proposto il Titan Aerial Explorer (TAE), un pallone sonda che avrebbe esplorato l'atmosfera di Titano per 3-6 mesi, che ha subito analoga sorte non venendo selezionato per il lancio. Entrambe le missioni si caratterizzavano per non prevedere alcun orbiter; le comunicazioni quindi sarebbero dovute avvenire direttamente tra lander e Terra. Viceversa, la Journay to Enceladus and Titan (JET) - proposta anch'essa nell'ambito del Programma Discovery della NASA - sarebbe consistita del solo orbiter, che avrebbe prima eseguito sorvoli multipli di Encelado e Titano e poi sarebbe entrato in orbita attorno a quest'ultimo per proseguire l'osservazione.

Lander lacustre proposto come Titan Mare Explorer.

Nel 2012 è stata presentata, sempre nell'ambito del Programma Discovery della NASA, l'Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance (AVIATR), progetto che prevede, per un costo di 715 milioni di dollari, il volo nell'atmosfera di Titano per un anno di un aereo senza pilota, per catturare immagini in alta definizione della superficie. La missione tuttavia non è stata approvata. L'interesse della comunità scientifica per Titano è testimoniato dall'alta varietà di proposte di missioni presentate durante i congressi internazionali di scienze planetarie. Tra queste, alcune paragonabili a TSSM per complessità come Titan Lago In-situ Sampling automotrici Explorer (TALISE), avanzata nel 2012 dalla società privata spagnola SENER e dal Centro de Astrobiologia di Madrid, che prevederebbe un orbiter e un lander acquatico, dotato di un sistema di propulsione proprio che gli permetterebbe di spostarsi liberamente, per un periodo di 6 mesi, attraverso il Ligeia Mare (indicato come obiettivo per l'ammaraggio).

Note

Note al testo

Fonti

Bibliografia

Articoli scientifici

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Documenti programmatici

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Libri

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• (EN) Paolo Ulivi, David M. Harland, Robotic Exploration of the Solar System. Part 3: Wows and Woes, 1997-2003, Praxis, 2012, DOI:10.1007/978-0-387-09628-5, ISBN 9780387096285.

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• (EN) Ingo Müller-Wodarg, Caitlin A. Griffith, Emmanuel Lellouch, Thomas E. Cravens (a cura di), Titan: Interior, Surface, Atmosphere, and Space Environment, Cambridge University Press, 2014, ISBN 9780521199926.