Una libellula su Titano (4/4)
Il profilo scientifico della missione
Grazie alla capacità di mappare il territorio volando, Dragonfly avrà l’opportunità di identificare nel corso del tempo un numero via via crescente di siti interessanti dal punto di vista scientifico.
Poiché l’obiettivo principale della missione è quello di raccogliere informazioni sui precursori della vita presenti su Titano, siti particolarmente attraenti per l’esame di campioni di terreno saranno quelli in cui l’acqua liquida, generata dalla fusione del suolo seguita a impatti meteorici, ha interagito con i materiali organici che via via si sono depositati a terra. È possibile infatti che in queste zone di contatto si siano formate pirimidine (basi azotate come timina, citosina e uracile, usate nella codifica del DNA) e aminoacidi, i mattoni costitutivi delle proteine.
Uno dei principali compiti di Dragonfly sarà pertanto quello di analizzare campioni di suolo prelevati in diversi punti della superficie di Titano. Per ragioni di economia costruttiva, la sonda non dispone però di un braccio robotico del tipo di quello posseduto dal rover marziano Curiosity. L’acquisizione di campioni di terreno avverrà, invece, attraverso un apposito sistema di perforazione e aspirazione, basato per ridondanza su due trapani uguali, montati uno per pattino.
In base alle caratteristiche del terreno su cui di volta in volta la sonda atterrerà, il comando missione potrà decidere di perforare il suolo sotto l’uno, l’altro o sotto entrambi i pattini. Ciò fatto, un sistema pneumatico aspirerà il materiale scavato, inviandolo a uno degli strumenti installati nel vano di carico, lo spettrometro di massa DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer), in grado di compiere una complessa serie di analisi sulla composizione chimica dei campioni esaminati, compresi quelli organici, tra cui pirolisi e gascromatografia.
Ogni volta che sarà necessario, Dragonfly potrà poi riposizionarsi per mezzo di brevi “salti”, così da consentire ai pattini di posarsi su zone adiacenti di un medesimo sito in corso di esplorazione. Potranno in tal modo essere acquisiti e analizzati campioni di ogni tipo di materiale presente nel terreno.
Il prelievo e l’analisi di campioni di suolo con lo spettrometro DraMS è in ogni caso una procedura complessa e dispendiosa dal punto di vista del bilancio energetico. Per una più rapida e generica analisi dei terreni esplorati, Dragonfly si servirà invece di un altro spettrometro che fa parte della sua dotazione scientifica: lo strumento DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer).
DraGNS è progettato per analizzare la composizione del terreno sottostante senza richiedere il prelievo fisico di campioni. Lo strumento utilizzerà a tal fine la differente traccia di raggi gamma rilasciata da ciascuno dei composti presenti nel terreno. A causa, però, della spessa atmosfera di Titano, DraGNS non potrà sfruttare la naturale produzione di raggi gamma eccitata dai raggi cosmici, come avviene su corpi dall’atmosfera sottile come Marte. Per ovviare a questo problema, DraGNS disporrà di un generatore di neutroni a impulsi, che servirà per eccitare la produzione di raggi gamma da parte dei composti presenti nel suolo.
DraGNS sarà in grado di individuare rapidamente la firma di carbonio, azoto, idrogeno e ossigeno, contenuti per esempio nelle dune, nel ghiaccio di ammoniaca o in quello d’acqua. Lo strumento sarà in grado di riconoscere anche la firma di elementi inorganici meno abbondanti su Titano quali zolfo e sodio.
Un altro strumento scientifico di fondamentale importanza a bordo di Dragonfly sarà DraGMet (Dragonfly Geophysics and Meteorology Package), un insieme di sensori a basso consumo energetico dislocati in varie zone del velivolo. Il pacchetto comprende sensori in grado di misurare pressione atmosferica e temperatura, velocità e direzione del vento nonché l’umidità dell’aria (causata, alle basse temperatura di Titano, non da vapore acqueo ma dal metano). Sensori montati nei pattini misureranno le caratteristiche elettriche e termiche del terreno, la porosità e l’umidità dei materiali che lo compongono, l’eventuale attività sismica, dalla quale potrà essere inferita la struttura interna di Titano.
Nella dotazione scientifica di Dragonfly non mancheranno ovviamente fotocamere per riprendere l’ambiente circostante con diversi gradi di profondità e sotto le più diverse condizioni di illuminazione. Il pacchetto si chiama DragonCam (Dragonfly Camera Suite) e comprende un insieme di fotocamere comandate da un’elettronica comune, che saranno usate per riprendere a scopo di orientamento sia la scena anteriore al velivolo sia quella posteriore, in volo e a terra. Ci saranno poi fotocamere panoramiche, per fotografare in alta risoluzione l’ambiente circostante dopo l’atterraggio, e una fotocamera con funzioni macro, in grado di fornire immagini ravvicinate del terreno con risoluzione sufficiente a distinguere i singoli granelli di sabbia.
L’intera suite di strumenti fotografici di Dragonfly è stata concepita sulla base dell’esperienza maturata con i lander e i rover che hanno operato finora su Marte. Le fotocamere dello strumento DragonCam dovranno disporre però di una sensibilità nettamente superiore, perché si troveranno a lavorare in un ambiente molto meno luminoso di Marte, data la grande lontananza di Titano dal Sole.
Completano la dotazione fotografica di Dragonfly degli illuminatori a LED, che serviranno per consentire la ripresa di immagini notturne, aventi lo scopo di ottenere una resa più fedele dei colori. Nelle riprese diurne, infatti, la spessa foschia che permea l’atmosfera di Titano filtra la luce solare, alterando nettamente la resa cromatica delle riprese fotografiche.
Saranno disponibili anche degli illuminatori ad ultravioletti, che serviranno per identificare attraverso la fluorescenza i composti organici come gli idrocarburi policlici aromatici, che gli scienziati pensano di trovare nelle dune di Titano.
Altri rilievi scientifici saranno effettuati usando i dati forniti dai sistemi di navigazione e comunicazione di Dragonfly. Per esempio lo IMU (inertial measurement unit), cioè il sistema di guida inerziale, potrà fornire al comando missione la serie storica dei dati sulla decelerazione subita con l’ingresso nell’atmosfera di Titano, dai quali sarà possibile ricavare un profilo delle variazioni di densità dell’atmosfera stessa. Inoltre, le comunicazioni radio con la Terra, sia attraverso lo spostamento Doppler dei segnali sia attraverso la misurazione dei ritardi degli impulsi di ranging inviati da Dragonfly, potranno essere usate per ricavare precise informazioni sul periodo di rotazione di Titano e sulle sue variazioni, dati essenziali per comprendere meglio la struttura interna di questa grande luna di Saturno.
Come si può desumere dalla sommaria descrizione della strumentazione scientifica di Dragonfly, le possibilità conoscitive di questa missione sono immense, soprattutto considerando quanto poco sappiamo attualmente di Titano.
Il fatto che Dragonfly sia in grado di volare apre poi uno scenario di esplorazione ad ampio raggio del tutto innovativo, con la possibilità, peraltro, che la sua attività su Titano si protragga per molti anni, data la diminuzione molto graduale della resa energetica dei generatori termoelettrici a radioisotopi: Curiosity, per esempio, dotato anch’esso di un RTG, è al lavoro su Marte da agosto 2012, per non parlare dei due Voyager, ancora in grado di comunicare con la Terra a oltre 40 anni dal lancio.
Non resta, a questo punto, che attendere la primavera del 2019, quando la NASA scioglierà finalmente la riserva, decidendo se finanziare la missione CAESAR verso la cometa 67P oppure la costruzione di Dragonfly, diretta alla scoperta dei segreti di Titano.
