Kategorie
Kosmologia

Saturn – Tytan

Saturn – Tytan

Ponieważ Saturn jest najbliższą planetą w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego, na której możemy wydobywać hel 3, będzie też pierwszą planetą, której eksploatacją się w przyszłości zajmiemy. Innym argumentem przemawiającym za Saturnem jest to, że ma on doskonały system naturalnych satelitów, między innymi Tytana – księżyc o promieniu wynoszącym prawie 2600 km, a więc większy od planety Merkury.

Tytan jest interesujący nie tylko z uwagi na swoje rozmiary. Największy księżyc Saturna został bogato wyposażony w pierwiastki niezbędne do życia. Wielu naukowców wierzy, że skład chemiczny Tytana może być podobny do składu Ziemi w epoce, gdy powstawało na niej życie, zamrożony w czasie przez wolne tempo reakcji zachodzących w niskich temperaturach. Występujące w dużych ilościach prebiotyczne związki na powierzchni Tytana – w jego atmosferze i oceanach – mogą stanowić podstawę do tworzenia kolonii dla ludzi zajmujących się wydobywaniem helu 3 z atmosfery Saturna.

Ze względu na grubą i zachmurzoną atmosferę Tytana nie jesteśmy w stanie dostrzec jego powierzchni, dlatego też wiele podstawowych danych o tym księżycu nadal pozostaje okrytych tajemnicą. Oto co o nim wiemy.

Atmosfera Tytana składa się w 90% z azotu, w 6% z metanu i w 4% z argonu. Ciśnienie atmosferyczne sięga 150% ciśnienia ziemskiego na poziomie morza. Ponieważ jednak temperatura panująca na powierzchni wynosi 100 K (-173°C), gęstość atmosfery jest 4,5 razy większa niż na Ziemi. Grawitacja na powierzchni stanowi jedynie jedną siódmą przyciągania ziemskiego i przypuszcza się, że wieją tam słabe wiatry. Najnowsze dane dostarczone przez radioteleskopy, korzystające z naziemnych radarów, wskazują na to, że powierzchnia Tytana jest dość zróżnicowana. Wyodrębnia się przynajmniej jeden stały ląd na metanowym oceanie. Obserwacje te są niedokładne, ale spodziewamy się, że radar umieszczony na sondzie Cassini pozwoli nakreślić kontynenty i oceany Tytana z większą precyzją. W dodatku umieszczony na statku Cassini lądownik zostanie spuszczony na spadochronie w sam środek mrocznej atmosfery księżyca i prześle dane na temat jej składu oraz ponad 1000 zdjęć powierzchni. Występowanie bardziej złożonych węglowodorów i innych związków organicznych w zbiornikach ciekłego metanu jest bardzo prawdopodobne, ale dokładny ich skład chemiczny pozostaje nieznany. Przypuszczalnie na Tytanie mogą też istnieć zasoby lodu węglowodorowego i amoniakowego.

Te same termiczne silniki jądrowe zasilające rakiety NIFT, których będziemy używali do wydobywania helu 3 z atmosfery Saturna, mogłyby wykorzystywać występujący w ogromnych ilościach na Tytanie metan jako materiał napędowy do przemieszczania się nie tylko na tym księżycu, ale również w całym systemie Saturna. Na przykład ze względu na grubą atmosferę Tytana i słabą grawitację ośmiotonowa rakieta z termicznym napędem jądrowym, wykorzystująca silnik przelotowy i poruszająca się w atmosferze Tytana z prędkością 160 km/h, potrzebowałaby powierzchni skrzydeł wynoszącej jedynie 4 metry kwadratowe, żeby się unosić nad jego powierzchnią – innymi słowy, skrzydła byłyby zbędne. Rakieta o termicznym napędzie jądrowym spalająca metan mogłaby osiągnąć impuls właściwy równy 560 sekund (prędkość gazów odrzutowych = 5,5 km/s). ΔV wymagana do startu z Tytana i przejścia na orbitę eliptyczną na minimalnej wysokości nad Saturnem wynosi jedynie 3,2 km/s. Ponieważ impuls właściwy rakiety jest duży, a wymagana ΔV mała, stosunek mas promu o napędzie NTR, kursującego między Tytanem a Saturnem, musiałby równać się jedynie 1,8, czyli prom mógłby przenosić duże ilości ładunku. Ładunek miałby postać kontenerów wyposażonych w tarcze aerodynamiczne, które pozwoliłyby im wyhamować i przejść z eliptycznej orbity transferowej na niską orbitę kulistą, gdzie spotkałyby się ze stacją przetwarzania helu 3 z Saturna, wspierającą operacje statków NIFT. Po przejęciu ładunku przez stację prom leciałby dalej po eliptycznej orbicie do momentu osiągnięcia największej odległości między Tytanem a Saturnem. Cała misja potrwa 6 dni. Ponieważ jednak Tytan okrąża Saturna w 16 dni, prom będzie musiał odpalić silniki, by nieznacznie podnieść najniższy punkt swojej orbity i skrócić czas obiegu do 10 dni, co pozwoli mu spotkać się z Tytanem i wylądować na jego powierzchni, uprzednio stosując hamowanie aerodynamiczne. Większość ładunku wynoszonego na niską orbitę Saturna będą stanowiły zapasy, choć czasami może to być załoga do obsługi orbitującej bazy NIFT-ów. Niektóre kontenery będą także zawierały zapasy paliwa metanowego, które można składować na stacji orbitalnej. Po zebraniu dostatecznej ilości paliwa do osiągnięcia ΔV rzędu 9 km/s, potrzebnej do lotu z niskiej orbity Saturna na Tytana, prom mógłby wykonać manewr hamowania aerodynamicznego, dotrzeć do stacji na orbicie i przetransportować załogę lub ładunek z powrotem na Tytana.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *