Esta década promete ser um momento emocionante para a exploração espacial. Já, o rover Perseverance pousou em Marte e começou a conduzir operações científicas. Ainda este ano, a próxima geração do Telescópio Espacial James Webb, o Teste de Redirecionamento de Asteróide Duplo (DART), e a espaçonave Lucy (a primeira missão para os asteróides de Tróia de Júpiter) será lançada. Antes que a década acabe, missões também serão enviadas a Europa e Titan para estender a busca por sinais de vida em nosso sistema solar.

Atualmente, O plano da NASA para explorar Titã (a maior lua de Saturno) é enviar um quadricóptero movido a energia nuclear chamado Dragonfly para explorar a atmosfera e a superfície. Contudo, outra possibilidade que foi apresentada este ano como parte do programa NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) é enviar um veículo de retorno de amostra com o Dragonfly que poderia abastecer usando metano líquido coletado da superfície de Titã.

Conhecido como Retorno de Amostra Titã Usando Propelentes In-Situ, esta missão apresentaria algumas vantagens sérias sobre as missões convencionais de retorno de amostra. Normalmente, missões para objetos celestes distantes precisam trazer propelente suficiente para a viagem de volta (o que significa muita massa adicionada e custos mais altos), ou ter uma bateria nuclear que pode fornecer energia por vários anos.

A missão Dragonfly, que está programado para ser lançado em 2027 (e chegar a Titã em 2036), passará 2,7 anos explorando Titã como parte de sua missão principal. Para operar tão longe de casa, contará com um gerador termelétrico de radioisótopo multimissão (MMRTG), onde o calor causado pela lenta decomposição radioativa do plutônio gera eletricidade.

Enquanto isso, o conceito de retorno de amostra forneceria combustível para seu voo de retorno usando elementos voláteis colhidos da superfície de Titã. Como você pode ver na ilustração no topo, consistiria em um módulo de pouso e um veículo de ascensão. Uma vez que eles se fixaram na superfície de Titã, eles poderiam ajudar a missão Dragonfly recebendo amostras coletadas pelo quadricóptero.

Usando recursos colhidos in situ, o módulo de pouso poderia fornecer metano líquido e combustível de oxigênio líquido (criado a partir do gelo local) para o veículo de subida. Este veículo seria carregado com amostras coletadas pelo Dragonfly e então as carregaria de volta para a Terra. Por não transportar seu próprio propelente, o elemento de retorno de amostra da missão teria uma massa geral menor e, portanto, custaria menos para ser lançado.

Além disso, a missão de retorno de amostra aumentaria exponencialmente os retornos científicos de uma missão Titã. Por anos, os cientistas esperam dar uma olhada melhor na superfície da lua para investigar seus mistérios particulares. Estes incluem (mas não estão limitados a) sua densa atmosfera rica em nitrogênio, seu ciclo hidrológico (mas com metano), e a rica química orgânica e condições pré-bióticas em sua superfície.

O conceito foi desenvolvido por uma equipe liderada por Steven Oleson, o líder da equipe de design de naves espaciais simultâneas do COMPASS no Glenn Research Center da NASA. A NASA descreveu este conceito, como parte do anúncio dos bolsistas de fase I da NIAC de 2021, do seguinte modo:

"Um Retorno de Amostra de Titã Usando Propelentes In-Situ é uma missão de retorno de amostra de Titã proposta usando propelentes voláteis in-situ disponíveis em sua superfície. Esta abordagem para Titã é muito diferente de todos os conceitos convencionais de utilização de recursos in-situ, e realizará um retorno de grande valor científico para a ciência planetária, astrobiologia, e compreender a origem da vida, isso é uma ordem de magnitude mais difícil (em distância e? V) do que outras missões de retorno de amostra. "

O conceito é semelhante à missão de retorno de amostra para Marte, atualmente em desenvolvimento pela NASA e pela Agência Espacial Europeia (ESA), que transportaria amostras coletadas pelo rover Perseverance. De acordo com a arquitetura da missão atual, este retorno de amostra também consistirá em um módulo de pouso e um veículo de subida movido a combustível sólido de dois estágios (desenvolvido pela NASA) e um rover (desenvolvido pela ESA) que coletaria as amostras.

Esta missão de retorno de amostra está programada para ser lançada em julho de 2026 e pousaria perto do rover Perseverance (na cratera de Jezero) em agosto de 2028. O programa NIAC, que é supervisionado pela Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA (STMD), busca envolver inovadores e empreendedores americanos para promover conceitos inovadores e descobertas que ajudarão a transformar a exploração espacial.

Para 2021, STMD selecionou 16 propostas NAIC para se tornarem Fellows da Fase I, cada um receberá um subsídio de até $ 125, 000 da NASA. Após a conclusão bem-sucedida de um estudo de viabilidade inicial de nove meses, os bolsistas do NIAC podem se inscrever para os prêmios da Fase II. Como Jenn Gustetic, o diretor de inovações e parcerias em estágio inicial da NASA STMD, explicado em um recente comunicado à imprensa da NASA:

"Os bolsistas do NIAC são conhecidos por sonhar alto, propor tecnologias que podem parecer beirar a ficção científica e são diferentes de pesquisas financiadas por programas de outras agências. Não esperamos que todos eles se concretizem, mas reconhecemos que fornecer uma pequena quantidade de financiamento inicial para pesquisas iniciais poderia beneficiar a NASA muito no longo prazo. "

Esta é apenas uma das várias propostas de ponta que foram aceitas para o desenvolvimento da Fase I, como parte do programa NAIC da NASA para 2021. Embora apenas um punhado (ou nenhum) possa ser totalmente realizado e ir para o espaço nos próximos anos, o programa está levando a ideias inspiradas que ilustram como será o futuro da humanidade no espaço.