Titan-Rover-Überlebens-Herausforderungen

Titans Atmosphäre ist nicht extrem dick. Es sind nur 1,5 Balken am Boden. Es ist auch nicht korrosiv, da es hauptsächlich aus Stickstoff und in geringerem Maße aus Methan besteht.

Die einzige wirkliche Herausforderung ist die Entfernung von der Sonne. Das Erreichen von Titan erfordert eine beträchtliche Menge an Delta-V (etwa 20 km/s von der Erdoberfläche). Sobald Sie sich auf Titan befinden, sind Solarmodule aufgrund der geringen Lichtmenge, die die Oberfläche erreicht (0,1 % des Niveaus an der Erdoberfläche), unbrauchbar. Auch wegen dieses geringen Energieeintrags sind die Temperaturen bei etwa -180°C eiskalt.

Der Weltraum ist dort draußen auch kalt, aber die Lufttemperatur ist schlechter, weil es im Weltraum keine Konvektion gibt. Wärme kann nur durch Strahlung ausgetauscht werden. In der Atmosphäre von Titan gibt es viel Konvektion, die das Raumschiff schnell unter die zulässigen Temperaturen empfindlicher Geräte wie Batterien abkühlt.

Die einzige Möglichkeit, ein Raumschiff auf Titan länger in Betrieb zu halten und mit Energie zu versorgen, wäre eine Atomkraftquelle. Ein Kernreaktor ist möglich, aber es ist sinnvoller, einen großen thermoelektrischen Radioisotopengenerator (RTG) zu verwenden. Darin wird die Zerfallswärme eines Plutoniumbarrens in elektrische Energie umgewandelt. RTGs wurden auch für andere Weltraummissionen wie Voyager oder Curiosity verwendet, aber um eine Titansonde warm zu halten, bräuchte man eine große, und das macht es teuer, sie zu bauen und zu starten.

Die erforderliche Größe hängt natürlich von der Menge der Isolierung ab, daher ist es ein Optimierungsproblem: Sparen Sie etwas Gewicht beim RTG und tragen Sie mehr Isolierung oder tragen Sie ein größeres RTG und sparen Sie etwas Gewicht bei der Isolierung.

Zusätzlich zu @Rikkis Antwort gibt es neben Wärme und Strom, die Sie benötigen, um sich bewegen und erkunden zu können, mehrere Herausforderungen:

• Titan ist weit von der Sonne entfernt und hat daher sehr wenig Licht. Auf dem Mars gibt es genug Licht, damit herkömmliche Kamerainstrumente funktionieren. Das Treffen von Navigationsentscheidungen ist hauptsächlich auf der Grundlage visueller Informationen möglich. Auf Titan müssten Sie ein System entwerfen, das Gelände in einer sehr dunklen Umgebung "sehen" kann
• Titan ist sehr weit von der Erde entfernt, daher nimmt die Kommunikation viel Zeit in Anspruch. Es ist unrealistisch, dass ein Titan-Rover von der Erde aus gelenkt wird, da nichts getan würde. Daher müsste der Rover in der Lage sein, seine wissenschaftlichen Instrumente mit großer Autonomie zu navigieren und zu verwenden, was ein hohes Maß an KI bedeutet
• Teile von Titan sind mit flüssigen Kohlenwasserstoffen bedeckt, in denen ein Rover leicht versinken würde. Es wird vermutet, dass es auch Kohlenwasserstoffe regnet, daher müsste ein Rover in der Lage sein, Meere, Flüsse, Teiche und Pfützen mit flüssigem Methan zu erkennen und zu vermeiden, die eine Gefahr darstellen würden
• Wir wissen vergleichsweise wenig über die Oberfläche von Titan. Bevor wir einen Rover auf die Oberfläche eines Planetoiden schicken, möchten wir eine umfassende, genaue Kartierung der Oberfläche durchführen, die als Teil einer separaten Mission integriert werden müsste, um den Weg für eine Rover-Mission zu ebnen

Damit ein Rover erfolgreich sein kann, müsste er sich unabhängig durch weitgehend unbekanntes Terrain bewegen, das pechschwarz ist, nahe dem absoluten Nullpunkt liegt und mit flüssigem Kohlenwasserstoff bedeckt ist, während er in der Lage ist, sinnvolle Wissenschaft zu betreiben.