Luftfartsingeniører udvikler drone til NASA konceptmission til Titan

Forskere fra Penn State Department of Aerospace Engineering er en del af et team ledet af Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), hvis forslag om et revolutionerende rotorfly for at undersøge Saturns største måne, Titan, er valgt af NASA som en af ​​to finalister til agenturets næste New Frontiers -mission.

Guldsmed, en drone-lignende multi-rotor lander, ville drage fordel af Titans tætte atmosfære (fire gange tættere end Jordens atmosfære) og lav tyngdekraft (en syvendedel af Jordens) til at flyve mellem vidt forskellige landingssteder på Titans overflade. På hvert landingssted, Dragonfly ville anvende en række videnskabelige instrumenter til at undersøge Titans organiske kemi og beboelighed; overvåge atmosfæriske og overfladeforhold billedlandformer for at undersøge geologiske processer; og udføre seismiske undersøgelser.

Penn State -forskergruppen, ledet af lektor Jack Langelaan og herunder lektor Sven Schmitz og adjunkt Jose Palacios, er ansvarlig for fem områder af konceptudviklingen:rotordesign og analyse, rotorcraft flight-control-law udvikling, skaleret rotorcraft testbed udvikling, support til jordprøvning, og vurdering af flypræstationer. Alle tre professorer er en del af Penn State Vertical Lift Research Center of Excellence, et af tre nationale forskningscentre dedikeret til forskning i roterende vinger og lodrette løft.

"Vi er enormt begejstrede og stolte over at være en del af Dragonfly -teamet, "sagde Langelaan." Titans miljø er ideelt til at flyve, og flyvekøretøjets mobilitet vil give planetforskere adgang til et bredt område af Titan, lad os se variationer i geologi, overflade og under overflade geokemi og atmosfæriske forhold. "

Penn State-teamet har allerede bygget et halvt teknisk konstruktionstestkøretøj og har gennemført flere flyvetests. Dette køretøj er designet til let at kunne omkonfigureres og vil blive brugt til at udvikle og teste flyvekontrolalgoritmer og undersøge virkningerne af ændringer i køretøjsdesign på flyydelsen.

Dragonfly's dual quadcopter (fire par stablet rotorer) konfiguration giver fremragende kontrol over køretøjet, samt redundans - køretøjet kan flyve, selvom nogle rotorer svigter. Da solenergi ikke er tilgængelig på grund af Titans afstand til solen og dens tætte, uklar atmosfære, Dragonfly ville bruge en multi-mission radioisotop termoelektrisk generator (MMRTG), ligesom Curiosity -roveren på Mars, at drive sine systemer. MMRTG ville genoplade et flybatteri i løbet af Titans nat, og lad Dragonfly flyve snesevis af miles på hver opladning.

"Vi bruger teknologier udviklet til droner, der flyver her på Jorden og ændrer dem, så vi kan aktivere videnskabsmissioner på forskellige planeter. Det er omtrent lige så fedt som det bliver!" sagde Langelaan. "Vi bruger også beregningsteknikker, der udvikles til at hjælpe med at designe vindmølleparker til at modellere Titans atmosfære:Dette vil hjælpe os med at udvikle og teste flyvekontrolsystemerne. Og vi udvikler og tester også metoder til at beskytte køretøjet mod Titans kolde miljø . "

De to missionsfinalister-den APL-ledede Dragonfly, og Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) ledet af Cornell University og NASA Goddard Space Flight Center - vil modtage finansiering i 2018 til at videreudvikle og modne deres koncepter. NASA planlægger at vælge en af ​​disse undersøgelser i foråret 2019 for at fortsætte til efterfølgende missionsfaser.

Hvis valgt, Dragonfly ville have en planlagt missionlancering i midten af ​​2020'erne med en mållanding i 2034. Missionen på Titan ville vare mere end to og et halvt år.

Den valgte mission bliver den fjerde i NASAs New Frontiers -portefølje, en række hovedforsker-ledede planetariske videnskabelige undersøgelser, der falder ind under et udviklingsomkostningsloft på cirka 850 millioner dollars.