Големите луни, обикалящи около газовите гиганти в нашата слънчева система, привличат все по-голямо внимание през последните години. Титан, най-голямата луна на Сатурн, е единственият естествен спътник, за който е известно, че съдържа плътна атмосфера. Повърхността му, разкрита отчасти от сондата Касини, е изваяна от езера и реки. Има интерес за по-нататъшно изследване на Титан, но това е трудно от орбита, защото виждането през гъстата атмосфера е трудно. Летенето на Титан е обсъждано в мрежата (понякога остро) и това дори беше една от темите третиран от изключително популярния комикс XKCD.
Въпреки това остава проблемът със захранването на задвижването. Изискванията за мощност за полет са доста минимални на Титан, така че слънчевите крила може да работят. Но Титан представя и алтернатива: плаване.
Снимки от мисията на Касини показват, че речните мрежи се оттичат в езерата в северния полюсен регион на Титаните. Кредит: НАСА/JPL/USGS.
С всички тези езера и реки, изследването на Титан с надводен кораб може да бъде чудесен начин да видите голяма част от луната. Превозното средство обаче нямаше да плава по вода. Езерата на Титан са съставени от течен метан. Следователно предизвикателството е да направим плавателния съд: течният метан е само с 45% по-голяма плътност от течната вода. Това означава, че ще имаме нужда от много изместване. Дълбок, кух корпус обаче може да направи това и се оказва, че течният метан има предимство, което помага да се компенсира ниската плътност: той е много по-малко вискозен от водата.
Числото на Рейнолдс е пропорционално на съотношението на плътността към вискозитета и се оказва, че съпротивлението на триене на корпуса е обратно пропорционално на Re. Докато моретата и езерата на Титан имат само 45% от плътността на водата, те също имат само 8% от вискозитета. Това означава, че ветроходният кораб Титан ще изпита само около 26% от съпротивлението на триене като свой земен еквивалент. [Конструкторите на яхти са открили, че съпротивлението на триене е приблизително равно на 0,075/(log(Re)-2)^2)]. Това ни оставя място да направим корпуса по-дълбок (важно за компенсиране на плътността, както по-горе) и по-дълъг (ако искаме по-дълга ватерлиния, което ще направи вълните на носа по-дълги и ще подобри максималната скорост).
Самото платно би получавало средно по-малко вятър на Титан, отколкото на Земята. Средната скорост на вятъра на Титан изглежда е около 3 метра/сек, според Касини, въпреки че може да е по-висока над езерата. Средната скорост на вятъра над земните океани е по-близо до 6,6 метра/сек. Но атмосферата на Титан също е около 4 пъти по-плътна от тази на Земята и както повдигането, така и съпротивлението са пропорционални на плътността на течността. Всичко казано, това означава, че общата течна сила върху платното ще бъде около 83% от това, което бихте получили на Земята, при равни други условия, което може да е достатъчно. Ще има предимство за ефективността и размера на платното и затова може да се наложи да се възползваме от корпуса с ниско триене, за да изследваме форми с по-голяма стабилност, които могат да приютят по-голямо, по-високо (и вероятно високо съотношение на страните) платно.
Всичко това е доста спекулативно, разбира се, но осигурява забавно упражнение и може би ни вдъхновява, докато си представяме роботизирани кораби с високи платна, които безшумно кръстосват езерата на Титан.
Titan Mare Explorer. Кредит на изображението: НАСА / JPL
Една концепция за лодка на Титан вече беше предложена: Titan Sea Explorer (Time) ще изпрати плаващ високотехнологичен шамандур, който да кацне в метаново море на тази луна на Сатурн, за да проучи неговия състав и взаимодействието му с атмосферата. Но този Discovery-клас концепцията за мисията беше отменена в полза на изпращането на спускаемия апарат InSight на Марс.
Но с всички скорошни открития на Титан от космическия кораб Касини - неща като езера, морета, реки и модели на времето и климата, които създават както мъгла, така и дъжд - на мисия като тази ще се обърне повече внимание в бъдеще.
