Die großen Monde, die die Gasriesen in unserem Sonnensystem umkreisen, haben in den letzten Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Es besteht Interesse daran, Titan weiter zu erkunden, aber dies ist aus dem Orbit schwierig, da es schwierig ist, durch die dichte Atmosphäre zu sehen. Das Fliegen auf Titan wurde im Internet diskutiert (manchmal leichtfertig), und dies war sogar eines der Themen, die im äußerst beliebten Comic XKCD behandelt wurden.
Es bleibt jedoch das Problem des Antriebsantriebs. Die Leistungsanforderungen für den Flug sind auf Titan recht gering, sodass Solarflügel möglicherweise funktionieren. Titan bietet aber auch eine Alternative: Segeln.
Bei all diesen Seen und Flüssen kann die Erkundung von Titan mit einem Oberflächenschiff eine großartige Möglichkeit sein, einen Großteil des Mondes zu sehen. Das Fahrzeug würde jedoch nicht auf dem Wasser segeln. Die Seen auf Titan bestehen aus flüssigem Methan. Die Herausforderung besteht daher darin, das Gefäß schwimmfähig zu machen: Flüssiges Methan ist nur 45% so dicht wie flüssiges Wasser. Dies bedeutet, dass wir viel Verschiebung brauchen würden. Ein tiefer, hohler Rumpf könnte dies jedoch tun, und es stellt sich heraus, dass das flüssige Methan einen Vorteil hat, der die geringe Dichte ausgleicht: Es ist viel weniger viskos als Wasser.
Die Reynoldszahl ist proportional zum Verhältnis von Dichte zu Viskosität, und es stellt sich heraus, dass der Reibungswiderstand an einem Rumpf umgekehrt proportional zu Re ist. Während die Meere und Seen von Titan nur 45% der Wasserdichte haben, haben sie auch nur 8% der Viskosität. Dies bedeutet, dass das Titan-Segelschiff nur etwa 26% des Reibungswiderstands als Erdäquivalent erfahren würde. [Yachtdesigner haben festgestellt, dass der Reibungswiderstand ungefähr 0,075 / (log (Re) -2) ^ 2) beträgt]. Das lässt uns Raum, um den Rumpf tiefer (wichtig, um die Dichte wie oben zu kompensieren) und länger (wenn wir eine längere Wasserlinie wollen, die die Bugwellen länger macht und die maximale Geschwindigkeit verbessert) zu machen.
Das Segel selbst würde auf Titan im Durchschnitt weniger Wind bekommen als auf der Erde. Laut Cassini scheinen die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten auf Titan etwa 3 Meter / s zu betragen, obwohl sie über den Seen möglicherweise höher sind. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit über den Ozeanen der Erde liegt näher bei 6,6 Metern / s. Die Titanatmosphäre ist jedoch auch etwa viermal dichter als die der Erde, und sowohl Auftrieb als auch Luftwiderstand sind proportional zur Flüssigkeitsdichte. Alles in allem bedeutet dies, dass die gesamte Flüssigkeitskraft auf dem Segel ungefähr 83% von dem beträgt, was Sie auf der Erde erhalten würden, wenn alles andere gleich ist, was ausreichend sein könnte. Es würde eine Prämie für die Effizienz und Größe des Segels geben, und daher müssen wir möglicherweise den reibungsarmen Rumpf nutzen, um Formen mit mehr Stabilität zu untersuchen, die ein größeres, höheres (und vermutlich hohes Seitenverhältnis) Segel aufnehmen können.
Das ist natürlich alles ziemlich spekulativ, aber es bietet eine lustige Übung und vielleicht Inspiration, wenn wir uns hochsegelnde Roboterschiffe vorstellen, die lautlos die Seen von Titan kreuzen.
Ein Konzept für ein Boot auf Titan wurde bereits vorgeschlagen: Der Titan Mare Explorer (TiME) würde eine schwimmende High-Tech-Boje in ein Methanmeer auf diesem Saturnmond schicken, um seine Zusammensetzung und seine Wechselwirkung mit der Atmosphäre zu untersuchen. Dieses Missionskonzept der Discovery-Klasse wurde jedoch zugunsten der Entsendung des InSight-Landers zum Mars zunichte gemacht.
Aber mit all den jüngsten Entdeckungen, die das Cassini-Raumschiff auf Titan gemacht hat - Dinge wie Seen, Meere, Flüsse sowie Wetter- und Klimamuster, die sowohl Nebel als auch Regen erzeugen - wird eine Mission wie diese in Zukunft stärker berücksichtigt.
