Титан предложили использовать как заправку для полетов к внешним планетам Солнечной системы

Титан похож на Землю лишь отдельными чертами. Там есть облака, дожди, реки, озера и моря, но вместо воды в этом круговороте участвуют метан и этан — углеводороды, близкие по химическому составу к компонентам природного газа и нефтепродуктов. Спутник окружает плотная атмосфера, где преобладает азот. Титан остается единственным спутником Солнечной системы с плотной атмосферой и единственным известным миром, кроме Земли, где углеводороды присутствуют и в атмосфере, и на поверхности.

Астроном Конор Никсон из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, инженер Йе Лу из Вустерского политехнического института и материаловед Дженнифер Раллифсон из Университета Флориды собрали сведения о доступных ресурсах Титана. Их препринт появился в сети и проходит рецензирование для журнала Acta Astronautica. Исследователи рассматривают не одну экспедицию, а инфраструктуру, которая сможет снабжать полеты и работать десятилетиями.

В атмосфере Титана около 5% метана. На поверхности есть более тяжелые углеводороды: пропан, бутан и жидкости, которые по свойствам напоминают керосин и бензин. Эти вещества можно не только сжигать. Из них химическая промышленность способна получать пластмассы, синтетический каучук, растворители, лекарства и сырье для производства пищи.

Авторы предлагают два варианта снабжения. Посадочные аппараты могли бы забирать топливо и грузы с поверхности Титана и доставлять их на корабль на орбите. Второй вариант — построить топливные склады прямо на орбите, чтобы прилетающие аппараты стыковались с ними. Подобные орбитальные склады для кораблей Starship изучает SpaceX.

Титан мог бы снабжать не только корабли, которые возвращаются к Земле. Корабль из внутренней части Солнечной системы мог бы пополнить там запасы перед полетом к Урану или Нептуну. Титан также мог бы обслуживать регулярные рейсы между поселениями на спутниках Сатурна. Среди целей — Энцелад и Мимас, где ученые предполагают существование подповерхностных океанов.

Заправка в этой схеме означает не только пополнение баков. Станция на Титане могла бы перерабатывать углеводороды и хранить сырье для разных задач: чернила для принтеров, удобрения, компоненты пищи, материалы для 3D-печати запчастей, ткани и посуду. Это снизило бы зависимость базы от поставок с Земли. Такой подход называют использованием местных ресурсов, или ISRU — in-situ resource utilization.

На Титане много и воды: она составляет около половины массы спутника, остальная часть приходится на каменное ядро. Вода лежит на поверхности в виде льда, а под поверхностью, вероятно, существует жидкий океан. Аммиак и соли понижают температуру замерзания воды и помогают ей оставаться жидкой. Лед можно использовать как источник питьевой воды, кислорода и водорода. Из водорода и кислорода получают компоненты ракетного топлива: жидкий водород и жидкий кислород.

Раньше команда NASA под руководством Джеффри Лэндиса рассматривала ресурсы Титана для узкой задачи: доставить образцы спутника на Землю. Для этого метан планировали сжижать, а из воды получать жидкие кислород и водород. Новая работа расширяет эту идею: ресурсы Титана могут обеспечивать не только возвращаемую миссию, но и промышленную базу, транспорт и постоянную станцию.

Авторы сравнили Титан с Луной, Марсом и несколькими околоземными астероидами. Титан намного дальше: для быстрых перелетов к нему, по оценке исследователей, потребуется ядерная двигательная установка. Но сочетание атмосферного азота, метана, других углеводородов и воды не встречается на других известных телах Солнечной системы в таком виде.

Пока речь идет об очень далеком сценарии. NASA готовит к Титану миссию Dragonfly — винтокрылый аппарат, который будет перелетать между районами спутника и изучать его химию. Запуск намечен не ранее июля 2028 года. На днях фюзеляж аппарата прошел ключевые испытания.

Фото NASA