タイタンの大気地質学と居住性の将来の探査のための科学目標と新しいミッションコンセプト:タイタン・ポラー・スカウト/オービターとイン・ザット湖着陸船とDrONeエクスプローラ(POSEIDON)
2021年10月20日に提出
ESA Voyage 2050の発表に応じて、我々は太陽系で最もエキサイティングな天体の一つ、土星最大の衛星タイタンを探検する野心的なLクラスのミッションを提案します。タイタンは「二つの海を持つ世界」で、地球に対する複雑さに匹敵する内部表面と大気の相互作用を持つ有機的な豊かな体です。タイタンはまた、居住性の可能性を持つ太陽系の数少ない場所の一つです。タイタンの驚くべき性質は、カッシーニ・ホイヘンスのミッションによって部分的にしか明らかにされず、現在でも様々な車両や機器を使用して完全な探査を必要とする謎を保持しています。提案されたミッションコンセプトPOSEIDON(タイタンPOlarスカウト/オービターとイン・ザクレイク着陸船DrONeエクスプローラ)は、タイタンの共同軌道およびその時の調査を行うだろう。カッシーニ・ホイヘンスの範囲と科学技術の成果を超えて構築し、それを超えるように設計されており、特に完全なクローズアップと長期間にわたるその際のカバレッジを通じて、これまで不可能だった方法でタイタンを探索しています。提案されたミッションアーキテクチャでは、POSEIDONは、タイタンを周回する大きな機器のセットを持つ宇宙船、好ましくは低偏心極軌道、そしてその場での一連の調査コンポーネント、すなわち湖着陸船、"重い"ドローン(おそらく水陸両用)および/またはミニドローンの艦隊の2つの主要な要素で構成されています。タイタンでの理想的な到着時間は、彼岸がまだほとんど知られていない大気と表面の季節的変化を監視する最も活発な期間であるため、次の北部の春分(2039)の少し前になります。オービターとその場の元素を持つタイタン北緯の探査は、2030年代半ばにタイタン赤道地域のその場で提供されるNASAニューフロンティアトンボミッションと非常に補完的であろう。
図1：タイタンは約7.5地球年の長い季節を経験します。 2030〜2040年代に到着するミッションは
カッシーニ-ホイヘンスと同様の季節に遭遇し、データセットの相互比較と評価を可能にします
年々の変化。 これはまた、到着するはずのDragonflyミッションを補完する優れた機能を提供します。
2034年までにタイタンで（Lorenz et al.2017）。 （J. C. Leary et al。、Janによる「TitanExplorer：FlagshipMissionStudy」から
2008.）
図2：タイタンの大気は、メタン（CH4）と窒素（N2）の2つの主要ガスで構成されています。
一連の光化学反応を経て、より重い分子と遍在するヘイズ粒子を生成します
（エアロゾル）。 （ESA / ATGメディアラボ）
図3：HNCラインドップラーシフトから測定された風速マップ。 距離はタイタンの半径で表されます。 青
色は接近する風を示し、黄橙色は後退する風を示します。 HNCから測定された風は
350m / sの高速で赤道周辺により局所化（Lellouch et al.2019から）
図4：極成層圏雲の季節変動（LeMouélicetal.2018から）。
図5：さまざまな種類の雲（A〜G）のカッシーニ/ ISS画像と雲の緯度のグラフ
2004年5月から2017年9月までのミッションで観測されました（Turtle et al.2018の後）。
図6：タイタンの主要な地形学的単位の世界地図（Lopes etal。2020以降）
図7：カッシーニに搭載されたレーダー/ SARから見たタイタンの線形砂丘（左）。 砂丘と砂丘の間の相互作用
タイタン（左）とリビア（右）の地形上の障害物（Radebaugh、2013年から）。 右の画像の礼儀
グーグルアース
図8：ホイヘンスのDISR機器によって撮影された画像から再構成され、色付けされたパノラマ
降下モジュールは18kmから6kmの高度でした。 多数の水路によって切り取られた丘をはっきりと見ることができます。
その足はより暗い平野だったようです。 ホイヘンスは数分後にこの平原に上陸しました。
（クレジット：ESA / NASA / JPL /アリゾナ大学/ルネパスカル）
図9：タイタンの北極と南極の海と湖。 これらの地図はレーダーのモザイクから作られています
カッシーニの画像。ここでは偽色で表示されています。 レーダーエコーが非常に弱い（青色の）多くの暗い領域、
液体のメタンとエタンの湖と海です。 挿入図：この地域には、3つの最大のタイタン海（クラーケン）が含まれています
マーレ、リゲイアマーレ、プンガマーレ）。 （クレジット：NASA / JPL-Caltech
図10：タイタンの内部構造（クレジット：NASA / JPL-カリフォルニア工科大学/宇宙科学研究所）。
図11：タイタンの「アゾトソーム」の提案された構造：液体メタン中で安定している可能性のある膜
アクリロニトリルサブユニットで構成されています。 囲まれた膜は生命にとって不可欠な前提条件と考えられています（Stevenson
et al。、2015a、b）。 画像：Cornell U./Science Advances
図12：タイタンの北極にある炭化水素海のリゲイア海の鳥瞰図。 地形が抽出されます
カッシーニレーダーSAR画像から、同じ画像セットを使用してテクスチャリングしました。 ビューは現実的になっています
色と照明（クレジット：UniversitédeParis/ IPGP / CNRS / A.Lucas）。 図解は2つの可能性があります
4つのミニドローンの飛行編隊の構成：（A）4x1クロストラックおよび（B）1x4アロングトラック対応
非常に高い解像度でのステレオイメージング
2021年10月20日に提出
ESA Voyage 2050の発表に応じて、我々は太陽系で最もエキサイティングな天体の一つ、土星最大の衛星タイタンを探検する野心的なLクラスのミッションを提案します。タイタンは「二つの海を持つ世界」で、地球に対する複雑さに匹敵する内部表面と大気の相互作用を持つ有機的な豊かな体です。タイタンはまた、居住性の可能性を持つ太陽系の数少ない場所の一つです。タイタンの驚くべき性質は、カッシーニ・ホイヘンスのミッションによって部分的にしか明らかにされず、現在でも様々な車両や機器を使用して完全な探査を必要とする謎を保持しています。提案されたミッションコンセプトPOSEIDON(タイタンPOlarスカウト/オービターとイン・ザクレイク着陸船DrONeエクスプローラ)は、タイタンの共同軌道およびその時の調査を行うだろう。カッシーニ・ホイヘンスの範囲と科学技術の成果を超えて構築し、それを超えるように設計されており、特に完全なクローズアップと長期間にわたるその際のカバレッジを通じて、これまで不可能だった方法でタイタンを探索しています。提案されたミッションアーキテクチャでは、POSEIDONは、タイタンを周回する大きな機器のセットを持つ宇宙船、好ましくは低偏心極軌道、そしてその場での一連の調査コンポーネント、すなわち湖着陸船、"重い"ドローン(おそらく水陸両用)および/またはミニドローンの艦隊の2つの主要な要素で構成されています。タイタンでの理想的な到着時間は、彼岸がまだほとんど知られていない大気と表面の季節的変化を監視する最も活発な期間であるため、次の北部の春分(2039)の少し前になります。オービターとその場の元素を持つタイタン北緯の探査は、2030年代半ばにタイタン赤道地域のその場で提供されるNASAニューフロンティアトンボミッションと非常に補完的であろう。
図1：タイタンは約7.5地球年の長い季節を経験します。 2030〜2040年代に到着するミッションは
カッシーニ-ホイヘンスと同様の季節に遭遇し、データセットの相互比較と評価を可能にします
年々の変化。 これはまた、到着するはずのDragonflyミッションを補完する優れた機能を提供します。
2034年までにタイタンで（Lorenz et al.2017）。 （J. C. Leary et al。、Janによる「TitanExplorer：FlagshipMissionStudy」から
2008.）
図2：タイタンの大気は、メタン（CH4）と窒素（N2）の2つの主要ガスで構成されています。
一連の光化学反応を経て、より重い分子と遍在するヘイズ粒子を生成します
（エアロゾル）。 （ESA / ATGメディアラボ）
図3：HNCラインドップラーシフトから測定された風速マップ。 距離はタイタンの半径で表されます。 青
色は接近する風を示し、黄橙色は後退する風を示します。 HNCから測定された風は
350m / sの高速で赤道周辺により局所化（Lellouch et al.2019から）
図4：極成層圏雲の季節変動（LeMouélicetal.2018から）。
図5：さまざまな種類の雲（A〜G）のカッシーニ/ ISS画像と雲の緯度のグラフ
2004年5月から2017年9月までのミッションで観測されました（Turtle et al.2018の後）。
図6：タイタンの主要な地形学的単位の世界地図（Lopes etal。2020以降）
図7：カッシーニに搭載されたレーダー/ SARから見たタイタンの線形砂丘（左）。 砂丘と砂丘の間の相互作用
タイタン（左）とリビア（右）の地形上の障害物（Radebaugh、2013年から）。 右の画像の礼儀
グーグルアース
図8：ホイヘンスのDISR機器によって撮影された画像から再構成され、色付けされたパノラマ
降下モジュールは18kmから6kmの高度でした。 多数の水路によって切り取られた丘をはっきりと見ることができます。
その足はより暗い平野だったようです。 ホイヘンスは数分後にこの平原に上陸しました。
（クレジット：ESA / NASA / JPL /アリゾナ大学/ルネパスカル）
図9：タイタンの北極と南極の海と湖。 これらの地図はレーダーのモザイクから作られています
カッシーニの画像。ここでは偽色で表示されています。 レーダーエコーが非常に弱い（青色の）多くの暗い領域、
液体のメタンとエタンの湖と海です。 挿入図：この地域には、3つの最大のタイタン海（クラーケン）が含まれています
マーレ、リゲイアマーレ、プンガマーレ）。 （クレジット：NASA / JPL-Caltech
図10：タイタンの内部構造（クレジット：NASA / JPL-カリフォルニア工科大学/宇宙科学研究所）。
図11：タイタンの「アゾトソーム」の提案された構造：液体メタン中で安定している可能性のある膜
アクリロニトリルサブユニットで構成されています。 囲まれた膜は生命にとって不可欠な前提条件と考えられています（Stevenson
et al。、2015a、b）。 画像：Cornell U./Science Advances
図12：タイタンの北極にある炭化水素海のリゲイア海の鳥瞰図。 地形が抽出されます
カッシーニレーダーSAR画像から、同じ画像セットを使用してテクスチャリングしました。 ビューは現実的になっています
色と照明（クレジット：UniversitédeParis/ IPGP / CNRS / A.Lucas）。 図解は2つの可能性があります
4つのミニドローンの飛行編隊の構成：（A）4x1クロストラックおよび（B）1x4アロングトラック対応
非常に高い解像度でのステレオイメージング
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