La NASA se penche sur l’idée d’envoyer un sous-marin dans l’espace vers 2040. Lors d’un récent Symposium du NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC), en Floride, les scientifiques et les ingénieurs de la NASA ont présenté leur 1re phase de conception d’un sous-marin, pour une éventuelle mission vers la plus grande lune de Saturne, Titan, où le submersible sans pilote pourrait explorer les mers d’hydrocarbures liquides des pôles de la lune.
Plus grande que la planète Mercure, Titan est la seule lune avec une atmosphère appropriée, en grande partie composée d’azote et de méthane à une pression une fois et demie celle de la Terre, ce qui est remarquable quand on considère que la gravité n’est que de 0,14 G. Cependant, il y fait extrêmement froid, jusqu’à – 179 °C.
Grace aux survols de la sonde Voyager et Cassini et l’atterrissage de la sonde Huygens, il a été établi qu’il y a trois grandes mers/ lacs polaires sur Titan constitués de méthane et d’éthane sous la forme du gaz naturel liquéfié. Le plus grand lac est le Kraken Mare, qui a été découvert par la sonde Cassini en 2007. Dans la région polaire boréale de Titan, il couvre 400 000 kilomètres carrés et peut-être de 160 m à 300 m de profondeur. Il a même des marées en raison de l’attraction de Saturne, un littoral complexe et des dépôts d’évaporites, qui suscite l’intérêt des scientifiques. Donc, la NASA envisage qu’un sous-marin serait en mesure d’explorer les profondeurs du Kraken Mare.
Pesant environ une tonne, le sous-marin utiliserait une propulsion électrique modifiée pour une utilisation sur Titan dans une mission de 90 jours couvrant 2000 km à travers le Kraken Mare.
En raison de sa forme allongée, le sous-marin devrait être livré à la surface de Titan par un engin spatial similaire au Boeing X-37, qui pourrait survivre à une entrée hypersonique dans l’atmosphère de Titan, pour l’abandonner sur la surface du Kraken Mare. Après quelques essais, le submersible pourra alors commencer sa mission. En raison de la grande distance avec la Terre, le sous-marin devra fonctionner avec un niveau très élevé d’autonomie.
En son cœur, le sous-marin utilisera un “générateur radiothermiques Stirling 1 kW”. Cela permettrait non seulement de fournir de l’énergie pour propulser l’engin, mais il devrait également préserver l’électronique du gel. Malheureusement, Titan est si froide que la chaleur résiduelle provenant de la génératrice provoquerait l’ébullition des liquides l’entourant et ceci devra être pris en compte lors de la conception du sous-marin afin de minimiser les interférences. Cependant, la NASA estime qu’il pourrait atteindre la vitesse d’un mètre par seconde, soit 3,6 kilomètres par heure.
Le sous-marin ne sera pas assisté d’une sonde relais parce qu’un orbiteur devrait utiliser une propulsion nucléaire et inclure un autre système de propulsion, ce qui augmenterait considérablement le coût et la complexité de la mission. En raison de la grande quantité de données à envoyer vers la terre, le sous-marin a besoin d’une grande nageoire dorsale qui comprend une antenne-réseau. Pendant le fonctionnement, le sous-marin devra remonter à la surface pendant 16 heures par jour pour transférer ses données vers la Terre. Il profitera de cette phase pour étudier son environnement en utilisant une caméra au bout d’un mât.
Comme pour ceux sur Terre, il devra utiliser des ballasts, mais leur conception est encore en cours d’élaboration, car le méthane et l’éthane ne se comportent pas comme l’eau et Titan est très différente de la Terre.
La gravité de Titan est faible, mais si le Kraken Mare est aussi profond que certaines théories l’indiquent, et en tenant compte de la composition et de la température de l’atmosphère de Titan, il pourrait engendrer des problèmes, car à grandes profondeurs l’azote dans les ballasts pourrait se condenser en liquide, ce qui pourrait entrainer une perte soudaine de flottabilité. Pour cette raison, les réservoirs pourraient avoir besoin d’utiliser un piston pour permettre au liquide d’être expulsé plutôt que de compter sur la pression de l’air utilisée par les sous-marins classique.
La NASA ne donne pas de détails sur les objectifs du submersible, mais il pourrait étudier la structure et la composition du Kraken Mare comme ses sédiments. En outre, puisque Titan a une surabondance de produits chimiques organiques, le sous-marin pourrait rechercher des traces de composés prébiotiques apportant des indices sur la façon avec laquelle la vie a commencé sur Terre.
Détaillé dans un document PDF de la NASA présenté lors du (2015) NASA Institute for Advanced Concepts : Titan Submarine : Vehicle Design and Operations Concept for the Exploration of the Hydrocarbon Seas of Saturn’s Giant Moon.
