Les grosses lunes en orbite autour des géantes gazeuses de notre système solaire retiennent de plus en plus l'attention ces dernières années. Il est intéressant d'explorer Titan plus loin, mais cela est délicat en orbite car il est difficile de voir à travers l'atmosphère épaisse. Voler sur Titan a été discuté sur le Web (parfois avec brio), et c'était même l'un des sujets traités par la bande dessinée extrêmement populaire, XKCD.
Cependant, il reste le problème de la propulsion. Les besoins en énergie pour le vol sont assez minimes sur Titan, donc les ailes solaires pourraient fonctionner. Mais Titan présente également une alternative: la voile.
Avec tous ces lacs et rivières, explorer Titan avec un navire de surface pourrait être un excellent moyen de voir une grande partie de la lune. Cependant, le véhicule ne naviguerait pas sur l'eau. Les lacs de Titan sont composés de méthane liquide. L'enjeu est donc de rendre le navire flottant: le méthane liquide n'est que 45% aussi dense que l'eau liquide. Cela signifie que nous aurions besoin de beaucoup de déplacements. Une coque profonde et creuse pourrait cependant le faire, et il s'avère que le méthane liquide a un avantage qui permet de compenser la faible densité: il est beaucoup moins visqueux que l'eau.
Le nombre de Reynolds est proportionnel au rapport de la densité à la viscosité, et il s'avère que la traînée de friction sur une coque est inversement proportionnelle à Re. Alors que les mers et les lacs de Titan n'ont que 45% de la densité de l'eau, ils n'ont également que 8% de la viscosité. Cela signifie que le voilier Titan ne subirait qu'environ 26% de la traînée de friction comme son équivalent Terre. [Les concepteurs de yachts ont constaté que la traînée de friction est à peu près égale à 0,075 / (log (Re) -2) ^ 2)]. Cela nous laisse de la place pour rendre la coque plus profonde (importante pour compenser la densité comme ci-dessus), et plus longue (si nous voulons une ligne de flottaison plus longue, ce qui allongera les vagues et améliorera la vitesse maximale).
La voile elle-même aurait en moyenne moins de vent sur Titan que sur Terre. La vitesse moyenne du vent sur Titan semble être d'environ 3 mètres / s, selon Cassini, bien qu'elle puisse être plus élevée au-dessus des lacs. La vitesse moyenne du vent sur les océans terrestres est plus proche de 6,6 mètres / s. Mais, l'atmosphère du Titan est également environ 4x plus dense que celle de la Terre, et la portance et la traînée sont proportionnelles à la densité du fluide. Tout compte fait, cela signifie que la force fluide totale sur la voile sera d'environ 83% de ce que vous obtiendriez sur Terre, toutes choses étant égales par ailleurs, ce qui pourrait être suffisant. Il y aurait une prime sur l'efficacité et la taille de la voile, et nous pourrions donc avoir à profiter de la coque à faible friction pour examiner les formes avec plus de stabilité qui peuvent accueillir une voile plus grande, plus haute (et vraisemblablement élevée).
C'est tout à fait spéculatif, bien sûr, mais cela fournit un exercice amusant et peut-être une source d'inspiration alors que nous imaginons des navires robotiques à grande voile naviguant silencieusement sur les lacs de Titan.
Un concept de bateau sur Titan a déjà été proposé: le Titan Mare Explorer (TiME) enverrait une bouée flottante de haute technologie pour atterrir dans une mer de méthane sur cette lune de Saturne afin d'étudier sa composition et son interaction avec l'atmosphère. Mais ce concept de mission de classe Discovery a été rejeté en faveur de l'envoi de l'atterrisseur InSight sur Mars.
Mais avec toutes les découvertes récentes sur Titan par le vaisseau spatial Cassini - des choses comme les lacs, les mers, les rivières et les modèles météorologiques et climatiques qui créent à la fois du brouillard et de la pluie - une mission comme celle-ci sera considérée plus à l'avenir.
