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タイタン海探査機（TiME ）は、土星の衛星タイタンへの着陸機として提案された設計である。[ 3 ] TiMEは、タイタンの有機成分を測定するために設計された比較的低コストの外惑星ミッションであり、地球外の海の最初の航海探査を行い、その性質を分析し、おそらく海岸線を観測するはずだった。ディスカバリー級ミッションとして、打ち上げロケットの資金を除いて、コスト上限を4億2500万米ドルに設定した。[ 4 ] 2009年にプロキシミー・リサーチによって、偵察機のような先駆的ミッションとしてNASAに提案され、当初はNASAのディスカバリー・プログラムの一部であった。[ 6 ] TiMEミッションの設計は、そのディスカバリー・ミッションの選定中に最終候補段階に達したが、選ばれず、2013年に米国上院で試みられたにもかかわらず、特定予算を獲得できなかった。[ 7 ]関連するタイタン潜水艦も提案されている。[ 8 ] [ 9 ]
TiMEは、2011年5月に詳細な概念研究を行うために300万米ドルを受け取ったディスカバリーミッションの最終候補3つのうちの1つでした。他の2つのミッションはInSightとComet Hopperでした。2012年半ばの審査の後、NASAは2012年8月に火星へのミッションとしてInSightを選定したと発表しました。[ 10 ]
具体的には、2025年末までに打ち上げが予定されていたため、TiMEの到着は2030年代半ば、北半球の冬にあたる時期だった。つまり、タイタンの北極付近の海は暗闇に包まれ、地球との直接通信は不可能となる。[ 11 ]
タイタンの湖や海に着陸するミッションも、太陽系10年計画調査で検討されました。さらに、2009年に2020年代の打ち上げが提案された旗艦計画であるタイタン土星系ミッションには、短寿命のバッテリー駆動の湖着陸機が含まれていました。[ 6 ] [ 12 ]打ち上げの機会は限られています。次の機会は2023年から2024年で、この世代では最後のチャンスです。[ 13 ]
2006年7月22日にタイタンの北半球に湖や海が発見されたことで、タイタンに液体炭化水素が存在するという仮説が裏付けられました。[ 14 ]さらに、南極の嵐に関するこれまでの観測と赤道付近の嵐に関する新たな観測は、タイタン内部の低温火山活動など、活発なメタン生成プロセスが存在する証拠を示しています。 [ 12 ]
タイタンの大部分は何世紀にもわたって雨が降らないが、極地では降水量がはるかに多いと予想されている。[ 1 ]
タイタンのメタンサイクルは、雨、雲、川、湖として存在する気象作動流体という点で、地球の水循環に類似していると考えられています。 [ 14 ] TiMEはタイタンのメタンサイクルを直接識別し、地球の水循環との類似点と相違点を理解するのに役立ちます。[ 1 ] [ 12 ] NASAがTiMEを選定した場合、カッシーニレーダーチームのメンバーであり、2013年から2016年までNASAの主任科学者であったエレン・ストファンが主任研究員としてミッションを率い、応用物理研究所（APL）がミッションを管理します。[ 15 ]ロッキード・マーティンがTiMEカプセルを製造し、科学機器はAPL、ゴダード宇宙飛行センター、マリン宇宙科学システムズから提供されます。
TiMEの打ち上げは2016年にアトラスV 411ロケットで行われ、2023年にタイタンに到着する予定だった。目標の湖はリゲイア海（北緯78度、西経250度）である。[ 1 ]これは現在までに確認されているタイタン最大の湖の1つで、表面積は約100,000 km 2 （39,000 mi 2 ）である。バックアップの目標はクラーケン海である。[ 3 ] [ 12 ]
タイタン海探査機は、フライバイ科学観測を行わない7年間の単純な惑星間クルーズを行う予定である。突入および降下中にいくつかの科学測定が行われるが、データ送信は着水後にのみ開始される。このミッションの科学目標は以下のとおりである。[ 3 ] [ 12 ]
宇宙船用のカメラシステムを製造・運用するマリン・スペース・サイエンス・システムズは、予備設計研究を行うため、NASAと初期開発契約を締結した。[ 16 ]カメラは2台搭載される予定で、1台はリゲイア・マーレの地表への降下中に写真を撮影し、もう1台は着陸後に写真を撮影する。[ 16 ]
気象学および物理特性パッケージ（MP3）は、応用物理研究所（APL）によって構築される予定である。[ 17 ]この機器パッケージは、水面上の風速と風向、メタン湿度、圧力と温度、および水面下の濁度、海水温、音速、誘電特性を測定する。ソナーは海深を測定する。音響伝搬シミュレーションが実行され、ソナー変換器は液体窒素温度でテストされ、タイタンの条件下での性能が特性評価された。[ 18 ]
タイタンの厚い大気と、太陽からの距離が遠いタイタンの弱い太陽光のため、ソーラーパネルの使用は不可能である。[ 19 ] [ 20 ] NASAに選ばれていれば、TiME着陸機は、着陸ネットワークやその他の惑星ミッションに長寿命の電源を提供するためのプロトタイプである 先進スターリング放射性同位体発電機（ASRG）[ 6 ]の試験飛行となるはずだった。このミッションでは、深宇宙と地球外大気の2つの環境で使用される予定だった。ASRGは、スターリング電力変換技術を使用した放射性同位体電源システムであり、140～160ワットの電力を生成すると予想されている。これは、現在使用されているRTGの4倍の効率である。質量は28kg （62ポンド）で、公称寿命は14年である。[ 3 ] ASRGの研究は継続しているものの、[ 21 ] NASAはその後、2016年の打ち上げに向けてASRGを準備する予定だったロッキードとの契約をキャンセルし、長距離探査機には既存のMMRTG放射性同位体電源システムに頼ることを決定した。 [ 22 ] [ 23 ]
カプセルには推進力は必要ない。風と潮の流れによって、この浮力のある乗り物は数ヶ月間海上を漂うと予想される。[ 5 ]
探査機は地球と直接通信し、原理的には到着後数年間断続的に通信を維持することが可能であった。地球は2026年にリゲイアから見てついに地平線の下に沈む。[ 24 ]探査機は2035年まで地球への視線が確保できず、さらなるデータを送信することはできない。[ 25 ]
モデルによると、リゲイア海の波は、TiMEミッションの予定期間中は通常0.2 m (0.66 ft)を超えることはなく、数ヶ月の間に時折0.5 m (1.6 ft)をわずかに超える可能性があると示唆されています。 [ 26 ]カプセルの波に対する反応と海岸への座礁の可能性を評価するためにシミュレーションが実行されました。[ 2 ]カプセルは、0.5 m/sの典型的な速度で海流と風に押され、1.3 m /s (4.3 ft /s)を超えない速度で海面を0.1 m/sで漂流すると予想されています。[ 24 ]プローブには推進装置が装備されておらず、その動きを制御することはできませんが、連続する位置を知ることで、湖の深さ、温度変化、海岸の画像などの科学的リターンを最適化することができます。提案されている位置特定技術には、ドップラーシフトの測定、太陽高度の測定、超長基線干渉法などがあります。[ 24 ]
地球とは異なる生化学を持つ生命体を発見できる可能性から、一部の研究者はタイタンを地球外生命体を探す上で最も重要な世界だと考えている。[ 27 ]一部の科学者は、タイタンの炭化水素化学が無生物から何らかの生命体へと変化したとしても、それを検出するのは難しいだろうと仮説を立てている。[ 27 ]さらに、タイタンは非常に寒いため、複雑な生化学構造を構築するために利用できるエネルギーの量は限られており、熱源がなければ水ベースの生命体は凍結してしまうだろう。[ 27 ]しかし、一部の科学者は、仮説上の生命体はメタンベースの溶媒中で存在できる可能性があると示唆している。[ 28 ] [ 29 ] TiMEの主任研究員であるエレン・ストファンは、私たちが知っているような生命はタイタンの海では生存できないと考えているが、「海には有機システムがどのように生命へと進化していくかについての洞察を与えてくれる化学反応があるだろう」と述べている。[ 30 ]