Neptuns größter Mond, Triton, ist einer der biologisch interessantesten Orte im Sonnensystem. Obwohl er schwer zu erreichen ist, scheint er aktive Vulkane, eine dünne Atmosphäre und sogar einige organische Moleküle, sogenannte Tholine, auf seiner Oberfläche zu haben. Voyager hat ihn jedoch nur einmal besucht, und zwar vor 35 Jahren.
Die Technologie hat in den vergangenen Jahrzehnten große Fortschritte gemacht, und insbesondere ein neuer Vorstoß für eine Landeeinheit auf Triton erregte Aufmerksamkeit. Eine solche Mission wurde von Steve Oleson und Geoffrey Landis vom Glenn Research Center der NASA beschrieben.
Ihre Konzept Missionbekannt als Triton Hopper, wurde 2018 vom Institute for Advanced Concepts (NIAC) der NASA finanziert und nutzte eine kryogene Pumpe, um Treibstoff von der Oberfläche des Tritons zu extrahieren und damit einen „Hopper“ anzutreiben, der bis zu 5 km pro Monat zurücklegen und dabei faszinierende wissenschaftliche Erkenntnisse liefern konnte.
Die erste Herausforderung für jede Triton-Mission besteht darin, dorthin zu gelangen. Als Teil des NIAC-Abschlussberichts zum Triton Hopper führten die Autoren eine Vorstudie durch, in der verschiedene Antriebsmethoden untersucht wurden. Solarelektrischer Antrieb und aerodynamisches Bremsen in der größeren Atmosphäre des Neptuns schnitten am besten ab. Der Hopper müsste an ein größeres Raumfahrzeug angeschlossen werden, das für die Flugbahnplanung der „Hops“ und die Kommunikation mit der Erde zuständig ist.
Einmal sicher auf der Oberfläche von Triton abgesetzt, könnte ein Hopper viele spannende wissenschaftliche Zwecke erfüllen. Die im Missionsbericht beschriebene Nutzlast an Instrumenten umfasste ein Bodenradar, Spektroskopiegeräte, ein Mikroskop und sogar ein Seismometer. Insgesamt wog das gesamte System knapp 300 kg – relativ wenig für eine interplanetarische Mission.
Der Großteil dieses Gewichts würde jedoch nicht in den Instrumenten stecken, sondern im einzigartigen Antriebssystem des Hoppers. Das Konzept hinter dem Antriebssystem ist recht einfach: Man bringt etwas Treibstoff in das Raumschiff und erhitzt dieses Material dann bis zu einem Punkt, an dem es unter Druck steht. Sobald genügend Druck aufgebaut ist, lässt man ihn als Jetstream frei, der es dem 300 kg schweren Raumschiff ermöglichen würde, die relativ schwache Schwerkraft von Titan zu überwinden, die nur halb so groß ist wie die unseres eigenen Mondes.
Die Studie konzentrierte sich auf zwei Hauptmethoden, um Material in den Hopper zu befördern – eine Schaufel und eine kryogene Pumpe. Beide Methoden haben ihre Vorteile, obwohl die Pumpe zumindest in den theoretischen Simulationen, die im Rahmen des Phase-I-Projekts durchgeführt wurden, effektiver war.
Die Schaufel konnte durch anderes Material verunreinigt werden, das in den Treibstoff-Auffangbehälter geladen wurde und entweder das stickstoffreiche Eis und den Schnee am Eindringen hinderte oder selbst in die Wärmekammer aufgenommen wurde und einen Teil der Wärme aufnahm, die den Treibstoff schmelzen sollte.
Andererseits könnte eine Kryopumpe die Abwärme des normalen Stromerzeugungsbetriebs des Rovers nutzen, um das Eis und den Schnee, auf dem der Hopper gelandet ist, direkt zu schmelzen und in eine Heizkammer zu leiten, wo sie weiter erhitzt würde, bevor sie als Treibstoff verwendet würde. Diese Methode kann effektiv sein, um die besten Treibstoffoptionen zu finden und einen Auslass für die Abwärme des Landers zu schaffen, der nicht nur in die dünne Atmosphäre von Triton abgestrahlt wird.
Sobald durch Erhitzen des Treibstoffs genügend Druck aufgebaut ist, kann der Hopper von der Mondoberfläche abheben und mithilfe seiner sechs Antriebs- und vier Lenktriebwerke eine kurze Strecke „hüpfen“. Die Autoren schätzen, dass einmal im Monat etwa 50 Sekunden spezifischer Impuls nötig sind. Das mag zwar nicht viel erscheinen, aber es würde dem Hopper ermöglichen, im Laufe einer zweijährigen Mission etwa 150 Kilometer zurückzulegen.
In diesen zwei Jahren könnte es viele interessante wissenschaftliche Entdeckungen geben. Die Mission, die außerdem mit zahlreichen anderen Missionskonzepten für Triton-Lander um Ressourcen konkurriert, scheint jedoch auf Eis zu liegen. Es gab keine Phase II und in den letzten Jahren gab es keine Entwicklungsupdates.
Aber angesichts der allgemeinen Beliebtheit des Hopper-Konzepts selbst auf anderen Welten unseres Sonnensystems und der Attraktivität von Triton als Erkundungsziel ist es wahrscheinlich, dass eine Form dieser Mission eines Tages über die Eisoberfläche von Neptuns größtem Mond schweben wird. Es könnte nur noch eine Weile dauern, bis es so weit ist.