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  土卫六-土星系统任务在2009年1月得到核准,并且合并了ESA的土卫六和土卫二任务(TandEM)与NASA的土卫六探测2007研究案,但是这两个案件合并的概念可以追溯至2008年初。 TSSM从提案开始就与木卫二-木星系统任务(Europa Jupiter System Mission,EJSM)竞争资金,然而在2009年2月宣布与NASA合作,就在ESA的资金获得上领先了EJSM,尽管TSSM需要继续研究并且在较后的时间,可能在2020年才发射。详细的任务评估报告 以及称为土卫六海洋探测(Titan Mare Explorer,TiME)的湖泊登陆载具和特定的概念,已经在2009年的2月和10分别发布。

  TSSM任务包括一个轨道载具和两个土卫六探测器:一个孟高尔费(热气球),将漂浮在土卫六的云系中,和一个将溅落在某一个甲烷海中的登陆载具。  这两个探测器都将由轨道载具携带到土卫六,它们将配备研究土卫六外观的仪器,包括成像仪和雷达断面仪,以及进行表面和大气层的样品分析,将会做得比卡西尼-惠更斯号任务更为完整。  太空船将飞越其它行星,进行几次重力助推,使它能够抵达土星。设计的基线是在2020年9月发射,然后进行4次的重力助推(地球-金星-地球-地球),在9年后的2029年10月抵达土星。这是在2018年至2022年间,可从地球前往土星转移的选项之一。不过目前TSSM还不是NASA优先考虑的计划事项,而且也不满意任何目前拟议中的发射日期。  在2029年10月抵达土星之后,轨道载具的化学推进系统将让飞行器进入环绕土星漫游的阶段,特点是布署元素就位,在绕行土星两年的阶段,至少近距离的飞越恩塞拉都斯7次和土卫六16次。在这个阶段,多次的卫星重力助推和部署,可以减少进入土卫六轨道所需要的能源。在完成飞越恩塞拉都斯之后,轨道载具将分析这颗卫星南极不寻常的冰火山卷流。  孟高尔费,一颗热气球,将在第一次接近土卫六的飞越时,以弹道释放至土卫六的大气层,从2030年4月至2030年10月,进行6个地球月的任务。依据卡西尼-惠更斯号的发现,孟高尔费在它的生命周期内,应该可以在它被部署的纬度,北纬20度,距离土卫六表面10公里以上,至少环绕土卫六一次。

  许多企划已经提出湖泊登陆载具的观念。到目前为止最详细的是土卫六海洋探测(Titan Mare Explorer,TiME),他原本是一个单独的侦察任务,但被延后并包括在TSSM内。如获批准,他将在第二次飞越土卫六时从轨道载具释放。由于土卫六的霾层和到太阳的距离,登陆载具无法从太阳能板获得能源,它将依靠新的先进斯特林放射性同位素孳生器(Advanced Stirling Radioisotope Generator,ASRG),这是一个原型机,目的在提供登陆载具的电路和其他行星任务可用的长效能源。登陆载具的目标是一个在北极,大约是北纬79度的丽姬亚海。探测器将像2005年的惠更斯号一样,使用降落伞下降。大约数小时后,它会溅落在液体的表面,这将是首次有漂浮的装置探测地球以外的海。以钚为动力的飞行器主要功能是在为期3至6个月,包括在大气层下降的6小时,的生命期中,探测和分析表面上的有机物。

  TSSM任务的主要目标可以归纳为下面4项: 对土卫六,科学目标将是提供各方面的资讯,像是表面成分和各种有机物在地理上的分布;甲烷的循环和储藏量;表面特征的年龄,特别是冰火山活动和构造,目前是积极进行还是过去更积极的遗迹;氨是存在还是不存在,磁场和地下的海洋;在化学上如何导致高层大气上形成复杂的离子;和在大气层,从400-900公里,很大高度范围内,在卡西尼之后仍然缺乏探测。此外,关于不同的季节变化中各层大气层的变化,和长期逃逸至太空的机制都仍然未被了解。  土卫六海探测的登陆载具会溅落在丽姬亚海,一个在土卫六北半球的甲烷海。相信土卫六的甲烷循环类似于地球的水循环,与现有气象工作中流体存在着气体和液体阶段。土卫六海探测将可以直接辨识土卫六的甲烷循环,和协助了解它与地球水循环的异同之处。然而,有关甲烷的来源和再补充的问题仍然没有答案。这个世界是建立在有机物的活动,和卡西尼-惠更斯的研究结果表明地质和大气作用平衡的这个世界是太阳系中与地球最相似的。加上,卡西尼发现内部的海洋,在浓厚的大气层和地层下方深处被认为很大程度上是由液体水所组成。TSSM 将是50年来的太空探测中,首度广泛的和跨学科的在另一个世界的地上、海上、和空中,就定位的调查有机化学活动和气候的任务。
土卫六-土星系统任务(,简称英语:TSSM)是NASA和ESA基于目前进行的卡西尼-惠更斯号任务透露的许多复杂现象,提出的联合探测土星、土卫六和土卫二的企划案。NASA估计将耗费25亿美金的TSSM预定在2020年发射,经由金星和地球获得的重力助推,可望于2029年抵达土星系统。主要的任务为期4年,包括2年的土星之旅、2个月的土卫六空探采样阶段、和20个月的土卫六轨道阶段。