Истински ли са космическите подводници?
Най-сензационните и вълнуващи открития в планетарната наука през последните две десетилетия са свързани с откриването на езера от течен метан на най-голямата луна на Сатурн Титан, както и океани от течна вода под ледените повърхности на други луни на гигантските газови планети.
Най-интересният въпрос от всички: може ли животът да присъства в някои от тези „водни среди“. За съжаление не знаем със сигурност за това. Междупланетни сонди като Juno и Cassini провеждат изследвания от разстояние, докато са в орбита. Освен това подземните океани са известни само косвено.
Сондата "Хюйгенс" кацна на Титан през 2005 г., но на твърда повърхност, а не на "водна среда". Това е всичко, което човечеството е постигнало. Въпреки това иска да знае повече, така че въпросът е: как можем да изследваме тези морета? Идеята веднага идва на ум с разработването на специална подводница, която може да бъде доставена през космоса до интересни обекти.
През следващите две години НАСА отделя половин милион долара, за да проучи перспективата за изпращане на междупланетен кораб до Титан със сонда, способна да кацне върху „вода“. Но има и други изследвания, предимно засягащи Европа, Енцелад и Ганимед. Изследванията трябва да отговорят на въпроса: дали такива полети са в рамките на нашия технологичен обсег? Нека се опитаме да анализираме този и други въпроси.
Проблеми с подводницата на Титан.
Смята се, че морето Кракен е най-голямата "водна среда" на Титан, покриваща площ от 400 000 кв. km, което е сравнимо с Каспийско море. Но не е от вода. Има сериозни аргументи, че е направен от метан, етан и азот.
Как трябва да изглежда под водата?лодка за такова море? Оказва се, че конструкцията с високо съотношение на компресия на традиционната подводница минимизира съпротивлението и позволява да бъде поставена в ракета-носител.
Следване. Повечето от апаратите при полети в дълбокия космос работят автономно и подводницата няма да бъде изключение. Но има един момент. Тя ще трябва да "изплува" на повърхността в определени моменти. Радиосигналите отслабват значително, докато пътуват през океана, така че изпращането на информация ще изисква антената му да е над повърхността.
Повече ▼. Това е електричество. Очевидно в случай на подводница не може да се говори за слънчеви панели. Като част от скорошно проучване инженерите проучват различни алтернативи, включително компактни ядрени реактори и горивни клетки, но стигат до извода, че всичко това е твърде тежко оборудване. Вместо това те предложиха генериране на електричество от разпада на плутоний, точно както прави Касини.
налягане. Някои експерти смятат, че дълбочината на Кракеново море е само 30-40 метра, други казват около 150 метра и не повече. Тъй като подводницата работи под повърхността, можем да говорим за повишаване на налягането. На Земята всеки може да го усети, когато плува под вода, когато си запуши ушите.
Плътността на метана е четири пъти по-голяма от тази на водата. Друго нещо е нейната гравитация, която е около седем пъти по-малка от земната и е сравнима с тази на Луната. Следователно подводниците, спускащи се на 150 метра надолу върху Титан, не изпитват същия натиск, както на Земята.
Голямата трудност при тези полети е да се постави подводницата в система, която може да бъде изстреляна от Земята, което ще позволи на лодката да остане жива по време на полета в дълбокия космос (ще отнеме седем години, за да стигне до Титан), и след това да може дада осъществи автономно свръхзвуково спускане до повърхността на морето Кракен.
Космически самолети като X-37 биха били много подходящи за тази цел. Те са идеални за спускане в мощната газова атмосфера на Титан. Космически самолет може да бъде изстрелян с подводница вътре. Достигайки системата на Сатурн, той щеше да кацне на морето Кракен и да обърне подводницата.
Но може би най-трудното нещо е поддържането на необходимия температурен режим на подводницата. Като се има предвид, че морето е много студено - някъде около минус 180 ° C - дори разпадането на плутония, което ви позволява да получите много топлина, не може напълно да реши проблема.
Спускане в дълбините на океаните.
На няколко десетки километра под ледената повърхност на Европа, както се вижда от многократни надеждни доказателства, има океан с течна солена вода. Подобни подземни океани вероятно има за няколко от луните на Юпитер, Сатурн и вероятно Уран и Нептун.
Тъй като водата е фундаментална за живота на Земята, вълнуващата възможност е тези луни да са обитаеми. Ето защо много хора на Земята са преследвани от идеята за изследване под леда - или подводници, или радар. Как обаче една подводница може да бъде спусната през многокилометров слой лед в океана?
Криоботите решават този проблем. Това са автоматизирани устройства, способни да топят лед и да проникват в околната среда, която покрива. След като ледът се разтопи, гравитацията ще дръпне криобота надолу и това може да е идеалният начин да вкарате подводницата в океана на Европа.
Но откъде получавате енергия за нагряване и разтопяване на леда? Типична електроцентрала може да се справи с тази задача за пет минути. Въпреки това, дори ако инсталирате мощна повърхностна платформа със слънчеви панели в Европа,ще отнеме осем години на модерен криобот да стигне до водата.
Единственият начин този проблем да бъде решен днес е чрез използване на компактен ядрен реактор, който ще свърши работата след шест седмици. Но такъв ядрен реактор няма да се побере в криобот. Както се казва, един проблем се реши, но се създаде друг.
За да се преодолее това препятствие, има такава идея - да се инсталира реактор на повърхността и да се изпраща енергия чрез оптичен кабел. След като криоботът достигне океана, той ще разгърне подводницата за по-нататъшно изследване. Изненадващо, тези идеи вече са действително тествани в Антарктика.
Един съществен проблем с този метод е, че след като се разтопи, повторно замръзналата вода може да фиксира кабела и значително да ограничи движението на апарата към океана от вода. Струва си да се спомене, че криоботът и подводницата трябва да бъдат подложени на скъпа стерилизация, за да се избегне всякакво замърсяване на околната среда, където може да съществува живот.
Има големи пречки за предприемане на такава експедиция. В момента се разработва концепция за полет с възможно изпълнение през 2040-50 г. И след като човек изследва подводния свят на Титан, кой знае, може дори да открием живот в хидротермалните извори на Европа.