Космонавтика, Научно-популярное
Новый дрон гораздо «умнее» первого прототипа. Он способен работать в условиях автономности, что требуется на Европе. Робот должен работать на расстоянии около 800 миллионов километров от Земли и быть способным действовать в полностью автоматическом режиме. Ученые идут на риск утери аппарата, но по-другому поступить невозможно, ведь управлять роботом подо льдом с огромного расстояния невозможно.
Одна из задач, которую поставили ученые, проводя тесты в Антарктике — проверка точности показаний робота. Специалисты проверяли все результаты анализов, предоставленных Icefin. Ведь было бы не слишком приятно узнать, что устройство, которое обошлось во много миллионов долларов (или даже миллиардов), и отправленное на Европу, успешно там работает, но отправляет некорректные результаты измерений.
При этом не исключены и аварийные ситуации. «Наиболее пугающим для нас моментом была системная ошибка, в результате которой отключился главный компьютер робота. Все решилось практически сразу — компьютер включился, но если бы это произошло на Европе, все могло бы оказаться гораздо серьезнее», — говорит Шмидт. Ученым необходимо изучить все слабые места системы для того, чтобы получить возможность создать надежного робота, который сможет без проблем работать самостоятельно.
В течение девяти последующих месяцев ученые добавят к функционалу робота еще несколько инструментов, возможно, будет даже микроскоп. Следующая фаза исследований, которая начнется в октябре, будет непосредственно касаться автономности Icefin, о чем говорилось выше. Третья же тестовая программа, заключительная будет ставить своей целью проверить возможность робота самому «принимать решения». То есть выбирать места для изучения, пути следования и тому подобное.
В Антарктике робот смог найти много интересных форм жизни. Понятно, все они известны ученым, но наблюдать за ними от этого не становится менее интересно. Вообще все это выглядело, как реальное погружение под лед иной планеты.
Зонд для поиска жизни на Европе, спутнике Юпитера, испытывают в Антарктике +29
78
9400
О том, что на Европе, спутнике Юпитера, может быть жизнь, говорят уже давно. Собственно, то же самое говорят и об Энцеладе и некоторых других спутниках планет Солнечной системы (даже о Хароне!). Но все же именно к Европе обращены глаза ученых, и среди всех планов посещения потенциально обитаемых миров больше всего теорий о возможности полета к спутнику Юпитера.
Сейчас этот проект становится все более реальным, специалисты из Технологического университета Джорджии даже разработали специального подводного робота. Это устройство способно погрузиться под лед и начать изучение всего, что находится вокруг. Возможно, когда-то именно такой робот сможет доказать, что и на планетоидах Солнечной системы существует жизнь.
Прототип устройства сейчас тестируется в рабочих условиях в Антарктике. Условия здесь больше всего похожи на «Европейские». В течение трех месяцев Бритни Шмидт из Университета Джорджии вместе со своей командой испытывала робота, который называется Icefin. Главное назначение подводного дрона — поиск подледной жизни.
Icefin может проникать через небольшие отверстия во льду, возможно, именно такие образовываются в ледяной коре Европы. В то же время, мы используем робота и для того, чтобы лучше понимать, что происходит подо льдом в Антарктике и как эти процессы могут влиять на биосообщества", — говорит Шмидт.
Больше всего дрон похож на торпеду, как, собственно, и многие другие подводные роботы. Длина устройства составляет 3 метра. Разрабатывать робота начали в 2014 году, тогда же сообщалось, что торпедообразный робот — это проект НАСА, и этот робот будет использоваться для проверки жизнеспособности технологии. Сейчас эта программа называется Ross Ice Shelf and Europa Underwater Probe (RISE UP). НАСА финансирует три экспедиции в Антарктику для проведения испытаний Icefin в условиях экстремально низкой температуры.
К роботу добавили новые сенсоры для отслеживания органики, а также проведения измерений, результаты которых могут указывать на наличие жизни. В частности, это уровни кислотности и концентрация растворенного в воде кислорода. Нельзя знать точно, но есть предположение, что жизнь на других планетах также изменяет указанные параметры, так что проведение подводных анализов воды может косвенно указать на наличие живых существ.
«Мы увидели, что Icefin очень хорошо плавает, использует все предусмотренные научные инструменты, благодаря чему он смог получить данные из трех разных локаций. Робот действовал на шельфе и относительно больших глубинах (530 и 800 метров). Также он изучил язык ледника Эребус», — заявили участники проекта.
Новый дрон гораздо «умнее» первого прототипа. Он способен работать в условиях автономности, что требуется на Европе. Робот должен работать на расстоянии около 800 миллионов километров от Земли и быть способным действовать в полностью автоматическом режиме. Ученые идут на риск утери аппарата, но по-другому поступить невозможно, ведь управлять роботом подо льдом с огромного расстояния невозможно.
Одна из задач, которую поставили ученые, проводя тесты в Антарктике — проверка точности показаний робота. Специалисты проверяли все результаты анализов, предоставленных Icefin. Ведь было бы не слишком приятно узнать, что устройство, которое обошлось во много миллионов долларов (или даже миллиардов), и отправленное на Европу, успешно там работает, но отправляет некорректные результаты измерений.
При этом не исключены и аварийные ситуации. «Наиболее пугающим для нас моментом была системная ошибка, в результате которой отключился главный компьютер робота. Все решилось практически сразу — компьютер включился, но если бы это произошло на Европе, все могло бы оказаться гораздо серьезнее», — говорит Шмидт. Ученым необходимо изучить все слабые места системы для того, чтобы получить возможность создать надежного робота, который сможет без проблем работать самостоятельно.
В течение девяти последующих месяцев ученые добавят к функционалу робота еще несколько инструментов, возможно, будет даже микроскоп. Следующая фаза исследований, которая начнется в октябре, будет непосредственно касаться автономности Icefin, о чем говорилось выше. Третья же тестовая программа, заключительная будет ставить своей целью проверить возможность робота самому «принимать решения». То есть выбирать места для изучения, пути следования и тому подобное.
В Антарктике робот смог найти много интересных форм жизни. Понятно, все они известны ученым, но наблюдать за ними от этого не становится менее интересно. Вообще все это выглядело, как реальное погружение под лед иной планеты.
Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта
Автономные АНПА давно не редкость. Но интересно как аппарат должен попасть под ледяную корку и как он сможет передать данные?
Говорят, он её проплавит. Но как и чем плавить несколько километров при температуре 100К, кокетливо умалчивают.
Компактный ядерный реактор смог бы решить эту проблему.
Боюсь энергии компактного ядерного реактора не хватит чтобы проплавить 100 км льда, а если даже хватит, то времени на всю операцию уйдет не мало
Компактный РИТЭГ стабильно дает очень большое количество тепла (без специального охлаждения метал до красна разогревается), в течение десятков лет.
Вода хорошо тепло отводит, а вокруг — слишком много льда (на глубине еще и под давлением приличным). Боюсь, он просто лужу вокруг себя сделает незамерзающую и в ней будет плескаться, вглубь не пойдет.
Ну вот там и поищет «обитателей лужи», вернее их останки. А вообще да, нужно мощности смотреть. Тоже ставлю на то, что не проплавит. Разве что погрузят в гейзер. Но какая же точность позиционирования посадки должна быть…
Ну так гравитация же есть, она будет тянуть лужу вниз, а лед выталкивать вверх. В итоге если лужа достаточно большая — то лужа превратится в пузырь жидкой воды в толще льда, и этот пузырь будет плавно тонуть. Если пузырь будет достаточно маленький, а нагрев будет не по всей длине торпеды — то один конец может застрять, тогда тонуть не будет. Но это легко учесть. В принципе можно даже попробовать как-то сориентировать торпеду носом вниз, и фокусировать тепловое излучение перед собой для эффективной топки, а корпус поддерживать достаточно теплым, чтоб создавать пузырь. А можно и механически прижимать торпеду внутри пузыря к нижней части, хоть винтами хоть зацепами хоть упорами.
Вероятно, я недостаточно аргументировал. Поправьте, если я ошибаюсь сильно.
На картинке нарисована торпеда. В тексте её длина 3м. Приблизительно (я предполагаю) что диаметр раз в 10 меньше. Т.е. 0.3м (испытуемый прототип 0,45 м — по ссылке из статьи). Я считал, что этой торпеде нужно только нагреть и расплавить лёд диаметром с торпеду, глубиной 10 км. И я грубо пренебрегаю ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ льда, которая отдаст с градиентом тепло в окружающий безмовлный мир. Теперь источник энергии РИТЕГ. Из Википедии я прочёл, что это пару десятков-пару сотен Ватт (как у Вояджеров, Касини, Галилео и т.п., но точно не такой как в Апполонах — куда воткнуть три кг плутония в эту торпеду?) Возьмём 200 Вт. Ну для оценки. Так вот, у меня на разогрев такого 10-километрового столба получилось чуть больше 75 тыс лет. Именно через комментарий выше я и делал ставку, что не проплавит. Я понимаю, что там «не дураки сидят» и конечно же на что-то расчитывают. Так вот мне интересно, на что? Беда ещё в том, что на Земле с Ритегом им играться вряд ли дадут, чтоб испытать.
Вы пропустили пометку про низкий КПД. Как раз таки тепла РИТЕГ выделяет намного больше. Судя по статье, электрическая мощность составляет менее 10% от тепловой. Попробуйте пересчитать в соответствии с этими данными.
Скорее всего вы где-то ошиблись. Берем прямоугольное отверстие 0.4м*0.4м*10000м = 1600м3 или грубо 1600т = 1 600 000 кг
Умножаем на 330 000 Дж на кг. Делим на 3600 с в часу на 24 часа в сутках на 200вт на 365 дней. Получаем 83 года.
Ниже был пост про то, что там нагреватель на 5квт. Возможно 200вт это электрическая мощность РИТЕГа а не тепловая. С 5квт будет уже 3.5 года.
Еще надо учесть теплопроводность, подогрев льда до точки плавления и другие теплопотери, но на порядок вроде как оценили.
Глаза боятся, а руки делают.
Проект VALKYRIE продемонстрировал на прототипе в 5 кВт мощности скорость погружения в 22 метра/час. Что даёт порядка 200 суток на прохождение 100 километрового щита. Срок службы тех же РИТЭГов — 10-30 лет.
Ну, надеюсь они правильно масштабируют этот тест на Европу. Потому что там и лед в несколько раз холоднее и гравитация в несколько раз ниже.
Удельная теплота плавления льда на пару порядков больше удельной теплоемкости. Сделать из льда жидкую воду куда сложнее, чем нагреть лед.
Сравнительно невысокая теплопроводность льда на практике значительно упрощает задачу.
zookko
Никто ничего не умалчивает — просто вы не слышали. Источник — РИТЭГ.Kolyagrozamorey
Та 100 км может и не хватить, только 100 км — это толщина океана, а толща льда над ним — примерно от 10 км начинается. И на них ядерного источника хватит за глаза. Времени потребуется 6 лет в худшем случае — реально его можно до года где-нибудь сократить без особых проблем.
vasimv
Криобот уже проходил испытания в Антарктиде, и уже протапливал там несколько метров льда. Так что беспокоиться не о чем.
UDiy34r3u74tsg34
Давление будет, только там только 10 км — так что и давление будет только несколько сотен атмосфер. Но главное что в процессе плавления вода над зондом будет замораживаться обратно, а если шахта запечатана — то и выскакивать зонду некуда.
Вот из новых трещин как раз поток с такой силой наружу выскакивает, что внутрь не пробиться.
А вы как считали скорость прохождения ледяного щита? По полной мощности РИТЭГ, с учётом выделяемой тепловой?
Так вроде чтобы проплавить ледяной панцирь и нужна только тепловая энергия, а электрическая будет питать оборудование.
Это понятно.
Мне просто интересно было бы расчётную модель увидеть. КПД РИТЭГов порядка 5-6%, т.е. почти 33 кг плутония на Кассини-Гюйгенсе должны давать не менее 15 кВт тепловой энергии.
voyager-1 пишет выше, что его расчёты говорят о 6 годах для энергоустановки сравнимой мощности, чтобы пробиться через 10 км ледяного щита.
Мне кажется, что это очень медленно.
Прототип VALKYRIE на 5,5 кВт демонстрировал скорость погружения в 72 фута в час.
Если VALKYRIE показывает почти 22 метра за час при такой мощности — то значит счёт на всю операцию будет идти на недели. Хотя непосредственно на Европе процесс при той же мощности будет идти помедленнее — у поверхности очень холодно, и перед расплавлением примерно столько же придётся тратить на разогрев льда.
Примерно ясно…
Много неизвестных.
От состава льда, его структуры, теплопроводности, градиента температуры льда по глубине, диаметра пенетратора, его длины, как будет обеспечиваться его движение (пассивная плавка передней зоны или активное размытие струёй) и того, сколько плутония наскребут для него.
Но, в принципе, даже несколько месяцев на прохождение ледяного щита не выглядят критичными — в таких миссиях спешка не приветствуется.
А если говорить о нескольких годах? Может ли в этому случае состав воды+давление+время_нахождения_в_такой_среде как-то повлиять на материалы из которых состоит робот? Или такие вещи уже давно отработаны?
Говорить можно о чём угодно.
Но не думаю, что проект будет предполагать такие сроки.
Вообще теоретически для дрона, спроектированного для водной среды, особенно стерильной, длительное нахождение в ней не особо критично. Другое дело, что там могут быть какие-то другие факторы, конечно. Не совсем вода. Не тот состав, на что будет рассчитан проект изначально. Всё же это Внеземелье.
Ну, значит — первая попытка будет
комомпредысторией к более основательному штурму. Не в первый раз в исследованиях других планет.Да, но одно дело протопить сотню метров льда Антарктики, при, допустим, -40, и совсем другое 10 км при -170.
А ещё, на конечном участке наступит момент когда перед дроном останется лёд небольшой толщины, который просто проломит\продавит давлением и эта ледяная пробка ударит прямо до дрону.
С чего бы пробка ударит-то?
Вода перестала быть практически несжимаемой жидкостью?
Давление подлёдного океана и расплавленной среды вокруг пенетратора будет примерно равно в точке встречи. И, чем медленнее погружаться будет дрон — тем меньше будет разница.
Независимо от глубины, на которой она (точка соприкосновения) произойдёт.
Так что да, температура повлияет на требуемый выход энергии, но разница не такая огромная, как кажется на первый взгляд.
Даже реактор не нужен. Просто ТВЭЛ в кожухе. А связь по кабелю, который пойдет до ретранслятора на поверхности
кабель примерзнет закрывающейся сверху ледяной пробкой.
Ну так и хорошо. Ведь если не примерз бы, то висел, а материалов, из которых можно сделать 100 км кабель одним кусков без обрывов, насколько я знаю, не существует.
А, ну, в смысле, что он не тянуть его будет, а от себя отматывать. Ну только если. До кучи при такой температуре он еще и сверхпроводником стать может. Но все равно есть риск, что кабель просто порвёт на таких расстояниях льдом при схватывании.
Если лед не движется, порвать не должно. А если движется, то на таком расстоянии вообще никакой защиты не хватит. Тогда только ретрансляторы с ядерными реакторами вмораживать.
Откройте для себя проект VALKYRIE.
Даже на прототипе с 5 кВт подводимой мощности они продемонстрировали погружение в лёд на десятки метров. Одним из завершающих испытаний этого бура на Земле будет бурение нескольких километров льда и исследование подлёдных озёр в Антарктике.
если там и нет жизни, то данный аппарат ее туда непременно занесет.
Все аппараты, которые приземляются на тела, отличные от Земли, тщательно стерилизуют.
Интересно как. Те же тихоходки удивительно живучи.
По COSPAR'овским стандартам выходит «уровень биологической нагрузки не более 300 микроорганизмов на 1 квадратный метр (но не более 30 тыс. микроорганизмов на весь аппарат)», т.е. шанс занести что-то всё же есть, другое дело что среди этих 30 тыс. вряд ли окажутся подходящие экстримофилы…
Ну первый-второй аппарат появившийся на планете(спутнике) согласен- надо стерилизовать, чтобы изучить наличие/отсутствие жизни. Ну а другие аппараты думаю можно как раз таки и специально снабжать капсулами с разными формами жизни, чтобы разнести жизнь как можно шире за пределы нашей планеты, и узнать на сколько живуча и приспособляема жизнь, кто знает сколько ещё времени мы сумеем не угробить себя и всё живое на земле, а так хоть что-то останется, что скажет другим цивилизациям, что в солнечной системе была жизнь, примерно такая.
Зачем? Заселять будем потом специально приспособленными, а пока нужно убедится, что своей жизни там нет, так как развитая земная даже при других условиях может задавить не очень развитую инопланетную, которая очень интересна с научной точки зрения.
поправьте меня если ошибаюсь.
Если 100 км льда «плавает» в жидкой воде, то «уровень моря» будет на глубине около 10км и если пробурить насквозь из дырки «потечёт» вода под давлением около 5000 атмосфер.
У бура больше шансов на орбиту выйти чем внутрь попасть.
То есть вся надежда на готовую «свежую» дырку?
Не обязательно делать сквозную дырку с поверхности до жидкого уровня, автономный бур с достаточным количеством энергии будет проплавлять лед, который будет зарастать за ним.
Собственно, на поддержание незамерзающей сквозной шахты потребовалась бы такая чертова пропасть энергии, что это в любом случае было бы нерентабельно.
Вдобавок можно использовать уже «готовые дырки» на местах гейзеров.
Да, только ему же ещё и на поверхности надо иногда появляться, чтобы
фотокарточку отдатьсобранные данные передать орбитальному аппарату, и далее на Землю.А почему бы не оставить на поверхности антенну, а за собой разматывать кабель?
И под водой так же.
Какую антенну? Радиоволны через лёд такой толщины и соленую воду не пройдут.
Которая будет стоять на поверхности и излучать в космос.
А зонд будет за собой кабель к этой антенне тащить.
Речь-то идет про 100 км льда. Медная проволока диаметром 1 мм такой длины весит немного меньше тонны. Ну пусть не тонна меди, а полтонны оптоволокна. Но всё
равно, мало того, что это закинуть туда надо, так ещё и с достаточным объемом топлива для торможения перед посадкой. При этом кабель нужно не просто разматывать, а фиксировать на всей длине, чтобы он под своей же массой не оборвался (ладно, тут хотя бы можно примораживать его во льду).
Вы удивитесь, насколько лёгкой и компактной может быть катушка с оптоволокном на 100 км, если мы принимаем, что физическую его защиту будет выполнять окружающий лёд, куда оно будет вмораживаться.
Как-то это очень ненадёжно.
Если мы предполагаем, что лёд после прокладки будет монолитен — более чем надёжно. Если же предполагаются значимые подвижки массива после его прохождения пенетратором, то толщина кабеля не особо важна — порвёт любую толщину, и любую защиту.
Проблема в том, что мы ничего конкретного не можем предполагать про свойства многокилометрового ледяного слоя на дальней планете, особенно учитывая, что геологическая активность там есть. Поэтому мне такой способ коммуникации сдаётся крайне ненадежным, и вряд ли есть смысл строить сложнейшую дорогую и наукоемкую программу, весь успех которой зависит от стокилометровой пластиковой волосинки, которая будет тянуться в неизвестных условиях. Ну, разве что в первой миссии ограничатся зондированием этого льда с поверхности, чтобы как раз и изучить его свойства.
Какие именно факторы делают оптоволоконную связь для вас менее надёжной в отношении других каналов связи? Какие предполагаемые свойства ледяной поверхности сделают её более ненадёжной других способов связи? Только толщина канала — микроны вместо толстых кабелей с бронезащитой? Ну так при подвижке массива внутри ледяного щита плевать будет на любую толщину и бронезащиту.
А если подвижек не будет, оптоволокно будет защищено самим льдом, и, особенно в условиях низких температур — будет вести себя даже лучше, чем многие металлы.
Что вы предлагаете в качестве альтернативы для связи сквозь ледяной щит толщиной в десятки километров в качестве более надёжного и стабильного канала связи?
Или просто non possumus?
Дело в том, что миссия к Европе будет готовиться десяток лет, и ещё года три туда ползти. И готовить только поверхностную миссию для спутника, ну, можно, конечно (тот же Europa Lander от NASA), но это миссии отдельного плана.
В рамках этого топика обсуждается именно подлёдная миссия (формата той же Europa Clipper). Хотя она не отрицает предварительного зондирования поверхности для выбора точки высадки. И думать над ней, искать пути нужно уже сейчас. Что уже делают, и даже уже испытывают. И на Земле есть где применить бота, который может пробиваться через многокилометровую толщу к подлёдным водоёмам, и исследовать их. Хотя тут и проще, конечно.
Необходимость прокладывать физический кабель внушительной длины через среду с плохо известными свойствами, но вполне вероятно, нестабильную.
Например, радиоретрансляторы на разной глубине. Сверхдлинные радиоволны имеют приятное свойство слабо поглощаться всякими твердыми веществами вроде льда. И если решить вопрос с их размерами и автономностью, то этот способ мне сдаётся более жизнеспособным.
У сверхдлинных волн, при всём желании, слишком маленькая информационная ёмкость
Радиосвязь на сверхдлинных? Всё это уже предлагали, причём с самых первых обсуждений проекта…
Радиосвязь в НЧ на фоне Юпитера будет крайне большой проблемой, особенно в приповерхностной зоне Европы. Там «шумит» в НЧ (и не только) радиодиапазона ого-го как. Система потребует большой мощности, огромных габаритов антенн. Точный состав ледяного щита неизвестен, как он будет отражать, пропускать/преломлять НЧ — нет данных. Земные существующие системы связи на длинных волнах прожорливы, как поросята. Система связи становится комплексно сложной, массивной (даже не могу представить, на сколько это потянет по массе), энергозатратной и очень (просто крайне) медленной.
И неясно, с чего она будет в совокупности надёжна.
Тогда уж звуковую связь, которую уже предлагали в топике (через проплавленный канал, который будет представлять собой неплохой звуковод) можно рассмотреть, если скорости передачи не важны. Сравнимо будет.
Прокладывание физического канала данных (оптоволокна) в пройденном льду упирается в вопрос подвижности льда, это так.
И это главный риск. Но нет никаких свидетельств, что на временных промежутках этот риск будет значимым. Ледяной щит Европы меняется, но, судя по доступным наблюдениям, всё же крайне медленно. Наблюдаемые геологические картины Европы сохраняют свою стабильность на протяжении наших наблюдений. Это всё же довольно холодный мир, не с чего ему бурлить и кипеть от активности…
На Земле такую низкую активность в ледовых покровах (Арктики и Антарктиды), наверное, будет найти практически невозможно.
Нам же важна стабильность канала данных на протяжении сугубо времени экспедиции. Это — максимум пару лет, думаю…
Если подвижки ледяного щита незначительны (в масштабах времени экспедиции), то оставлять за собой при прохождении щита канал данных для связи с поверхностью проблем сильных нет.
А высота столба воды в дырке куда у вас делась?
Не понял вопрос.
Если для простоты взять толщину льда 20 км то «уровень моря» будет -2КМ а столб воды в равновесном состоянии — 18КМ. Добравшись до жидкой воды получаем разницу в давлении около 1К атмосфер.
«готовые дырки» тоже не сахар.
Сначала вода на большой скорости будет «плескаться» с амплитудой в километры и так как на поверхности прохладно всё это будет быстро замерзать и на «голову» падать в виде ледышек и переохлаждённой воды. А как только поток чуток успокоится расщелина схлопнется и всё, «дырки нет».
На фоне этого «бурить» уже не так и глупо.
Когда скважины бурят, обычно их чем то заполняют. Иначе давление схлопнет раньше чем добуришь. Т.е. там будет либо вода (надо все время греть) либо какая то другая жидкость и к моменту раскрытия скважины в океан там будет такое же давление как и в океане и никакого фонтана не будет.
Но так как такое количество буровой жидкости взять негде, да и не нужна труба доверху, то на практике скорее всего будут проплавлять вмораживая кабель за аппаратом.
Кабель на 100 километров будет весить несколько тонн. если не десятков. Ну или уж совсем тонкую нитку оптики брать почти без защиты. И то не один десяток килограм будет. скорее поплавает, а потом проплавит дорогу назад.
можно, наверное, оставлять за собой ресиверы вместо кабеля
Вес современного оптического кабеля сейчас практически весь упирается в защиту и броню. Если мы предполагаем вмораживание канала в лёд после прохождения, лёд сам становится защитой, вес нескольких жил стекловолокна с минимальной защитой может упираться в смешные цифры.
100 км даже не потребуют ресиверов.
Если же мы предполагаем значимые подвижки ледяного щита после прохождения, то никакая защита не справится.
Как мне кажется, даже без подвижек льда это огромная проблема. Вес можно сократить за счет оптоволокна, а не обычного кабеля. Но что делать с объемом?
При сечении кабеля в 5 мм и длине в 100 км, его объем будет равен почти 8 кубометрам, а это на секундочку куб с ребром 2 метра. И это чистый объем, без зазоров, дополнительных устройств и т д. И этот огромный дополнительный объем нужно будет тащить с собой внутрь.
Для прокладки в толще льда (в предположении последующей монолитности окружения) не нужна даже первая защита (принципиально), но, возможно, её имеет смысл оставить, изменив состав покрытия для уменьшения трения при контакте с тем же льдом.
Ну, если дейстивтельно так и кабеля с сечением 250 мкм хватит для покрытия всех разумных рисков, то да, вы правы — это не проблема, весь кабель с катушкой и механизмами можно будет уместить в куб со стороной пол метра.
Кабель скорее всего будет намотан вокруг цилиндрического корпуса аппарата для минимизации напряжений в волокне (максимизации радиуса катушки). По объёму и весу это будет настолько мало, что, скорее всего, будет разумно для надёжности использовать сразу многожильный кабель (3-5 жилы).
Пенетратор будет опускаться под действием собственной силы тяжести. Потребуется контроль равномерной подачи волокна, силы натяжения и, возможно, будет желательно укладывать канал «спиралью». Что позволит нивелировать незначительные температурные деформации объёма при кристаллизации льда.
Основную массу будет занимать сам подводный агрегат (разведчик) и подводная док-станция.
В общем-то, рисков для миссии на таком удалении от Земли много. Например, лёд на Европе может быть далеко не однороден, и содержать вкрапления (конгломератов) материалов, которые не будут легко плавится. Упрётся робот в такое, и всё.
Ох уж эти фантазии про «проплавить 10 км льда»… Посмотрите, что из себя представляют сделанные человечеством до сих пор космические аппараты…
Здоровенной ядреной бомбой взорвать где потоньше и сесть, пока не заросло — единственный вариант. А обратно передавать либо акустически, либо сверхнизкими частотами. Хотя антенну такую под водой автономно разложить — это тоже пока фантастика.
Ага, а потом
европейцыевропеане счёт за разрушения выставят.Говоря серьёзно, есть большие сомнения, что бомба — это подходящий вариант.
В целом, согласен. По грубым прикидкам, чтобы расплавить 1км3 льда при -170 цельсиях, нужно 3 «кузькиных матери». Хотя, если взорвать в правильном месте, помочь может местная геология.
В общем, не доросли еще.
Разве стоит задача проплавить? Может просто разрушить и раскидать подальше. А так то да, исследовать после атомной бомбы становится резко нечего.
нейтринный передатчик:-)
Передатчик-то сделать ещё можно. Проблема с приёмником.
Вообще не раскрыта очень важная сторона дела: как он будет отправлять результаты своих исследований? Оставлять антенну на верху и тащить за собой кабель не вариант, он во-первых выйдет тяжелый, во-вторых будет вмерзать (а подогрев будет только увеличивать вес). Подниматься на перископную глубину тоже не выйдет — лёд. Акустические волны, я думаю, километры льда погасят до такой степени, что с поверхности их будет невозможно уловить.
… морзяночка ©
Да, здешнее обсуждение — единственное место, где затронута проблема передачи на поверхность результатов исследований. В других читанных мною статьях (в т.ч. и в здешней) об этом вообще молчат.
Напрашиваются сейсмические волны (Землю они пронзают как хотят, во всех направлениях, и чувствительные приёмники не проблема), но как их инициировать без «европотрясений»? И как модулировать сейсмическую «несущую»?
Если хотим выиграть в энергетике канала связи, то нужно формировать направленный луч. Из чего? Из ультразвука, естественно — мощные сонары давно известны.
Ну, а оптоволокно для мобильного аппарата — это ошейник, причём ненадёжный, рвущийся.
Другим вариантом может быть электрический или оптический кабель. Для надёжности можно подобрать для него материал с высокой эластичностью, и покрыть его парой слоёв тефлона, чтобы быть уверенными что он не порвётся.
Я бы ещё рассмотрел вариант использования сверхпроводящего кабеля — для первой половины пути ВТСП с подходящими свойствами уже существуют.
Я думаю что можно найти проводящий материал с высокой эластичностью — просто до сих пор на это запроса от отрасли особой не было. Вот и исследований в этом направлении не проводились.
Если предполагается, что после прохождения по высоте определённого участка лёд будет восстанавливать свою монолитность, то сам он становится отличным щитом, и оптоволокну практически не нужна дополнительная защита. Незначительные температурные деформации (в результате той же кристаллизации) стекловолокно отлично выдержит, особенно если сделать грамотное покрытие с минимальной адгезией к среде.
А если нет, и предполагаются сильные относительные подвижки масс ледового щита в районе пройденного канала, то неважно, какая защита — ничто не выдержит напряжения сдвига.
На временных масштабах времени экспедиции монолитность ледового щита можно принять постоянной. На этом будет основана экспедиция. Понятно, что на длительных периодах подвижно всё, но у нас-то временной диапазон экспедиции — максимум несколько лет.
Звук выглядит перспективно, ведь умудряются же на Земле обнаруживать специально прячущиеся подводные лодки. На руку то, что Европа должна быть очень тихим местом:
— Нет границы вода/воздух, а значит шума волн.
— Нет звуков от живности (а если есть, то это и будет главным открытием)
— Нет динамических отражений/преломлений из-за изменящейся температуры и солёности. Только статическая картина слоёв льда в зависимости от плотности и состава, которая сама по себе представляет большой научный интерес.
— Из звуков только падение метеоритов и скрип коры от приливных волн, это можно отфильтровать.
Кроме того, аппарат будет оставлять за собой сплошную колонну свежего льда без вековых трещин. Если подвижки льда за время экспедиции измеряются сантиметрами, то должен получиться хороший волновод.
Если поставить в верхнем конце торпеды «молоток с наковальней» с рефлектором для звуковых волн, то должно хватить на десятки километров. Фотографировать в темноте нечего, а для передачи данных о температуре, давлении и химическом составе хватит несколько бит в минуту. Оставшаяся на поверхности передающая станция может вплавить микрофоны прямо в колонну льда. Ещё лучше совместить приятное с полезным и после установки микрофонов взорвать на поверхности Европы несколько зарядов чтоб «просветить» спутник сейсмическими волнами. Можно даже ядерных, всё равно на поверхности Европы смертельная интенсивность ионизирующего излучения.
он может стать не ошейником, если задняя часть аппарата с «лебедкой» будет содержать в себе акустический приемник и после прохождения слоя льда будет отделяться и работать ретранлятором сигнала на поверхность.
Как я примерно это вижу: аппарат оставляет на поверхности передающую аппаратуру (посадочный модуль) и начинает заглубляться вертикально вниз, оставляя за собой нитку оптоволокна либо другого кабеля. По мере спуска нитка фиксируется замерзающей водой и остается в относительной безопасности. После прохождения толщи льда, задняя часть отстыковывается, обнажая двигатели аппарата, и остается в роли акустического приемо-передатчика.