Редактор Geektimes
897,0
рейтинг
8 мая 2014 в 14:22

NASA объявило о сборе проектов/идей по экспедиции на Европу, спутник Юпитера



Многие ученые и обыватели уверены в том, что внеземная жизнь существует, причем не где-то там, у далеких звезд, а в Солнечной системе, на других планетах и их спутниках. Среди потенциально обитаемых спутников внимание ученых привлекает Европа — шестой спутник Юпитера. Практически доказано, что под многокилометровой толщей льда (водяного, кстати) Европы есть океан, в котором могут обитать живые существа (микроорганизмы или многоклеточные).

В общем, идея организации экспедиции на Европу (пока роботизированной, без людей, что касается экспедиции с людьми — есть интересный НФ фильм) возникла уже давно. И сейчас эта идея может быть реализована на практике.

NASA призвала инженеров, ученых и всех людей, кому интересна эта тематика, присылать свои проекты по организации экспедиции на Европу, а также методов изучения этого спутника Юпитера.

Само собой, у экспедиции есть ограничения и цели, и присылаемые идеи должны соответствовать всему этому.

Так, стоимость экспедиции не должна превышать 1 миллиарда долларов. Сюда должно входить все оборудование, все технологические и научные инструменты. То есть нужно подумать над тем, как можно организовать экспедицию, с нуля, за 1 миллиард долларов.

Кроме того, у экспедиции есть пять основных задач:
  • определение размера океанов Европы;
  • определение влияние океанов на процессы рельефообразования и вообще, «жизни» этого спутника;
  • определеение состава океанов;
  • создать карту поверхности Европы, с максимальным разрешением;
  • изучить атмосферу и магнитосферу Европы.

«Генераторы идей» также должны учитывать повышенный радиационный фон, а также сложные гравитационные флуктуации Юпитера, которые могут повлиять как на маршрут межпланетной станции/станций, так и на работоспособность устройств и инструментов.

И еще. Поскольку на Европе может существовать своя жизнь, все устройства и аппаратура, которые прибудут с Земли, должны быть стерильными. Не допускается перенос жизненных форм с Земли на Европу, это может быть катастрофой для экосистемы, которая, возможно, существует на спутнике Юпитера.

Via NASA
marks @marks
карма
170,7
рейтинг 897,0
Редактор Geektimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (61)

  • +4
    За один миллиард и на Марс не слетаешь.
  • 0
    Непонятно что это должно быть. Искусственный спутник на орбите Европы? Но как он определит наличие жизни? А если какой-то «европоход» — я плохо себе представляю, как можно пробраться под многокилометровую толщу льда на другой планете, если даже в Антарктиде бурили много лет… А если просто для исследования поверхности — там вряд ли что-то можно найти (хотя все равно интересно конечно).
    Но вообще супер.
    • +1
      Пробраться можно. Использовать радиоизотопный источник энергии и проплавлять лед под собой (слышал байку про элемент РИТЭГа, проплавившего метровую толщу льда и утонувшего в море). Сложно потом что-то оттуда передать.

      PS Не байка.

      До обнаружения пропажи последняя плановая проверка этого маяка с генератором типа «Бета-М» была проведена в июне 2002 года. Охотники за цветным металлом унесли около 500 кг нержавеющей стали, алюминия и свинца, а радиоактивный элемент ( РИТ-90 ) сбросили в море в 200 метрах от маяка. Горячая капсула со стронцием проплавила лёд и ушла на дно Балтийского моря. При этом мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на поверхности почти метровой толщи льда над источником составляла более 30 Р/ч.
      • +3
        радиоактивный элемент ( РИТ-90 ) сбросили в море в 200 метрах от маяка

        Мда, это даже не вандализм, это экологический терроризм какой-то.
        • +1
          Можно несколько утешиться тем, что вандалы, несомненно, хватанули приличную дозу облучения.
      • 0
        Можно, конечно, использовать орбитальный аппарат для ретрансляции, но все равно, 10 км льда это слишком.
        • 0
          Говорят, там до 100 км. В принципе можно придумать фантастический проект, как автономная капсула сначала ныряет в лед, а потом сквозь него «вытаивает» обратно. Это легко представить, например, если предусмотреть в конструкции продуваемые балластные камеры, как на подводных лодках. Звучит конечно безумно, но что делать? :) Вопрос с давлением на такой глубине так же весьма интересен.
          • 0
            С давлением там, имхо, ничего особо запредельного, т.к. сила тяжести на Европе ~в 8 раз меньше, чем на Земле.
            По поводу связи — можно сделать так — капсула проталкивается через лед, оставляя за собой цепочку ретрансляторов. Например, оптических.
            • 0
              Ретранслятор только на поверхности, а сквозь толщу льда проложить оптоволокно.
              • 0
                Не очень надежно это. Не очень известно, как там с подвижками льда дело обстоит. Да и километры волокна в защитной оболочке — это тот еще вес, а его с Земли тащить нужно.
          • 0
            Океан до 100 км, льда на порядок меньше.
        • 0
          но все равно, 10 км льда это слишком.
          Построить там на дне объект «Зевс» на длине волны равном диаметру Европы. Просили же самые бредовые проекты :)
          • 0
            Там от Юпитера жарит на всех диапазонах, так что с радиосвязью может быть не все так просто.
            А вот оптическая — самое то что нужно, имхо.
      • +1
        Я вижу эту задачу так.
        Спускаемый модуль садится на лёд. Он несёт на себе антенну, а также лебёдку с тросом, к тросу подвешен цилиндрический аппарат диаметром… ну, сантиметров 30-50 и длиной 1-1,5 м. На переднем и заднем конце этого аппарата — по упрощённому ядерному реактору. Фронтальный ядерный реактор нужен, чтобы плавить лёд, а тыловой — чтобы кипятить и испарять воду. Нужная температура выставляется с помощью разгона/торможения ядерной реакции. Тепло с первичного контура реактора передаётся на лёд/воду с помощью круглых радиаторов, как на некоторых процессорных кулерах, только больших. И так погружаемся.

        Понятно, что когда погрузимся на много метров, пар будет не улетать в космос, а опять конденсироваться на стенках шахты и закупорит её. Значит, спускаемый модуль должен туда-сюда опускать-поднимать цилиндр с реакторами, чтобы прочищать шахту. И так всё глубже и глубже, пока не достигнем воды. Вода, конечно, под давлением ударит из шахты, для этого на цилиндре надо предусмотреть выдвигающиеся прочные распорки, которыми он упрётся в стенки шахты и закупорит путь воде. И спускаемый аппарат как-то защитить, если ему в днище ударит гейзер, тут надо продумать. Может, когда пойдёт вода, имеет смысл включить задний реактор на полную мощность, чтобы он испарял всю прущую воду и паром шахту быстро закупорило… Тут точно не знаю.
        Ну а дальше передний ядерный реактор с его радиатором сбрасываем и из цилиндра выплывает маленькая подводная лодка с камерой, светодиодной фарой, научной аппаратурой и радиопередатчиком. Она передаёт данные на приёмник, оставшийся в торчащем во льду цилиндрическом аппарате, а он по кабелю на спускаемый аппарат, стоящий на льду. Потом, в принципе, подводную лодочку с пробами можно даже вернуть на Землю: она снова заплывёт в цилиндр, включаем задний реактор и вытаскиваем тросом цилиндр наверх.

        Наверное, это будет сложно и дорого. Но ничего невозможного вроде тут нет.
        • –1
          Давление под многокилометровой толщей льда такое, что спускаемый аппарат разнесёт на кусочки, даже если он не упрётся в какой-нибудь камень по дороге.
        • 0
          Одна лебедка с тросом в 10 км чего стоит. Не говоря уже об «упрощенных ядерных реакторах». Мы пока не в состоянии такой вес перевозить, тем более на Европу.
          • 0
            Сила тяжести там небольшая, в принципе тонкой кевларовой нити может и хватить. Другое дело, как она в таких условиях вообще жить будет (радиация и холод).
        • 0
          Непонятно, зачем вообще поднимать? Можно просто навсегда утопить ядерный реактор, собранный в одном сверхпрочном корпусе с электрогенератором и оборудованием (возможно — с набором зондов). Представим себе, что гидросфера — это такая странная атмосфера и надо сесть на твердую поверхность (на дно). Насчет связи — было выше, по методу объекта Зевс, на сверхдлинных волнах, на длине волны = размер планетки, вернее 1/2 тогда проводящий шарик гидросферы работает как сферический полуволновой диполь. На поверхноси — ретранслятор в ВЧ диапазон. На орбите можно оставить 3-й модуль для мониторинга и связи с Землей.
          • 0
            А разве связь с подводными лодками не односторонняя? На земле можно сделать передатчик с огромной антенной, а на подлодке-то не сделать такой передатчик, только приёмник… Насколько я читал, на лодку подаётся простой сигнал типа «всплыть», «тревога» и т.п., лодка всплывает и уже потом по другим каналам (спутник) нормально общается с базой. А сама лодка периодически по графику выходит на связь, а передать что-то экстренно с большой глубины не получится. Так что если навсегда утопить исследовательский модуль под лёд, возникает вопрос, как он передаст научные данные.
            • 0
              Через КНЧ/ИНЧ — односторонняя. И очень медленная. И передающая антенна там — огого.
              Поэтому — только оптика с ретрансляторами видится мне более реальным решением.
            • 0
              Дак там и надо одностороннюю — передать информацию, о том что подо льдом на 100км глубине. Передача не такая уж медленная, 30 бод примерно. Обект Зевс «кипятит» воду небольшой бухты, вкачивая туда мегаватты, но его сигнал уверенно принимают в Антарктиде, собственно для этого и нужен реактор+генератор. Скажем, на мегаватт. А антенну могут построить «железные рыбы», коими подводный аппарат и так будет оснащен для исследований.
              • 0
                > Передача не такая уж медленная, 30 бод примерно.

                Шутите? Нам нужно:
                1. Коррекция ошибок передачи / гарантированная доставка (что в условиях системы Юпитера — must have, даже на небольшие расстояния).
                2. Передача просто кучи инфы (телеметрия, видео/фото, данные с датчиков и т.д.).
                3. И плюс к этому, было бы очень гут иметь обратный канал для управления.
                И все это — желательно с минимальными задержками.

                > А антенну могут построить «железные рыбы», коими подводный аппарат и так будет оснащен для исследований.

                И он будет с этой многосотметровой фигней плавать?
              • 0
                Мегаваттному реактору только топлива порядка тонны понадобится.
    • +2
      Было как-то предположение «выйти на орбиту; дождаться выброса гейзера; пролететь через него, собрав образцы»
      • +2
        Это вроде про Энцелад было?
    • 0
      Пробраться можно

      Не знаю, максимальная толщина льда на Земле менее 5 Км, на Европе минимальный лед более 10 км.
      Через Гейзер тоже не вариант — уж слишком большая вероятность потерять аппарат.
      Поэтому в данной миссии можно только установить возможность наличия жизни, а не словить инопланетного микроба.

      Можно попробовать провести анализ льда вблизи гейзеров как самых интересных участков.
    • 0
      Задачи определить, есть ли там жизнь, пока не стоит. Просто сказано, что интерес к Европе вызван тем, что она потенциально обитаема.

      у экспедиции есть пять основных задач:
      определение размера океанов Европы;
      определение влияние океанов на процессы рельефообразования и вообще, «жизни» этого спутника;
      определеение состава океанов;
      создать карту поверхности Европы, с максимальным разрешением;
      изучить атмосферу и магнитосферу Европы.
  • +7
    что касается экспедиции с людьми — есть интересный НФ фильм

    Задумка очень интересная, а фильм… так себе.
  • +1
    А мне Space Odyssey вспоминается…
  • +7
    Стоило упомянуть, что по подсчетам, воды на Европе где-то в 2-3 раза больше чем на Земле.
    image
    • +3
      Интересно, сколько энергии нужно, что бы оторвать Европу от Юпитера и притащить на околоземную орбиту.
      • 0
        А может на марс лучше ее уронить? Или вывести на орбиту и скидывать по кускам, до достижения нужного эффекта
        • +1
          Лучше попилить на две части (первая — лед, вторая — ядро и жидкая вода). Первую скинуть на Венеру, вторую — на Марс.
          Гулять так гулять.
          • 0
            Уж не остудить ли Венеру вы хотите? Мне кажется льда тут не хватит…
            • 0
              Если там льда в среднем под 10км — то вполне хватит. Его не так уж и много на самом деле нужно.
              • +1
                Главное что бы она потом обратно не разогрелась, Европ не так много в запасе
                • 0
                  Полагаю, что после охлаждения у нас будет в запасе еще тысяча-другая лет.
          • +6
            Ну и тут попилить…
            :)
      • –1
        По-моему на Земле воды хватает и так.
  • +12
    Проект — нанять за 900 млн Илона Маска, а 100 млн распилить сэкономить.
    • +5
      Проще нанять Брюса Виллиса и Майкла Бея, потратить на съемки 300 млн, а остальные 700 — распилить.
      • 0
        Или Чака Норриса — и Европа сама выдаёт свои секреты.
  • –1
    Лазером с орбиты пробурить лед?
    • +1
      Легко можно посчитать сколько энергии понадобится, чтобы растопить 10 км льда. РИТЭГи/солнечные панели пока на такое не способны (учитывая ограничение в размерах и весе).
      • –1
        А если перенаправить энергию солнца на это?
        Ведь лучи солнца доходят до туда.
      • +4
        Плутониевый термоизлучатель дает 0.5вт на грамм веса с периодом полураспада 88 лет. Полукилограммовый модуль даст 250 ватт мощности. Удельная теплота плавления льда 330 дж/г. Наш излучатель плавит 250/330= 0.75 грамма льда в секунду.

        Плотность льда возьмем приблизительно равной 10^6г/м^3. 10^6/0.75~1.3*10^6с~15 суток. За это время проплавится кубометр льда. Если взять площадь аппарата в 0.1 м^2, то скорость его погружения будет примерно полтора метра в сутки. Или 18 лет для 10 километров льда.

        Не очень оптимистично, да.

        • +2
          Можно начать с трещин и свежих разломов, там вроде до нескольких сот метров.
  • –1
    Покритикуйте идею:
    Запускаем на Европе ядерную реакцию, лед начинает испаряться — получаем реактивный двигатель.
    Выводим Европу на орбиту встречную орбите Марса. Так, чтобы Европа «задевала» атмосферу Марса два раза в год.
    Корректируем орбиту Европы после каждого соприкосновения.
    В итоге во время «соприкосновения» орбит часть льда на Европе будет испаряться и оставаться в атмосфере Марса.
    При этом лед будет «чистый», без радиации, которая будет если топить льды Марса. С каждым новым соприкосновением атмосфера Марса будет становиться все плотнее и насыщенней соответственно КПД совприкосновения будет увеличиваться, плюс начнут появляться океаны. А где вода, там и расстения.
    • +2
      Простите, вы хотите набрать вторую космическую для гигантского космического объекта, вращающегося вокруг Юпитера?

      Вторая космическая для Юпитера — 59,5 км/с,
      Масса Европы — 4,8E+22 кг

      Считаем кинетическую энергию (e=mv2/2) — 8.4966e+31 дж. Если мы сумеем построить там 100ГВт атомный реактор и всю его энергию пустить на разгон, то мы получим всего-навсего 8.49e+20 секунд, 26942541856925 лет.

      Я не учёл что у Европы уже есть что-то порядка первой космической для Юпитера, но так же не учёл КПД реактора по переводу тепловой в кинетическую.
      • 0
        Из-за первого фактора достаточно получить порядка 10 км/с, а не все 60. Кроме того, остаётся ещё одна инженерная проблема: Европа сама по себе вращается.. А не, у неё синхронизирован период вращения. Удобно, чёрт возьми. Но он немного нарушится после разгона, так что повозить двигатель на тележке всё же придётся.
        • 0
          10км/с — это 2.4e+30 дж (в прошлом комменте я обсчитался — там было 1.7e+32). То есть — 2.4e+19 секунд. Ну да, в сто раз меньше. Как будто от этого что-то меняется.

          Алсо, для того, чтобы поменять скорость хотя бы на 1м/с надо 2.4e+22 Дж, то есть при 100ГВт это 7600 лет. На 1м/с.
    • 0
      т.е. вас абсолютно не смущает риск полностью уничтожить гипотетическую уникальную экосистему Европы таким вот способом?
      • 0
        В данном случае интересна теоретическая возможность.
        Ну и, думаю, времени пока Европа будет лететь до Марса будет достаточно, чтобы провести все интересные исследования.
        Или Вас беспокоит сам факт уничтожения уникальной экосистемы? С этой точки зрения даже наши исследования ее уничтожают.
        • 0
          как сказать, когда в Антарктиде исследовали подлёдные древние озёра, то очень тщательно подходили к вопросу стерильности.
  • 0
    Помечтаю. Исходя из идеи проплавить лед, я бы сделал так: корпус — цилиндр с минимальным поперечным сечением для данной конструкции. По ходу движения впереди РИТЭГ, дальше радиационная защита, электроника/приборы, кассеты с антеннами, которые распускаются при достижении воды, если таковые нужны. Потребуются еще распределители тепла по поверхности, чтобы расплавленный лед не примерз к корпусу. Может возникнуть проблема со льдом. Если плотность льда меньше плотности воды, как у обычного льда на земле, то все ОК, лед плавится, зонд свободно опускается вниз, сзади вода замерзает. Но форм льда много и у некоторых плотность может быть выше воды, в таком случе ХЗ что произойдет. Хотя то, что лед плавает сверху, намекает что он все-таки легче воды.
    Допустим мы докопались доплавились до воды. Дальше мы можем использовать энергию РИТЭГа для парообразования и продувки балласта (хотя, наверное проще электролизом воду разлагать) и самая нелепая мысль — для приведения в движение парового двигателя и поплыть куда нужно, скажем для построения подводной карты. Для парового двигателя есть все предпосылки: уйма дармовой тепловой энергии, большая разница температур и высокая теплоемкость окружающей среды. Стимпанщики были бы довольны — в космос запустили пароход.
    А вот как поддерживать связь, ХЗ.
  • 0
    Через десятки лет вероятно станут достаточно компактными генераторы и детекторы нейтрино (сейчас — это целая лаборатория с ускорителем), тогда решится проблема связи из-под поверхности. Но это ближе к НФ, столько массы так далеко не скоро научатся забрасывать. В реальных сценариях скорее всего будет фигурировать в разных вариантах неконтролируемая ядерная реакция. Например: сажаем сейсмолабораторию, сбрасываем на другой стороне спутника бомбу, записываем сейсмические волны от взрыва = получаем размеры и плотность океана, профиль ядра и всякую такую геологическую (пардон, европологическую) информацию. Чтобы добраться до океана, бомбу будем вести на отдельной ракете, которая не будет выходить на орбиту Европы, а встретится со спутником на огромной скорости. Тогда взрыв, произошедший незадолго до столновения с поверхностью, превратится в направленную узкую струю плазмы, энергии которой хватит, чтобы растопить лёд. Орбитальная станция, кроме съёмки карты спутника, сможет снять спектр облака пара после взрыва, определив химический состав океана. На экологию спутника в глобальном плане такой эксперимент повлияет не сильно, оставив только точечный шрам на поверхности. Радиоактивная вода быстро распространится по всему океану, но потеряет концентрацию настолько, что потеряется за естественным фоном.
    • 0
      > и детекторы нейтрино

      Только если произойдет какой-то качественный рывок в физике. Ибо тут дело не в технологических сложностях, а в том, что нейтрино само по себе очень слабо взаимодействует с веществом. Потому и строят такие детекторы огромных размеров.
      • 0
        Насколько я знаю, сами измерительные датчики, регистрирующие продукты распада нейтрино при взаимодействии с веществом, не такие уж большие, грубо говоря обычный фотоприёмник, погружённый в толщу льда. Проблема, опять же, в том, чтобы развернуть десятки датчиков и погрузить их на большую глубину в лёд. То есть снова надо бурить или проплавлять, хотя и не так глубоко и не так широко.
        • 0
          > регистрирующие продукты распада нейтрино при взаимодействии с веществом, не такие уж большие, грубо говоря обычный фотоприёмник, погружённый в толщу льда

          Вот в этом то и суть. Сами детекторы детектируют не нейтрино, а продукты его взаимодействия с веществом. Нейтрино очень неохотно с ним взаимодействует. Землю пронизывает буквально ливень нейтрино, а ловятся лишь единичные случаи взаимодействия. Поэтому строят большие емкости с водой и погружают их глубоко в землю (чтобы исключить регистрацию других частиц). И уже там ловят вспышки.
          • 0
            Всё верно, но тем не менее
            • 0
              Да это то понятно, оно по прямой идет, и ему пофиг что там на его пути. Но, опять же, все упирается в детекторы (с источниками, емнип, не все так сложно, и их можно и более компактными сделать).

              Детектор MINERvA может обнаружить только одно из 10 миллиардов проходящих сквозь него нейтрино

              И это 5-тонный детектор.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.