Космічні субмарини чи це реально
Найбільш сенсаційні та захоплюючі відкриття в планетарній науці за минулі два десятиліття відносяться до виявлення рідких метанових озер на найбільшому супутнику Сатурна Титані, а також океанів рідкої води під крижаними поверхнями інших супутників гігантських газових планет.
Найцікавіше питання: чи може в деяких з цих «водних середовищ» бути життя. На жаль, ми не знаємо достовірно про це. Міжпланетні зонди, такі як Juno та Cassini, проводять дослідження з відстані, перебуваючи на орбіті. Крім того, про підповерхневі океани відомо лише побічно.
Зонд Гюйгенс здійснив посадку на Титані в 2005 році, але на твердій поверхні, а не на водному середовищі. Це все чого досягло людство. Однак воно хоче знати більше, тому закономірне питання: як ми можемо дослідити ці моря? На думку відразу спадає ідея з розробкою спеціальної субмарини, яку можна через космос доставити на цікаві об'єкти.
На наступні два роки НАСА виділяє півмільйона доларів, щоб вивчити перспективу відправлення міжпланетного апарату на Титан із зондом, здатним приземлитися на «воду». Але є й інші дослідження, що стосуються насамперед Європи, Енцеладу та Ганімеда. Дослідження мають відповісти на запитання: чи такі польоти в межах нашої технологічної досяжності? Давайте і ми спробуємо проаналізувати це та інші питання.
Проблеми з субмариною для Титану.
Море Кракена, як передбачається, є найбільшим «водним середовищем» Титану, що займає область 400 000 кв. км, що можна порівняти з Каспійським морем. Але воно не із води. Є вагомі аргументи, які говорять про те, що воно з метану, етану та азоту.
Як же має виглядати підводначовен для такого моря? Виявляється, що дизайн традиційної субмарини з високим «коефіцієнтом стиснення» мінімізує гальмування і дозволяє помістити її в ракетоносій.
Наступне. Більшість апаратів у далеких космічних польотах працюють автономно, і субмарина не стане винятком. Але є один момент. Їй доведеться спливати на поверхню в деякі періоди часу. Радіосигнали значно слабшають, долаючи океанські глибини, тому для надсилання інформації потрібно, щоб її антена знаходилася вище поверхні.
Ще. Це електроенергія. Очевидно, що у випадку з підводним човном жодних розмов про сонячні батареї не може бути. У рамках недавнього дослідження інженери вивчали різні альтернативи, включаючи компактні ядерні реактори та паливні елементи, але дійшли висновку, що все це надто важке обладнання. Натомість вони запропонували отримувати електрику за допомогою розпаду плутонію – так, як це робить Cassini.
Тиск. Деякі фахівці вважають, що глибина Моря Кракена всього 30-40 метрів, інші говорять про 150 метрів і не більше. Оскільки підводний човен працює нижче поверхні, можемо говорити про підвищення тиску. На Землі кожен може відчувати при плаванні під водою, коли закладає вуха.
Щільність метану вчетверо більша, ніж у води. Інша справа його гравітація, яка приблизно в сім разів менша за земну і порівнянна з місячною. Тому субмарини, що опускаються на Титан на 150 метрів вниз, не відчувають той самий тиск, як на Землі.
Величезна труднощі в цих польотах - розмістити субмарину в систему, яку вдасться запустити з Землі, яка дозволить човну залишитися живим при перельоті в далекому космосі (сім років знадобиться, щоб дістатися Титану), а потім зможездійснити автономний надзвуковий спуск на поверхню Моря Кракена.
Добре б підійшли для цієї мети космоплани, подібні до X-37. Вони ідеальні для спуску у потужній газовій атмосфері Титану. Космічний літак можна було б запустити із субмариною всередині. Досягши системи Сатурна, він тоді приземлився б на Морі Кракена і розгорнув субмарину.
Але, можливо, найважча річ – це підтримка необхідного температурного режиму на субмарині. Враховуючи, що море дуже холодне – десь мінус 180°C – навіть розпад плутонію, що дозволяє отримувати велику кількість тепла, не зміг би вирішити проблему.
Спускаючись у глибини океанів.
За кілька десятків кілометрів нижче крижаної поверхні Європи, про що говорять неодноразові достовірні свідчення, є океан із рідкою солоною водою. Такі ж підповерхневі океани можливі для кількох місяців Юпітера, Сатурна, можливо, Урана і Нептуна.
Оскільки вода є основним фактором для життя на Землі, можна зробити захоплююче припущення, що ці місяці можуть бути заселеними. Ось чому багатьом людям на Землі не дає спокою ідея, пов'язана з дослідженнями під льодом - субмаринами або радарним методом. Однак як субмарину опустити через багатокілометровий шар льоду в океан?
Кріоботи вирішують цю проблему. Ці автоматизовані пристрої здатні плавити лід і проникати в середовище, яке він покриває. Після плавлення льоду гравітація потягне кріобот вниз, і це може бути ідеальним способом, як доставити субмарину в океан Європи.
Але звідки взяти енергію, щоб нагріти та розплавити лід? Типова електростанція зможе впоратися із цим завданням за п'ять хвилин. Однак навіть якщо встановити на Європі потужну поверхневу платформу із сонячними батареями,сучасному кріоботу знадобилося б вісім років, щоб дістатися води.
Єдиний шлях, як цю проблему можна вирішити вже сьогодні – це використання компактного ядерного реактора, який дозволить зробити роботу за шість тижнів. Але такий ядерний реактор не поміститься у кріобот. Як кажуть, одну проблему вирішили, але іншу створили.
Щоб подолати цю перешкоду, є така ідея – встановити реактор на поверхні і відправляти енергію по волоконно-оптичному кабелю. Як тільки Кріобот досягне океану, він розгорне субмарину для подальших досліджень. Дивно, але ці ідеї вже фактично перевірено в Антарктиді.
У цьому методі однією істотною проблемою є те, що після розплавлення замерзла вода може зафіксувати кабель і істотно обмежити переміщення апарату в напрямку океану з водою. Варто згадати, що кріобот і субмарина повинні зазнати дорогої стерилізації, щоб уникнути будь-якого забруднення того середовища, де може існувати життя.
Існують великі перешкоди, щоби провести таку експедицію. Наразі розробляється концепція польоту з можливим здійсненням у 2040-50 роках. І після того, як людина досліджує підводний світ Титану, хто знає, може, ми навіть знайдемо життя в гідротермальних джерелах Європи.