Comments 61
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.
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.
радиоактивный элемент ( РИТ-90 ) сбросили в море в 200 метрах от маяка

Мда, это даже не вандализм, это экологический терроризм какой-то.
Можно несколько утешиться тем, что вандалы, несомненно, хватанули приличную дозу облучения.
Можно, конечно, использовать орбитальный аппарат для ретрансляции, но все равно, 10 км льда это слишком.
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.
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.
Ретранслятор только на поверхности, а сквозь толщу льда проложить оптоволокно.
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.
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 :)
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.
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.
Давление под многокилометровой толщей льда такое, что спускаемый аппарат разнесёт на кусочки, даже если он не упрётся в какой-нибудь камень по дороге.
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.
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).
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.
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.
Через КНЧ/ИНЧ — односторонняя. И очень медленная. И передающая антенна там — огого.
Поэтому — только оптика с ретрансляторами видится мне более реальным решением.
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.
> 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?
Было как-то предположение «выйти на орбиту; дождаться выброса гейзера; пролететь через него, собрав образцы»
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.
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.
что касается экспедиции с людьми — есть интересный НФ фильм

Задумка очень интересная, а фильм… так себе.
Стоило упомянуть, что по подсчетам, воды на Европе где-то в 2-3 раза больше чем на Земле.
image
Интересно, сколько энергии нужно, что бы оторвать Европу от Юпитера и притащить на околоземную орбиту.
А может на марс лучше ее уронить? Или вывести на орбиту и скидывать по кускам, до достижения нужного эффекта
Лучше попилить на две части (первая — лед, вторая — ядро и жидкая вода). Первую скинуть на Венеру, вторую — на Марс.
Гулять так гулять.
Уж не остудить ли Венеру вы хотите? Мне кажется льда тут не хватит…
Если там льда в среднем под 10км — то вполне хватит. Его не так уж и много на самом деле нужно.
Главное что бы она потом обратно не разогрелась, Европ не так много в запасе
Полагаю, что после охлаждения у нас будет в запасе еще тысяча-другая лет.
Проект — нанять за 900 млн Илона Маска, а 100 млн распилить сэкономить.
Проще нанять Брюса Виллиса и Майкла Бея, потратить на съемки 300 млн, а остальные 700 — распилить.
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).
А если перенаправить энергию солнца на это?
Ведь лучи солнца доходят до туда.
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.

Можно начать с трещин и свежих разломов, там вроде до нескольких сот метров.
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.
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.
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.
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.
т.е. вас абсолютно не смущает риск полностью уничтожить гипотетическую уникальную экосистему Европы таким вот способом?
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.
как сказать, когда в Антарктиде исследовали подлёдные древние озёра, то очень тщательно подходили к вопросу стерильности.
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.
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.
> 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.
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.
> 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.
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.
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.