Космические субмарины: реально ли это?

0
20

Самые сенсационные и захватывающие открытия в планетарной науке за прошлые два десятилетия относятся к обнаружению жидких метановых озер на крупнейшем спутнике Сатурна Титане, а также океанов жидкой воды под ледяными поверхностями других спутников гигантских газовых планет. 

Космические субмарины: реально ли это?

Самый интересующий всех вопрос: может ли в некоторых из этих «водных сред» присутствовать жизнь. К сожалению, мы не знаем достоверно об этом. Межпланетные зонды, такие как Juno и Cassini, проводят исследования с расстояния, находясь на орбите. Кроме того, о подповерхностных океанах известно лишь косвенно. 

Зонд Гюйгенс совершил посадку на Титане в 2005 году, но на твердой поверхности, а не на «водной среде». Это все чего достигло человечество. Однако оно хочет знать больше, поэтому, закономерен вопрос: как мы можем исследовать эти моря? На ум сразу приходит идея с разработкой специальной субмарины, которую можно через космос доставить на интересные объекты. 

На следующие два года НАСА выделяет полмиллиона долларов, чтобы изучить перспективу отправки межпланетного аппарата на Титан с зондом, способным приземлиться на «воду». Но имеются и другие исследования, касающиеся в первую очередь Европы, Энцелада и Ганимеда. Исследования должны ответить на вопрос: такие полеты в пределах нашей технологической досягаемости? Давайте и мы попытаемся проанализировать этот и другие вопросы.

Проблемы с субмариной для Титана. 

Море Кракена, как предполагается, является самой большой «водной средой» Титана, занимающей область 400000 кв. км, что сравнимо с Каспийским морем. Но оно не из воды. Есть веские аргументы, говорящие о том, что оно из метана, этана и азота. 

Как же должна выглядеть подводная лодка для такого моря? Оказывается, что дизайн традиционной субмарины с высоким «коэффициентом сжатия», минимизирует торможение и позволяет поместить ее в ракетоноситель. 

Следующее. Большинство аппаратов в дальних космических полетах работают автономно и субмарина не станет исключением. Но есть один момент. Ей придется «всплывать» на поверхность в некоторые периоды времени. Радиосигналы значительно ослабевают, преодолевая океанские глубины, поэтому для отсылки информации потребуется, чтобы ее антенна находилась выше поверхности. 

Еще. Это электроэнергия. Очевидно, что в случае с подводной лодкой никаких разговоров о солнечных батареях быть не может. В рамках недавнего исследования, инженеры изучали различные альтернативы, включая компактные ядерные реакторы и топливные элементы, но пришли к выводу, что все это слишком тяжелое оборудование. Вместо этого они предложили получать электричество с помощью распада плутония – так, как это делает Cassini.

Давление. Некоторые специалисты считают, что глубина Моря Кракена всего 30-40 метров, другие говорят о 150 метрах и не более. Поскольку подводная лодка работает ниже поверхности, можем говорить о повышении давления. На Земле каждый это может чувствовать при плавании под водой, когда закладывает уши. 

Плотность метана в четыре раза больше, чем у воды. Другое дело его гравитация, которая примерно в семь раз меньше земной и сравнима с лунной. Поэтому субмарины, опускающиеся на Титан на 150 метров вниз не испытывают то же самое давление, как на Земле. 

Огромная трудность в этих полетах – разместить субмарину в систему, которую удастся запустить с Земли, которая позволит лодке остаться в живых при перелете в дальнем космосе (семь лет потребуется, чтобы добраться к Титану), а затем сможет осуществить автономный сверхзвуковой спуск на поверхность Моря Кракена. 

Хорошо бы подошли для этой цели космопланы, подобные X-37. Они идеальны для спуска в мощной газовой атмосфере Титана. Космический самолет можно было бы запустить с субмариной внутри. Достигнув системы Сатурна, он бы тогда приземлился на Море Кракена и развернул субмарину. 

Но возможно самая трудная вещь – это поддержка необходимого температурного режима на субмарине. Учитывая, что море очень холодное – где-то минус 180°C – даже распад плутония, позволяющий получать большое количество тепла, не смог бы полностью решить проблему. 

Спускаясь в глубины океанов. 

В нескольких десятков километров ниже ледяной поверхности Европы, о чем говорят неоднократные достоверные свидетельства, есть океан с жидкой соленой водой. Такие же подповерхностные океаны вероятны для нескольких лун Юпитера, Сатурна, а возможно, Урана и Нептуна. 

Поскольку вода является основополагающим фактором для жизни на Земле, можно сделать захватывающее предположение, что эти луны могут быть обитаемыми. Вот почему многим людям на Земле не дает покоя идея, связанная с исследованиями подо льдом – или субмаринами или радарным методом. Однако, как субмарину опустить через многокилометровый слой льда в океан?

Криоботы решают эту проблему. Эти автоматизированные устройства, способные плавить лед и проникать в среду, которую он покрывает. После плавления льда гравитация потянет криобот вниз, и это может быть идеальный способ, как доставить субмарину в океан Европы. 

Но откуда взять энергию, чтобы нагреть и расплавить лед? Типичная электростанция сможет справиться с этой задачей за пять минут. Однако даже если установить на Европе мощную поверхностную платформу с солнечными батареями, современному криоботу потребовались бы восемь лет, чтобы добраться до воды. 

Единственный путь, как эта проблема может быть решена уже сегодня – это использование компактного ядерного реактора, который позволит сделать работу за шесть недель. Но такой ядерный реактор не поместится в криобот. Как говорится, одну проблему решили, но другую создали. 

Чтобы преодолеть и это препятствие, есть такая идея – установить реактор на поверхности и отправлять энергию по волоконно-оптическому кабелю. Как только криобот достигнет океана, он развернет субмарину для дальнейших исследований. Удивительно, но эти идеи уже фактически проверены в Антарктиде. 

В этом методе одной существенной проблемой является то, что после расплавления обратно замерзшая вода может зафиксировать кабель и существенно ограничить перемещение аппарата в направлении океана с водой. Стоит упомянуть, что криобот и субмарина должны подвергнуться дорогой стерилизации, чтобы избежать какого-либо загрязнения той среды, где может существовать жизнь. 

Существуют большие препятствия, чтобы провести такую экспедицию. Сейчас разрабатывается концепция полета с возможным осуществлением в 2040-50 гг. И после того, как человек исследует подводный мир Титана, кто знает, может мы даже найдем жизнь в гидротермальных источниках Европы.