Титан. В поисках святого Кракена.

 

по мотивам статьи Девида Жодны,

10 февраля 2015 года

К марсоходам, бороздящим просторы Марса, все уже более-менее привыкли. И теперь NASA ищет новые пути удивить общественность грандиозными планами. Так, например, в 2040 году Агентство собирается отправить на Титан ...подводную лодку! На недавнем симпозиуме Института Передовых Технологий NASA в Коко Бич, Флорида, ученые и инженеры представили концепт субмарины, которая должна работать на Титане - спутнике Сатурна, свободно перемещаясь в морях из жидких углеводородов около полюсов.

Если выбирать самый необычный спутник в Солнечной Системе, Титан, без сомнения, возьмет первый приз. В самом деле, размером больше Меркурия, с собственной атмосферой, состоящей, в основном, из азота и метана, с давлением в полтора раза больше земного, а также с гравитацией всего 0.14g, эта большая луна представляет собой удивительное место, где еще вдобавок ко всему температура не поднимается выше -179С!

В результате работы космических аппаратов Кассини и Гюйгенс, мы узнали о наличии больших морей на поверхности Титана - морей из жидкого этана и метана! Самое большое из них - Море Кракена - было открыто Кассини в 2007 году и расположено неподалеку от полюса - между 60й и 80й параллелями северной широты, покрывая собой площадь около 400 тыс кв.км! Средняя глубина этого метан-этанового моря - около 160 м, с отдельными участками глубиной до 300 м. Благодаря присутствию Сатурна, в море наблюдаются даже приливы и отливы, а сложная береговая линия и отложения, оставшиеся после испарения газа, представляют собой объект чрезвычайного интереса для ученых!

Но с поверхности моря видно немного, поэтому принято решение нырнуть в глубину этого загадочного газового моря - прямо в гости к Кракену!

Концепт субмарины NASA основан на опыте, полученном при конструировании подводных лодок-роботов. Ее масса должны быть около тонны, а для движения она будет использовать электрические двигатели, на которых она в течение 90-дневной миссии сможет пройти до 2 тысяч км!

Вследствие вытянутости формы, субмарину может доставить на Титан только специальный аппарат - аналогичный X-37, который сможет уцелеть при гиперзвуковом входе в атмосферу Титана, достичь поверхности моря, а затем, освободив лодку, утонуть, оставив субмарину качаться на этан-метановых волнах темного моря Кракена. Лодка сделает рекогносцировку, определит свое местоположение, и начнет выполнять свою миссию. Вследствие большой удаленности от Земли, субмарине будет предоставлена большая автономность. 

Лодка будет нести на борту киловаттный радиотермический генератор Стирлинга, который не только даст достаточно питания для двигателей, но и будет подогревать электронику, не давая ей совсем замерзнуть. К сожалению, условия на Титане - практически, криогенная физика, поэтому даже небольшой поток тепла от генератора заставит все вокруг лодки кипеть, бурлить и испаряться. Конечно, это будет чрезвычайно сильно мешать работать, и конструкторам придется найти решение этой проблемы, прежде чем аппарат будет помещен в ракету, а та - на стартовый стол. Тем не менее, NASA рассчитывает добиться от лодки скорости до 3.6 км/ч. Неплохо.

Для экономии и упрощения, миссия не будет использовать орбитальный модуль, который так же нужно питать и обеспечивать его маневренность на орбите - а значит, нужны двигатели, баки с горючим и т.п. Поэтому вся связь будет осуществлять самой лодкой, и для этого конструкторы предусмотрели в ней целый спинной плавник  с плоской фазовой антенной. И, как следствие, лодке придется до 16 часов в день проводить на поверхности, пытаясь отправить сигнал на далекую Землю, и, чтобы не терять слишком много времени, в такие часы запланировано получение снимков всего, что будет вокруг при помощи специальной камеры. И тогда у ученых (а потом и всей публики) появится возможность увидеть великолепные кольца Сатурна на все небо (ну, или хотя бы в разрывах азотно-метановых облаков)!

Так же, как и подводные лодки на Земле, субмарина на Титане будет использовать балластные цистерны, но их конструкция - еще один хороший вопрос, ведь этан и метан даже в жидком виде - по плотности, все-таки не соленая вода, и пока проблемой является даже просто определение подходящего размера цистерн.

Сила тяжести на Титане невелика, а Море Кракена - глубоко, и это может вызвать еще одну проблему - на больших глубинах азот в балластных цистернах может вдруг сконденсироваться в жидкую фазу, и это приведет к потере плавучести лодки. Здесь может помочь поршень, который бы выталкивал азот наружу - в отличие от обычных подводных лодок на Земле.

NASA пока не распространяется о целях своей экспедиции, но, скорее всего, это будет изучение структуры и состава Моря Кракена - как его жидкости, так и отложений. А, поскольку, на Титане - переизбыток органических компонентов, можно попробовать поискать следы пребиотических соединений, которые, несомненно, дадут важную информацию о том, как могла формироваться жизнь на нашей планете. 

Анимация ниже показывает концепт в действии.

Источник: NASA (PDF)