Как будет общаться роющий под льдом зонд Энцелада?

Я слышал много разговоров об отправке зонда на Энцелад (один из естественных спутников Сатурна). Он будет бурить (или растапливать лед), чтобы пробиться сквозь толстый слой льда и добраться до воды внизу в попытке найти жизнь. Если толщина ледяного панциря Энцелада может достигать сотен метров, как зонд сообщит нам о своих выводах? Сможет ли он эффективно общаться через лед?

Оставить антенну на поверхности, а к ней кабель?
Вам придется указать, о какой миссии (или предложении) вы говорите, но я полагаю, что идея состоит в том, чтобы оставить подсистему связи на поверхности, а зонд остается подключенным к ней шлангокабелем. Вам также потребуется часть орбитального аппарата на орбите Энцелада или Сатурна для передачи данных обратно на Землю.
Я не знал, что было несколько предложений миссии. Если вам нужно, вы можете отложить это как слишком расплывчатое, и я проведу небольшое исследование и изменю вопрос. Однако идея сбросить кабель может иметь много недостатков.
@duzzy Все в порядке, я думаю, ты получишь ответ. Я только что вспомнил, где видел обсуждение на эту тему. Вот видео из серии лекций фон Кармана: Изучение Европы, океанских миров Внешней Солнечной системы . Возможно, это также обсуждалось на некоторых недавних собраниях ОГПО (есть ссылки на отчеты). Редактировать: Вот один: Заключительный отчет Энцелада (PDF, от 2007 г., обсуждает посадочный модуль с буром и так далее).
Как сегодня подводные лодки общаются на Земле? Возможно, какая-то звуковая/сейсмическая сеть на ледяной поверхности может быть связана с шумной деятельностью какой-то подлунной ледяной субмарины. Это точно после 2050 года (и тогда молодые люди будут задаваться вопросом: «Зачем люди пользовались интернетом в 2020-х? Как вы вообще могли выжить, используя его??»)
@LocalFluff Я полагаю, что для подводных лодок обычным способом связи является цифровая связь через частоты ОНЧ и НЧ или СЧ. СЧ простирается вплоть до длины волны 100 метров (3 МГц — граница СЧ/ВЧ), а граница НЧ/СЧ находится на длине волны 1 км (300 кГц), что может быть несколько непрактично для космического зонда, особенно предназначенного для работать в такой среде. Сатурн также довольно шумный в диапазоне 100-1000 кГц, что может создать проблему. ( Википедия )

Ответы (2)

Я не знаю о предложениях нескольких миссий, но мне удалось найти довольно хорошо прописанный план, поэтому я отвечу на его основе. Предложение основано на плавящем зонде IceMole , но я не знаю, есть ли название для самого предложения.

Лучший источник данных, который я нашел, — это PDF от 2014 года .

Это указывает на то, что, по крайней мере, для этой предлагаемой миссии они не будут строить полноценную подводную лодку, которая упадет в подледный океан, а вместо этого они закопаются в сторону гейзера, чтобы взять оттуда воду:

Анализ материала шлейфа убедительно свидетельствует о том, что он происходит из массы жидкой соленой воды или даже из глобального океана под ледяной коркой. Уникальный химический состав шлейфов породил предположения о том, что на Энцеладе может быть жизнь. Посадочный модуль, оснащенный подповерхностным зондом для таяния льда, может помочь решить этот вопрос. Однако приземление на пересеченной местности вблизи полосатых трещин, из которых исходят шлейфы, считается очень рискованным (см. рис. 2), поэтому зонд, который приземляется на безопасном расстоянии от трещины и плавится во внутреннюю стена для анализа материала шлейфа на месте.

(Встроенные ссылки удалены для возможности цитирования, см. статью для получения более подробной информации)

Это упрощает общение: только закапывание на небольшое расстояние и не покидание туннеля делает привязь вполне разумной. В этом предложении трос будет передавать как связь от зонда, так и питание зонда, что также упрощает конструкцию, поскольку требуется только один источник питания вместо источника питания для базовой станции и отдельного источника питания для зонда.

Это может быть связано с использованием зонда в Антарктике, но это указывает на то, что они запланировали достаточно большие расстояния (хотя и не в масштабах, необходимых для полного прохождения 30-40 км шельфового ледника над ожидаемым жидким вода):

Для большей глубины в несколько сотен метров кабель может быть упакован в отдельные контейнеры (каждый из которых содержит несколько десятков метров кабеля), которые добавляются к IceMole.

В южном полярном регионе толщина льда больше 5 км nasa.gov/feature/jpl/…

Хотя я и многие другие авторы исследования Энцелада 2007 года хотели бы, чтобы такая миссия состоялась, это кажется маловероятным в ближайшем будущем. Первая проблема заключается в том, что Энцелад вращается вокруг Сатурна всего на четыре радиуса, поэтому находится в очень глубоком гравитационном колодце. Во-вторых, если предположить, что орбита зонда находится в париапсисе на Энцеладе, а в апоцентре на Титане, относительная скорость при прохождении мимо Энцелада будет около 4 км/сек.

Расстояние до системы Сатурна по сравнению с Юпитером и глубоким гравитационным колодцем означает гораздо больше топлива и гравитации, что приводит к большему количеству долларов. Расстояние и количество гравитационных содействий также делают прибытие на Сатурн примерно через десять лет после запуска, что дольше, чем номинальный срок службы многих компонентов. Основное преимущество по сравнению с Европой заключается в том, что Энцелад выбрасывает образцы своего (предполагаемого) океана в космос. Большая относительная скорость орбитального аппарата относительно поверхности Энцелада ограничивает массу, которую можно замедлить настолько, чтобы выдержать посадку (с использованием твердотопливного ракетного двигателя серии ATK STAR).

Мне было интересно прочитать об IceMole, упомянутом в ответе 1227joe. Однако мне кажется, что было бы очень сложно включить его в миссию на Энцеладе. Требуемая мощность для предлагаемого EnEx-IceMole составляет порядка 10 кВт. Солнечный поток на Сатурне составляет всего 1,1% от земного, а РИТЭГи (радиоизотопные термоэлектрические генераторы), подобные тем, которые используются на «Кассини» и «Новых горизонтах», выдают лишь немногим более 200 Вт каждый.

Основными способами, предложенными для поиска биомаркеров (или самой жизни), было взятие проб выделений из полос тигра с орбиты или зарытых в снег прямо под поверхностью с помощью бура на посадочном модуле. Поскольку глубокого бурения не будет, единственная связь будет в пакетах данных с посадочного модуля, когда зонд будет проходить мимо, которые в конечном итоге будут переданы на Землю.

Наконец, была предложена еще одна миссия, TANDEM, которая изначально планировалась для изучения Титана и Энцелада (отсюда и название). Тем не менее, это превратилось в первую очередь в миссию Титана с, возможно, некоторыми облетами Энцелада. Самым крутым в этой миссии был предлагаемый Монгольфьер с ядерным двигателем, который будет парить над поверхностью Титана! Предложение было отклонено в 2009 году, когда в качестве основного проекта была выбрана (гораздо менее дорогая) миссия Юпитер/Европа.

Ссылка на окончательный отчет об исследовании Энцелада (спасибо TildalWave):
www.lpi.usra.edu/opag/Enceladus_Public_Report.pdf

ESA/NASA предложила миссию TANDEM:
http://sci.esa.int/tandem-tssm/44033-tssm-nasa-esa-joint-summary-report/

@uhoh, я сказал, что это значение, которое я помню. Однако теперь я помню, что единицами измерения были км/сек, а не км/час (я исправил свой ответ). Орбитальные расчеты были сделаны кем-то другим. Однако мне нужно было придумать, как с такой скоростью можно замедлить посадочный модуль с твердотопливным двигателем STAR. Я не читал отчет с 2007 года, но посмотрю его, чтобы увидеть, указана ли скорость, которую я помню.
@ Угу, я просмотрел отчет. Раньше у меня была память, я просто не помню, где я ее оставил. Ты прав. Для описанной мною орбиты относительная скорость составляет около 4 км/сек. 7 км/сек были для одного пролета (см. стр. 2-34).
Как будет общаться роющий под льдом зонд Энцелада?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v