Почему на Европе и Энцеладе нет роботизированных миссий?

Согласно Space.com, метан в шлейфе спутника Сатурна Энцелада может быть признаком внеземной жизни , исследования показывают, что Энцелад и Европа являются двумя наиболее многообещающими телами Солнечной системы, на которых или в которых можно искать внеземную жизнь.

Почему Марсу по-прежнему уделяется так много внимания, когда у нас уже есть несколько марсоходов, вместо того, чтобы отправлять воздушные или подповерхностные марсоходы на Энцелад и Европу? С точки зрения бюджета, я считаю, что миссии будут стоить столько же, сколько и миссии на Марс, в то время как Марс довольно сухой, и исследования сосредоточены на поиске признаков жизни, которые «могли» существовать в прошлом, так почему же они заменяют миссию по поиску признаков? жизни, которые потенциально могут «существовать прямо сейчас» на Энцеладе и Европе?

По крайней мере, мне кажется, что миллиарды долларов США тратятся на бесплодную планету, а не на эти два спутника, которые могут поддерживать жизнь. Хотя тонкая атмосфера Европы состоит из кислорода .

Europa Clipper будет запущен в 2024 году: nasa.gov/press-release/…
@AlfonsoGonzalez спасибо, но это просто еще один спутник, а не надводная или подземная миссия.
@user0193 user0193 Да, я очень рад (надеюсь) будущей подводной лодке Europa.
Основная причина в том, как далеко (в дельте-V) ледяные луны от земной орбиты. Скорость поверхности Европы составляет 17,5 км/с, что в 3 раза больше, чем у поверхности Марса — 5,6 км/с. но измеренный Циолковским, он в 13,3 раза «далече». (требуется более высокое соотношение топлива в 13,3 раза). Добавьте к этому очень интересное радиационное окружение Европы (в 54000 раз больше радиации, чем в эвакуированном городе Припять, рядом с Чернобылем) делает сложной инженерной задачей.
Поиск жизни — лишь одна из многих научных целей, когда речь идет об исследовании планет и лун. ИМО, это не очень приоритетный вопрос, потому что вполне вероятно, что в нашей Солнечной системе есть жизнь только на Земле. Во всяком случае, возможность существования жизни на Энцеладе является причиной того, чтобы не отправляться туда, пока у нас не будет возможности лучше рассмотреть ее с помощью других проходящих миссий, космических телескопов и т. д.
НАСА может отправить посадочный модуль для дополнения Europa Clipper, но финансирование неизвестно en.wikipedia.org/wiki/Europa_Lander
@JeremyFriesner, вы предлагаете нам искать на Марсе, потому что это возможно (а не потому, что желательно), в то время как мы должны искать на Европе или Энцеладе?
@ user0193 ИМХО, мы должны изучить оба, но неразумно ожидать, что мы это сделаем, если / пока необходимая технология не будет доступна и не будет работать.
@CuteKItty_pleaseStopBArking Откуда вы взяли «в 54000 раз больше радиации»? Я думал, что магнитосфера Юпитера защищает Европу от солнечного ветра.
@Корнелис Юпитер сам по себе радиоактивный
@ user0193 Есть разница между радиоактивностью и радиацией. quora.com/Почему-есть-Юпитер-имеет-излучение ?

Ответы (4)

Ответ @GremlinWrangler резюмирует несколько важных моментов;

  1. Чтобы добраться с Земли до посадки маломассивного вездехода на поверхность одной из этих Лун, требуется гораздо больше ракетной техники (дельта-V), чем для посадки гораздо более тяжелого и более функционального/разнообразного зонда на поверхность Марса.
  2. Солнечная энергия там не работает, а РИТЭГов очень мало.

Давайте также рассмотрим, что

  1. Благодаря развивающейся серии марсоходов и орбитальных аппаратов, работающих на Марсе четко скоординированным образом на протяжении десятилетий, эффективность и научная отдача (отдача от доллара) миссий на Марсе продолжают расти, а также накапливается опыт интерпретации свидетельств жизни, а не поиска . для настоящих живых существ, оглядывающихся на вас.
  2. Обе эти луны имеют ледяную корку толщиной более 10 км. В некоторых местах могут быть трещины и дыры, а вода из океанов могла осесть на поверхность, замерзнуть и подвергнуться воздействию радиации, поэтому все, что в ней, скорее всего, погибло. К счастью, здесь будет полезен опыт, полученный от всех тех марсоходов, которые ищут признаки жизни , а не живых существ.
  3. Миссии, проходящие через лед и в океан, в настоящее время являются гипотетическими и проблематичными. Вам нужно много энергии, чтобы преодолеть 10 км льда, независимо от того, как вы это делаете, и если ваш космический корабль не будет абсолютно на 100% уверен в стерильности , вы можете заразить безжизненный океан или катастрофически заразить его земными организмами. Насколько мне известно, еще не задокументирована возможность того, что космический корабль может быть полностью стерилизован и при этом все еще функционировать. 1

1 примечание добавлено в доказательство: ...поэтому, если миссия должна быть выполнена, необходимо приложить усилия, чтобы свести к минимуму этот риск именно потому, что он не может быть устранен. Они могут включать дальнейшие исследования или призывы к предложениям о новых способах снижения биологически жизнеспособного загрязнения. В качестве альтернативы, это может стать камнем преткновения, и мысль «может быть, нам пока не стоит идти» может оттолкнуть этот класс миссий немного дальше.

Чтобы убедиться , что другие разделяют мое мнение о том, что полная стерилизация в настоящее время невозможна, я только что спросил:

100% уверенность невозможна и не требуется. Планируемый посадочный модуль на Европе должен иметь шанс менее 1 из 10000 заразить Европу земной жизнью (или 99,99% вероятности не заразить Европу земной жизнью).
И для этих гипотетических подводных миссий также существует проблема обратной связи с Землей через километры льда и воды.
@notovny Вы могли бы гипотетически проложить кабель длиной в несколько километров от опоры ЛЭП на поверхности до опоры передачи, оптимизированной для подводного использования, под поверхностью, но тогда вам пришлось бы разработать миссию, чтобы пролететь эти километры кабеля там, в глубине. первое место.
Связь через лед не проблема. В любом случае вам нужно выкопать / проплавить отверстие, просто проложите тонкий кабель в отверстие, чтобы снова замерзнуть. Или, возможно, еще лучше, просто передавайте через акустические сигналы (как это делают киты или сонар). Битрейт будет низким, но дальность по воде и льду может составлять сотни км. Очевидно, вы оставляете большую часть посадочного модуля с антенной и т. д. на поверхности.
@user0193 user0193 Аналогичные правила планетарной защиты применяются к марсоходам и посадочным модулям. «Абсолютно на 100% стерильно» в этом ответе неверно.
@DavidHammen В предложениях, которые я написал о стерилизации, нет абсолютно ничего неверного в том виде, в котором они написаны. Вы читаете в нем что-то, чего там нет.
@uhoh «Абсолютно на 100% стерильно» неверно. Это невозможно.
@DavidHammen Он не утверждает, что это возможно. Он говорит, что если это не стерильно, возможно заражение. А так как невозможно полностью стерилизовать посадочный модуль, вы не можете исключить возможность заражения.
@chepner, но пункт 5 uhoh открыт для интерпретации, что «полностью на 100% уверен» является требованием какого-то комитета или, по крайней мере, целью. Я склонен полагать, что такая цель никогда не ставилась НАСА или каким-либо научным комитетом. Это сводится к фразе «если вы не уверены на 100%, не делайте этого», что означает «НИКОГДА этого не делайте».
@NgPh нет, перечитывание покажет, что я этого не говорил. Но интересно, что именно туда вы пошли с ним!
@uhoh Я прочитал это так же, как и NgPh. То, что «абсолютно на 100% стерильно» не является обязательным требованием. То, что вы задали последующий вопрос, на который вы ссылались, убедительно свидетельствует о том, что это требование. То, что вы написали в комментарии, что, возможно, 99% достаточно для работы в правительстве, ясно дало понять, что вы считаете, что это должно быть требованием. Это не так. Ни одна здравомыслящая инженерная команда не подпишется под требованием 100% успеха.
@DavidHammen ничего в моем сообщении с ответом не говорит ни о каких требованиях. Вы читаете свои собственные взгляды на то, что я написал. Это не там.
@DavidHammen единственное, что я сказал в комментариях, это то, что на самом деле написано в посте, не говорит о том, что вы или кто-то другой предлагает, и то, что люди говорят, что это «предполагает», не соответствует логике . Я ничего не комментировал, кроме этого.
@uhoh, это ваше второе предложение, так как вы ищете документ, который доказывает «способность космического корабля быть абсолютно стерилизованным, но при этом все еще функциональным». Либо вы считаете, что это общепринятая цель, но пока никто не может ее достичь, либо ваш пункт 5 не должен быть частью вашего списка (трудностей для миссии по обнаружению внеземной жизни).
@NgPh Это обмен стеками. Мы не угадываем, во что могут или не могут поверить другие пользователи. Это выходит за рамки того, для чего нужны комментарии.
Вы можете добавить к своему ответу, что атмосфера Марса также помогает (нет необходимости в тормозных ракетах для удаления большей части кинетической энергии).
@NgPh Тем не менее, пункт № 5 охватывает очень стандартный и важный аспект всех миссий в дальнем космосе, как посадочных, так и орбитальных тел с небольшой атмосферой или без нее. Это не моя идея. См. этот ответ на вопрос «Почему Рассвет был помещен на орбиту, которая будет стабильной только в течение «десятилетий», и этот ответ на вопрос: не нарушают ли аварийные посадки на Марсе правила планетарной защиты?» и особенно этот ответ на вопрос «Почему Curiosity не направляется в Долину Мира?» ...
@PeterMortensen, о котором говорится в delta-v, обсуждаемом в пункте № 1, в котором я отсылаю читателей к отличному ответу GremlinWrangler, в котором это подробно рассматривается.
@uhoh, любой понимает логику более строгих правил, когда условия окружающей среды ближе к земным. Не нужно заявлять, что нам может понадобиться или нужно стремиться к «полностью 100%». Поскольку это КОСМОС, а не ПОЛИТИКА SE, минимальная строгость была бы полезна. Признать, что вы не имели в виду абсолютизм, который вы написали, было бы лучше, чем утверждать, что вам позволено смягчать слова, а другим запрещено комментировать риск неправильного толкования. Политики любят эту игру. Ученые этого не делают.
@uhoh Если буквально все, кто прочитал то, что вы написали, по вашему мнению, неправильно прочитали это, то единственное разумное толкование состоит в том, что ваша формулировка неясна.
@uhoh: Вместо того, чтобы спорить о семантике, я бы предложил обновить ваш ответ о сложности стерилизации. Вы могли бы сформулировать это более точно, как это сделал Дэвид Хаммен, и сказать, что стерилизация — это забота и бремя, возможно, даже большее, чем Марс. У каждой миссии, которую вы отправляете, есть крошечный шанс провала, поэтому может иметь смысл подождать, пока мы не будем готовы отправить «лучшие» миссии. Как любопытный любитель, у меня сложилось впечатление из вашего ответа, что достаточная стерилизация для миссии на Европу была реальной проблемой, которую мы не знаем, как решить, независимо от того, имели ли вы это в виду или нет .
TL:DR: не всегда достаточно быть технически неправильным. Впечатление, которое он производит на читателей, узнавших о проблеме в первый раз, может быть неточным, и это следует учитывать и улучшать в ответах Stack Exchange. Я думаю / надеюсь, что это то изменение, которое пытались предложить другие комментаторы, такие как @NgPh.
@NgPh Здесь уже много вопросов о жизни и смерти, политике США и международной политике, положениях, законах, правилах и этике. Нравится вам это или нет, сложные вопросы являются неотъемлемой частью космического полета; всегда были и в обозримом будущем будут. Не все задачи можно решить с помощью уравнений Циолковского и vis-viva , некоторые требуют осмысления, обсуждения и самоанализа.
Полностью зависит от вас, как вы хотите сформулировать свой ответ и какое впечатление вы хотите, чтобы он произвел на читателей. Если вы не согласны с мнением комментатора по этому вопросу и довольны им, это нормально. Я просто хотел переориентироваться на то, чтобы ваш ответ производил впечатление, которое вы хотите, наряду с фактами, а не на каком-то предмете гордости по поводу того, был ли он технически правильным или нет. Я подумал, что точка зрения Дэвида звучит разумно, и мне было интересно узнать, каковы консенсусные (?) стандарты, поэтому я сформулировал свой комментарий, предполагая, что вы согласны с ним. Я не предлагал соответствие ради него самого.
Я не пытаюсь не согласиться с вашей точкой зрения; быть осторожным в отношении заражения других миров совершенно разумно. Я не пытаюсь переиначить вашу формулировку, извините, если она в итоге была сформулирована таким образом. Честно говоря, мне просто было любопытно узнать о различных точках зрения, и после того, как предыдущие комментаторы указали на фактические стандарты стерилизации, запланированные для некоторых реальных миссий, и пытался подтвердить, намеренно ли вы не соглашаетесь, а не просто (слишком) упрощаете.
@PeterCordes Единственное, с чем я явно не согласен, это «измы» «Итак, то, что вы говорите». Я прямо не соглашался и не не соглашался с другими взглядами на заражение и стерилизацию. Это сделано по замыслу и не является недосмотром.

Вероятно, есть много ответов, но для угадывания гипотетических миссий взгляд на карты delta-V / метро , ​​подобные этой , очень информативен с точки зрения масштаба проблемы.

Если исходить из того, что выход на НОО составляет 9,4 км/с, это ракеты, которые регулярно запускаются, и они могут вывести на орбиту около 5% своей стартовой массы. Для побега с Земли требуется еще 3,41 км/с, оттуда добраться до точки перехвата Марса — еще 0,39 км/с, а поскольку на Марсе есть атмосфера, нам не нужны ракеты для большей части вывода на орбиту/посадки Дельта-V, достаточно достаточно мощного теплового щит.

Если мы хотим перехватить Юпитер, это еще 2,7 км, и, поскольку на Европе очень мало атмосферы, нам, вероятно, придется использовать ракету, чтобы погрузиться глубоко в гравитационный колодец Юпитера, а не аэродинамическое торможение, а это означает, что для данного ускорителя мы получаем гораздо меньшую массу (возможно, как всего 5%) на орбиту Европы, поскольку мы можем добраться до Марса за ту же стоимость миссии, и нам нужны более сложные системы питания, отопления и радиосвязи для дальнейшего сокращения «полезной» полезной нагрузки.

Запланированная миссия Europa Clipper использует один из самых больших ускорителей, доступных в настоящее время, чтобы доставить 6000 кг на пути к Юпитеру, а затем сжигает около 4000 кг топлива при выходе на орбиту (используя гравитацию, чтобы получить больше полезной нагрузки, чем указано выше), с полезной нагрузкой инструментов 353 кг. . Взяв это в качестве шаблона, мы могли бы перепроектировать корабль для посадки — используя эти 353 кг, чтобы добавить шасси, больше топлива и дополнительную структуру для поддержки солнечных панелей во время посадки, но подозреваю, что мы получим отрицательную доступную массу полезной нагрузки. Или мы могли бы удалить инструменты и сделать 300-килограммовый посадочный модуль , что, безусловно, было бы возможно (аналог D/V для лунной орбиты и поверхности Луны), но он был бы питаемым от батареи и очень простым.

Чтобы добраться до Сатурна и Энцелада, требуется еще большая производительность двигателя, и это выходит за рамки того, где солнечная энергия полезна, добавляя политические издержки от запуска ядерных РИТЭГов.

Таким образом, миссии в эти места, безусловно, возможны, но полезная нагрузка будет намного меньше, чем на Марсе, и они будут больше похожи на « Гюйгенс» с точки зрения доставки пары изображений и некоторой базовой химии в течение ограниченного периода времени, чем то, что мы получаем на Марсе. Конечно, это не было бы осмысленным поиском жизни, и не намного лучше, чем собрали орбитальные зонды.

Таким образом, на сегодняшний день за определенную сумму денег было получено больше прибыли от доставления сложного корабля на Марс, чем более простого корабля к внешним лунам. По мере того, как Марс становится лучше изученным, это меняется, поэтому прогресс в Europa Clipper, который на одном этапе, по-видимому, включал посадочный модуль по цене, равной стоимости всей марсианской миссии .

правдоподобно ли аэродинамическое торможение на Юпитере, чтобы достичь Европы, или слишком велик риск либо слишком глубоко погрузиться случайно, либо промахнуться и улететь в дальний космос?
Аэродинамическое торможение на Юпитере, вероятно, возможно с точки зрения физики, но очень высокий уровень радиации на низкой орбите, по-видимому, сдерживает все зонды на сегодняшний день, включая Juno, у которого был бы гораздо более простой профиль миссии, если бы он это сделал. Обратите внимание, что для высокоэнергетического аэродинамического торможения на орбите вам необходимо иметь возможность разместить солнечные панели/антенны и т. д., а затем надежно их развернуть.
«Очень высокий уровень радиации на низкой орбите, по-видимому, сдерживал все зонды на сегодняшний день». Разве это не могло быть использовано как метод торможения сам по себе? Либо собирать сильные магнитные поля для питания ионного двигателя или что-то в этом роде, либо отталкивать само магнитное поле?
@ nick012000 возможно, вы что-то там понимаете, но тестирование на LEO показало, что это сложно en.wikipedia.org/wiki/STS-75 и en.wikipedia.org/wiki/Space_tether
Читая это, я задаюсь вопросом, почему такие композиты, как кевлар и углеродное волокно, до сих пор не решили проблемы веса, устойчивости и долговечности пусковой установки. Сплавы на основе алюминия, возможно, ограничивают прогресс.
Текущая сметная стоимость миссий Europa Clipper и Perseverance составляет 4,25 б я л л я о н а н д 2,75 млрд соответственно.
Конечно, для более массивного зонда было бы разумно использовать несколько запусков и собрать его на низкой околоземной орбите. Но запуски стоят денег, РИТЭГи стоят денег, создание зонда стоит денег, оплата научных и инженерных команд стоит денег... Похоже, что никто не заинтересован в том, чтобы тратить столько собственных денег, и Конгресс (или кто-то еще бюджетные ассигнования для ЕС), похоже, не заинтересованы в том, чтобы тратить столько налоговых денег.
@ user0193 космические агентства очень тщательно изучают такие вещи, особенно все, что может сэкономить массу, и почти всегда есть веская причина для «почему бы им просто не...». Кевлар и углепластик используются в некоторых космических приложениях, но с любым материалом есть множество других соображений, помимо массы. Например, пластмассы имеют тенденцию вызывать проблемы с дегазацией .
@leftaroundabout: Пластмассы также могут стать хрупкими при температурах ниже нормальных для Земли. Это также может быть проблемой с некоторыми металлами и сплавами, но предположительно материалы, используемые в космических кораблях, предназначенных для работы в условиях низких температур, были протестированы.
И обратите внимание, что миссия Europa Clipper на самом деле не отправится на Европу — там нет необходимой дельта-V. Он направляется к Юпитеру, где совершит облет Европы, он никогда не выйдет на орбиту Европы.

Мотив исследования Энцелада и Европы отличается от мотива исследования Марса. Основным мотивом исследования двух лун является возможность обнаружения независимого экземпляра жизни, в то время как исследование Марса также включает сбор информации для вероятной будущей колонизации людьми.

Из трех миров Энцелад является самым сложным, потому что Сатурн действительно большой (массивный), а орбита Энцелада находится на расстоянии чуть более четырех радиусов Сатурна, поэтому он находится в чрезвычайно глубоком гравитационном колодце. Мы провели исследование возможной флагманской миссии на Энцеледе в 2009 году (1). Хотя с тех пор об Энцеладе было обнаружено больше, я считаю, что Отчет об Энцеладе по-прежнему является наиболее подробным исследованием основ реальной миссии.

Чтобы сэкономить достаточно топлива, чтобы спуститься к Энцеладу после того, как мы достигли Сатурна, нам пришлось принять несколько гравитационных содействий, поэтому мы не достигнем Энцелада примерно через 10 лет (фактические данные в ссылке 1) и среднее время безотказной работы (среднее время до отказа). ) по многим предметам полетов не тарифицируется более 10 лет. В разделе 3.1.1.1 отчета обсуждаются некоторые препятствия, которые необходимо преодолеть для такой миссии.

Итак, если вы спросите: «Если поиск второго экземпляра жизни так важен, почему мы планируем прямо сейчас несколько миссий на Европу и ни одной на Энцелад?». Ответ таков: добраться до Энцелада намного сложнее (и дороже).

(1) https://www.lpi.usra.edu/opag/Enceladus_Public_Report.pdf

По сути: научитесь ходить, прежде чем пытаться бежать.
То, что в исследовании Марса есть человеческий предшественник, очень важно. Мы никогда не собираемся отправлять людей на Европу из-за проблем с дельта-V и радиацией, и, вероятно, не на Энцелад из-за еще более серьезных проблем с дельта-V.
so wouldn't reach Enceladus until about 10 years laterэто действительно делает меня неудовлетворенным, поскольку мы, возможно, не увидим миссию спускаемого аппарата на Энцелад в ближайшее время или, возможно, никогда в нашей жизни. Я надеюсь, что Европу изучат с помощью надводных/подводных посадочных модулей.
@ user0193 Недра? Для бурения 2 км антарктического льда требуется огромное количество оборудования и топлива, а также большое количество людей для наблюдения за буровыми работами в режиме реального времени. Подземные операции на Европе и Энцеладе на данный момент — чистая научная фантастика.
@DavidHammen да, имеет смысл. Предполагая, что нам придется бурить, возможно, мы увидим другие инновационные решения, такие как таяние льда в точке входа вместо бурения, но тогда проблема будет заключаться в том, чтобы робот работал при температуре -225 градусов по Фаренгейту!
Разве Марс не самый похожий на Землю объект в Солнечной системе? В любом случае, как Энцелад или Европа являются «планетами», могут ли они поддерживать жизнь?
@DavidHammen нашел это видео запланированного спускаемого аппарата России на Ганимед вместо Европы к 2026 году! Совет: включите субтитры и используйте автоперевод с русского на английский

Это поздний ответ, но...

С точки зрения бюджета, я считаю, что миссии будут стоить столько же, сколько и марсианские.

Вы сильно недооценили стоимость посадочного модуля на Европе. Увеличенная дельта V, необходимая только для того, чтобы добраться до Европы и приземлиться на ней, значительно увеличивает стоимость миссии посадочного модуля на Европу по сравнению с миссией посадочного модуля на Марс. Усиленная радиационная защита, необходимая для обеспечения жизнеспособности посадочного модуля на Европе, еще больше увеличивает стоимость.

А еще есть планетарная защита. Если текущее значение заполнителя, равное одному из десяти тысяч шансов заразить Европу земной жизнью, останется неизменным, это еще больше увеличит затраты. Это потребует, чтобы Лаборатория реактивного движения и стартовый комплекс модернизировали свои чистые помещения класса 10000 на порядки. Чистое помещение класса 10 000 означает, что на кубический фут воздуха приходится до 10 000 мельчайших частиц, включая бактериальные споры. Хотя это представляет собой уменьшение количества частиц пыли в комнатном воздухе на два порядка, это означает, что последняя миссия марсохода, вероятно, принесла на Марс полмиллиона бактериальных спор.

Еще одним фактором является рельеф. Мы еще не знаем, благоприятна ли местность Европы для спускаемых аппаратов, не говоря уже о том, что она благоприятна для прыгунов или марсоходов. Некоторые предполагают, что Европа покрыта ледяными шипами. Трехметровый ледяной шип не будет виден на доступных в настоящее время изображениях Европы. Нам нужны более качественные изображения Европы, прежде чем мы даже подумаем о том, чтобы отправить на Европу посадочный модуль, прыгун или вездеход.

most recent Mars rover mission probably brought half a million bacterial spores to Marsпросто интересно, а разве эти бактерии не умирают в вакууме, космическом излучении во время 6-месячного путешествия на Марс? Недавно я обнаружил, что русские должны отправить посадочный модуль к Ганимеду к 2026 году, который является еще одним спутником Юпитера, что заставляет меня задуматься, что там, возможно, эти бактерии могут вымереть в суровых условиях, в другом ответе здесь упоминалось, что для достижения этого потребуется 10 лет, возможно, само путешествие можно было бы считать процессом стерилизации..
Я также нашел эту ссылку на ваше заявление о ледяных шипах.
@ user0193 Было обнаружено, что тихоходки жизнеспособны после многих лет пребывания в космосе, а тихоходки - слабаки по сравнению со спорами некоторых бактерий.
Почему на Европе и Энцеладе нет роботизированных миссий?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v