НАСА рассматривает план высадки субмарины на Титане

  • 19 марта 2015
Погружаемый аппарат Правообладатель иллюстрации NASA
Image caption Погружаемый аппарат сможет исследовать дно для выяснения истории климата Титана

Американское аэрокосмическое агентство НАСА рассматривает возможность высадки на поверхности спутника Сатурна Титана уникального погружаемого аппарата.

Этот план, который пока носит предварительный характер, финансируется отделом НАСА по концептуальным инновациям, созданным для рассмотрения необычных и даже фантастических проектов.

Моря Титана состоят не из воды, как на Земле, а из сложных углеводородов типа метана и этана, которые в условиях низких температур существуют в жидком виде.

Доктор Ральф Лоренц, являющийся инициатором проекта, сделал доклад о нем на проходящей в Техасе конференции планетологов и селенологов.

Беспилотные погружаемые аппараты широко используются ныне военными, океанологами и при разведке шельфовых залежей. Поэтому у разработчиков имеется достаточный опыт для создания аппарата, который будет доставлен на Титан.

Одним из самых удивительных аспектов обсуждаемого плана является предложение использовать для доставки аппарата к Титану уже существующий военный корабль многократного использования X-37B, который был создан по заказу Пентагона и недавно прошел серию испытаний.

Способы посадки

Погружаемый аппарат будет размещен в грузовом отсеке этого непилотируемого корабля. Выйдя на орбиту вокруг Титана, корабль сможет снизиться и войти в плотную атмосферу.

Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption Непилотируемый военный шаттл X-37B может стать средством доставки аппарата к Титану

Погружаемый аппарат может быть доставлен на поверхность двумя способами. Корабль X-37B может в полете открыть створки люка грузового отсека и катапультировать погружаемый аппарат, который с помощью парашютов опустится на жидкую поверхность.

Такой метод доставки к цели тяжелых авиабомб использовался в американской авиации.

Возможна и непосредственная посадка корабля на поверхность Титана с последующей высадкой погружаемого аппарата.

Титан давно привлекает внимание ученых своей необычной атмосферой. В 2005 году на его поверхность опустился европейский спускаемый аппарат "Гюйгенс", который сделал серию снимков и прислал ценную информацию об условиях на поверхности спутника Сатурна.

НАСА предлагала осуществить другой проект по исследованию океанов Титана, который получил обозначение TiME (Titan Mare Explorer), в разработке которого участвовал Ральф Лоренц.

Моря Титана

В рамках этого проекта планировалось осуществить высадку на Титане плавающей платформы, которая передавала бы на Землю данные об условиях на поверхности метанового моря.

Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption Поверхность Титана в районе северного полюса изобилует озерами и морями

Этот проект стал одним из трех финалистов на конкурсе НАСА, но в конце концов проиграл предложению новой марсианской миссии под названием InSight. Новое предложение объединяет некоторые из задач, которые должна была решать миссия TiME, с другими, которые по силу только погружаемому роботу.

Ученым известно, что вдоль береговой линии на Титане лежит осадочный слой, оставленный испарившимися жидкими углеводородами; это указывает на резкие колебания уровня моря.

Изменения орбиты Титана приводят к тому, что жидкие компоненты его атмосферы каждые 30 тысяч лет перемещаются с одного полюса на другой. В настоящее время они сконцентрированы в полярных северных районах спутника.

Погружаемый аппарат мог бы заняться исследованием дна мелких морей Титана, которое, по предположению некоторых планетологов, представляет собой гигантский древний метеоритный кратер.

Ученые также высказывают догадки о наличии в океане Титана стратификации слоев - подобно тому, что наблюдается в Черном море, где под поверхностным слоем расположены слои более соленой воды с высоким содержанием сероводорода.

Связь с Землей

Подобно этому, в океанах Титана могут существовать более плотные и соленые слои, а на поверхности жидкие углеводороды могут быть более насыщенными азотом, чем на глубине. Ученым было бы интересно узнать больше о динамике смешивания таких слоев под воздействием ветра и приливных сил.

Правообладатель иллюстрации NASA
Image caption Северные районы Титана образованы озерами из жидких углеводородов

Пока разработчики не определили набор приборов, которые мог бы нести погружаемый аппарат. Но очевидными кандидатами являются сонар, видеокамера и система забора проб с грунта.

Связь с Землей важна для успеха этой экспедиции. Проект TiME предусматривал прямую передачу данных, так как северный полюс Титана в течение текущего десятилетия ориентирован в сторону Земли.

Но с приближением конца десятилетия Земля смещается все ниже и ниже к горизонту Титана, что затрудняет прямую связь. Поэтому новая экспедиция планируется на 2040 год, когда наклон орбиты Титана снова станет благоприятным.

Однако возможен и другой вариант - высадка аппарата может осуществляться с орбитального блока, который останется на орбите вокруг Титана и будет транслировать на Землю сигналы с его поверхности. Однако такой вариант ведет к значительному удорожанию всего проекта.

Энергосистема

Другим решающим фактором успеха всей затеи является энергетическая вооруженность такого аппарата. Солнечные батареи по очевидным причинам использовать на нем невозможно, поэтому для энергоснабжения должен применяться изотопный источник энергии, который обычно использует для выработки электричества тепло, выделяемое при полураспаде плутония-238. Однако в США производство этого изотопа прекращено еще в 1980-е годы, и его запасы заканчиваются, что является серьезной проблемой для разработчиков.

Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption Плавающая платформа проекта TiME

Проект TiME предполагал использование новой энергосистемы под названием "радиоизотопный генератор Стирлинга", которые обеспечивал наиболее эффективное использование остающихся запасов плутония-238.

Однако его разработка сталкивалась с задержками, и проект был в конце концов заморожен в 2013 году, когда в США снова началось производство плутония.

"Если бы проект TiME был принят, запуск состоялся бы через 13 месяцев. Его реализация была абсолютно реальна", - говорит доктор Лоренц.

По его оценке, на разработку проекта было потрачено от 5 до 10 млн долларов, однако многие разработки могут быть использованы при планировании новой миссии.

Не приходится сомневаться, что рано или поздно посадка на Титан состоится. Когда туда опустится новый земной аппарат, вполне возможно, что это будет субмарина.

Новости по теме