Вчені пропонують створити ядерний бур для пошуку життя на супутнику Юпітера

Вчені з Іллінойського університету представили концепт атомного тунельного бура для дослідження світу Європи – супутника Юпітера. Покрита товстим шаром льоду місяць газового гіганта вже довгий час приваблює вчених з усього світу. Багато дослідників впевнені, що під крижаною шапкою супутника ховається величезний океан, в якому може існувати життя. Складність дослідження Європи як раз і полягає в цій самій крижаній поверхні, яка хоч і захищає від космічної радіації глибинний світ, але в той же час створює нездоланний бар'єр для дослідників – не дозволяє поглянути на те, що ж насправді під нею знаходиться.

На думку вчених, пробитися крізь крижану шкаралупу Європи і досліджувати її підлідний світ допомогли б спеціалізовані зонди, оснащені відповідним обладнанням та науковими інструментами. Одним з таких учених є Ендрю Домбард з Іллінойського університету. Його наукова група, що працює з NASA, представила на останньому зборах Американського геофізичного союзу концепт «туннельбота» з ядерною установкою, який, на їхню думку, міг би допомогти з'ясувати, чи є життя на місяці Юпітера.

«Кожен раз, коли пропонуєш щось нове, тобі завжди задають один і той же питання: ви дійсно зможете це зробити? Ми думаємо, що це можливо», — коментує Домбард.

Слід відразу відзначити, що представлений концепт створений з урахуванням того, що до моменту, коли «туннельбот» буде готовий до свого запуску, на Європі вже буде перебувати зведена або відправлена туди автоматична станція, розрахована як мінімум на трирічний термін експлуатації. Навіщо ця станція буде сказано трохи нижче. Але якщо забігти наперед, слід сказати, що в планах NASA такої станції поки немає.

На даний момент єдиною відомою запланованої місією NASA до Європи є відправка орбітального зонда до крижаного супутника. Більш того, навіть якщо в розрахунок прийняти раніше озвучений концепт посадкового модуля Europa Lander, то допомогти в описуваної сьогодні місії він не зможе. Згідно з раніше озвученими розрахунками, NASA сподівається, що модуль Europa Lander у кращому випадку зможе пропрацювати на поверхні Європи протягом трьох тижнів.

Навіть якщо відкинути питання станції, при проектуванні концепту вченим довелося врахувати і вирішити безліч критичних аспектів. Одним з них, наприклад, є рішення завдання зі збору зразків твердого льоду під час занурення для його подальшого аналізу.

«Ми хотіли отримати можливість проводити збір і аналіз твердого льоду при зануренні зонда під поверхню. Було б набагато простіше виробляти занурення, якщо б у крижаних шарах містилася тала вода, проте в реальному поданні такого оточення ми, швидше за все, там не побачимо», — говорить Домбард.

В ідеалі, кажуть фахівці, їм би хотілося повністю контролювати процес розтоплення льоду при зануренні. В цьому випадку можна було б зробити аналіз газів, які можуть в ній міститися.

Передбачувані кути спуску тунельного зонда крізь товсту крижану кірку Європи

Ще однією проблемою, що обмежує простір креативності при розробці концепту зонда стали наші в цілому мізерні знання про європу. Наприклад, ніхто не знає наскільки товстим насправді є її крижана кірка. Іншими словами, вчені на даний момент точно не знають, який запас ходу повинен бути у тунельного бота. Може мова йде про 2 кілометрів льоду, а може і від 30-ти. В ході розробки концепту Домбард і його команда взяла до уваги ймовірне приблизне значення в 20 кілометрів крижаного шару.

Вчені також подумали і про спосіб передачі даних, що збираються на Землю, який традиційно передбачає використання радіохвиль. На думку Домбарда і його колег, такий метод може виявитися неефективним, оскільки товстий шар льоду може послабити або навіть заблокувати сигнал для передачі. Для вирішення питання вчені розробили систему ретрансляторів, які, ймовірно, будуть спускатися разом з зондом під лід за допомогою оптоволоконного кабелю і розташовуватися на відстані 5 кілометрів один від одного.

У ході роботи над концептом дослідницького зонда Домбард з командою розглянули два різних дизайну конструкції апарату. В обох випадках мова йде не тільки про узвозі, але і попутному збір наукових даних.

Схема зонда для дослідження Європи, який працює на паливних елементах

У рамках першого варіанту передбачається використання зонда з тепловими елементами, які працюють на радіоактивному плутонии. У такому вигляді буде не тільки простіше конструкція самого апарату, але і його доставка на супутник. У той же час у цього варіанту є недолік: система розтоплення льоду буде володіти низьким ККД і виробляти менше тепла. У цьому випадку загальна площа спрямованого нагріву буде помітно менше. При даній схемі діаметр зонда не повинен перевищувати 25 сантиметрів, що в свою чергу накладає обмеження на розміри використовуваного наукового обладнання для дослідження підлідного океану.

«Спроба засунути в мікрохвильовку трубу представляється досить складним завданням. У першу чергу вам необхідно переглянути конструкцію самої мікрохвильовки», — пояснює Домбард.

Схема зонда для дослідження Європи, що працює на базі ядерного реактора

Другий варіант апарату передбачає використання ядерного реактора. Віндозволить вирішити зазначені вище складності, але в той же час буде володіти і своїми недоліками. Наприклад, працюючий на базі реактора апарат зможе виробляти значно більше тепла (дозволяючи зробити зонд більш широким), але в той же час, виникають складнощі захисту реакторного палива від впливу зовнішнього космічного випромінювання. Домбард з колегами пропонують для захисту та охолодження обладнання використовувати талу воду, яка буде по ходу руху зонда закачуватися в спеціальній камері довжиною близько 5 метрів.

Все це, звичайно ж, поки що лише начерки. Мабуть, найбільш важливим питанням, що потребує вирішення, є питання реального фінансування проекту. Подібна місія може обійтися NASA в багато мільярдів доларів. Поки що таких грошей немає.

Наскільки реальним вам здається проект атомного бура для дослідження підлідного світу Європи? Обговорити цей концепт і поділитися своєю думкою ви можете .