Чуть больше недели назад представители NASA и Европейского космического агентства рассказали о новой захватывающей миссии по поиску внеземной жизни — Joint Europa Mission. В этот раз исследователи планируют отправить космические аппараты к Европе, одному из спутников Юпитера. Несмотря на то, что всего у этой планеты 67 лун, Европа по-настоящему уникальна. Ее главная особенность — подповерхностный океан, который спрятан под толстой коркой льда и может быть пригоден для существования живых организмов.
Именно для исследования этих неизвестных вод инженеры проекта SIMPLE создали автономную субмарину ARTEMIS. В 2015 году она прошла первые испытания в Антарктиде и их результаты были признаны более чем успешными. Подлодка длиной около 4,5 метров и весом 1300 килограммов способна погружаться на глубину около километра. На ее борту установлены научные приборы, которые позволят изучить состав воды и льда, а также найти в них возможные следы жизни. Кроме того, ARTEMIS будет снимать свое путешествие на видео, используя встроенную HD-камеру.
Тем не менее, возникает закономерный вопрос: как ученые планируют доставить такую «крошку» к Европе? Это планируется решить в будущем. Текущая версия подлодки была изготовлена из стандартных деталей, и главной ее задачей была проверка систем автономной навигации и сбора образцов. Когда дело дойдет до полета в космос, все детали будут изготовлены на заказ, и следует ожидать, что субмарина потеряет в весе.
Другая проблема, с которой столкнутся исследователи, — это погодные условия на спутнике Юпитера. Снег в мае — мелочи, по сравнению с тем, что происходит на Европе. Во-первых, поверхностная температура небесного тела никогда не поднимается выше -126°C. Во-вторых, у спутника очень разреженная атмосфера и, значит, спустить субмарину на парашюте не получится. Ну и в-третьих, толщина ледяной корки, под которой спрятан океан, может достигать 25 километров. Это примерно три Эвереста в высоту.
Ученые придумали изящное решение. Чтобы ARTEMIS смогла добраться до жидкого океана через толстый слой льда, инженеры разрабатывают автономного криобота SPINDLE. По сути дела, он представляет собой гигантский «паяльник» с ядерной энергоустановкой внутри, который доставит субмарину до пункта назначения, расплавив лед под собой с помощью мощных лазеров. Его ранний прототип VALKYRIE уже сделал два успешных путешествия в ледник Аляски по подобной технологии.
Максимальная скорость движения SPINDLE — 21 метр в час, то есть погружение может занять около двух месяцев при условии, что машина будет работать беспрерывно (что маловероятно). Однако это не самое страшное, хотя и легкой задачей такое путешествие тоже не назовешь. Есть большой риск, что по мере того, как «паяльник» будет погружаться в холодную кору Европы, скважина начнет постепенно замерзать сверху. Это создает очень большую трудность, так как информация, которую надо как-то передать на Землю, просто не сможет пройти через толщу льда. А значит, миссия окажется бесполезной.
Поэтому криобот SPINDLE, скорее всего, будет устанавливать на своем пути «буйки»-радиоприемники. Несмотря на то, что они тоже со временем вмерзнут в лед, они будут находиться достаточно близко друг к другу, чтобы радиосигнал мог прыгать от одного датчика к другому до тех пор, пока не достигнет поверхности. Там его примет зонд, вращающийся вокруг Европы, и передаст обратно на Землю.
Достигнув жидкой воды, «паяльник», который, очевидно, будет служить базой для подлодки, сразу выпустит автономную субмарину. Она должна быть полностью самостоятельной, потому что временная задержка между Юпитером и Землей составляет полчаса минимум, а это значит, что команды из земных центров управления будут приходить с опозданием (в то время как подлодка будет уже в воде). Поэтому инженеры работают над специальной навигационной системой, которая позволит ARTEMIS спокойно двигаться под ледяным «потолком» и собирать образцы воды и окружающего льда.
Так как радиоволны, используемые для традиционной связи, плохо распространяются в воде, у субмарины не будет доступа к стандартному способу коммуникации или GPS-спутникам. Чтобы обойти это ограничение, команда проекта решила использовать гироскоп (прибор, который реагирует на изменение ориентации тела в пространстве) и устройство, которое позволяет измерить скорость судна относительно ледяной поверхности с помощью эффекта Доплера. В целом, этот метод навигации работает хорошо, однако из-за того, что подлодка все равно будет дрейфовать в океане, мелких ошибок не избежать.
Может случиться так, что ARTEMIS вернется только в радиус одного километра от точки старта — маленькой лунки в гигантском ледяном пласте. И вот здесь вступит в действие вторая часть навигационной системы субмарины: акустический маяк на док-станции подлодки, который позволит судну подплыть к ней на расстояние 5-10 метров. Оттуда ARTEMIS сможет «разглядеть» белую световую панель, закрепленную на базе, и подплыть к ней, используя алгоритмы машинного зрения.
Сейчас исследователи еще обрабатывают данные, собранные в ходе миссии в Антарктиде. Есть еще много технических задач, которые необходимо решить, прежде чем эта фантастическая экспедиция станет реальностью. Самый последний проект NASA по созданию спускаемого аппарата для отправки на Европу (Europa lander) пока что находится лишь на ранней стадии разработки, так что даже если NASA и Европейское космическое агентство сразу приступят к активным действиям, вряд ли стоит ожидать запуска аппаратов к спутнику Юпитера раньше конца 2020-х годов.
Тем не менее, приятно думать, что через 10-20 лет мы сможем бороздить не только океан Земли, но и другого небесного тела. Более того, ученые предполагают, что «затерянные» воды есть не только на Европе, но и на другом спутнике Юпитера, Ганимеде, а также на спутниках Сатурна и Нептуна, и даже, возможно, на самом Плутоне. Все это, конечно, пока лишь в теории (хотя некоторые доказательства звучат очень убедительно), но однажды человечество сможет отправить субмарины и туда. И кто знает, в каком из этих таинственных океанов скрываются неизвестные нам формы жизни?
Фото: NASA
Шведские ученые создали самую быструю в мире камеру под названием FRAME. Если быть точнее, так называется сама технология работы устройства. Аппарат снимает со скоростью пять триллионов кадров в секунду. Для сравнения: скоростная съемка, которую обычно используют при создании кинофильмов, составляет около 10 000 кадров в секунду. Существует, конечно, и более продвинутая сверхскоростная съемка, при которой используется волоконная оптика, но и ей далеко до нового изобретения шведов.
Благодаря такой камере мы сможем увидеть процессы, которые раньше оставались в тени. Например, ученые уже сняли момент прохождения света через расстояние, которое занимает лист бумаги в толщину. То есть теперь мы можем разложить на кадры момент времени, равный одной триллионной доли секунды.
Как же удалось достичь таких результатов? Вместо световой вспышки работу выполняет лазерная: именно эта технология позволяет несколько закодированных изображений слить в единый кадр. И, как вы увидели на видео, впоследствии их можно снова разделить на составляющие.
Благодаря такой камере мы сможем подробно рассмотреть такие процессы, как химические реакции, активность мозга у животных и различные взрывы. Раньше мы могли визуализировать все эти события только одним способом: фотографировать неподвижные изображения, а затем сопоставлять их. Однако маловероятно, что при таком подходе изображения процесса получались идентичными.
Изобретение такой камеры имеет огромное значение не только для естественных наук, но и для промышленности. А массовому покупателю устройство станет доступно в течение двух лет.
Фото: petapixel.com
Источник: https://storia.me/ru/@kristina.kirsten/nauka-i-tekhnologii-3hnlal/v-antarktide-testiruyut-submarinu-dlya-poiska-vnezemnoi-zhizni-tdjz3
