Частные космические компании замахнулись на межпланетные перелеты. Автор очередного дерзкого проекта мечтает продырявить спутник Юпитера — Европу. Специалисты рассказали подробности миссии. а также объяснили, почему выбран такой хитрый способ прокалывания ледяного щита и что получится, если действовать более эффективным способом.

Частный космос

Первый полет к Международной космической станции корабля Dragon 22 мая окончательно проложил частным компаниям дорогу в космос. транспортный корабль, разработанный по заказу NASA компанией SpaceX, должен заменить отправленные на пенсию шаттлы. И вполне возможно, что это не единственный частный проект, который завершится успехом. Идеи использовать в тех или иных космических проектах разработки отдельных коммерческих фирм все чаще звучат в США. В номере 10 (12) «Детали мира» писали про инициативу американских энтузиастов космоса добывать в интересах землян руду на астероидах. А полгода назад в США был предложен проект по отправке к титану (спутнику Сатурна) исследовательского аэроплана с ядерной энергетической установкой. к некоторым подобным проектам в NASA относятся со всей серьезностью: ведь пример с кораблем Dragon показал, что значительно эффективнее вкладывать деньги в оригинальные частные космические стартапы, чем продолжать кормить закостенелые компании-мастодонты американской космической индустрии.

Полет в Европу

С одним из таких оригинальных проектов на прошедшей в апреле в Атланте конференции по астробиологии выступил американский изобретатель Билл Стоун (Bill Stone). Инженеры его частной исследовательской компании Stone Aerospace разрабаты ва ют ун и кальны й проект робота, который сможет в одиночку исследовать ледяные спутники планет-гигантов. пока главной целью для него выступает европа — наименьший из галилеевых спутников Юпитера.

Европа — один из самых интересных спутников в Солнечной системе — давно привлекает ученых. Считается, что твердая поверхность спутника полностью покрыта слоем воды толщиной до 100 километров, частью в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10-30 километров. Многие ученые верят, что приливное воздействие Юпитера и трещины в коре, пропускающие кислород, вполне могут позволить различным формам жизни существовать в этом подледном океане.

Оптоволоконный лазер

По мнению разработчиков, их детище уже сегодня может исследовать подледные озера Антарктиды, а в будущем — самостоятельно покорять ледяные спутники планет Солнечной системы. В основе инновации лежит идея создать пенетратор, способный топить лед при помощи сверхмощного инфракрасного лазера, что позволит ему опускаться все дальше и дальше в глубь ледяной корки. «Наша цель на ближайшие три года — использовать пятикиловаттный лазер, чтобы продвинуть наш криобот на глубину до 250 метров. Все данные указывают на то, что нет ничего, что могло бы нам помешать. Но, с моей точки зрения, все это — детские игры по сравнению с тем, на что мы способны», — заявил Билл Стоун.

Однако многокилометровая корка льда, скрывающая океан, — самая трудная преграда для его изучения. Чтобы пробурить или проплавить лед, требуется огромная тепловая мощность. Солнечные панели маломощны и не смогут работать подо льдом, а электрические аккумуляторы долго не протянут. Поэтому Стоун предложил оставить на поверхности спутника энергетическую станцию (например, атомный мини-реактор), которая будет создавать лазерный пучок, и связать ее тонким оптоволоконным кабелем с зондом-пенетратором. По задумке создателей, зонд будет разматывать многокилометровый кабель, плавить лед и достигнет наконец подледного океана. Там он сможет проводить научные исследования, собирать образцы окружающей среды. Закончив исследования, зонд примется плавить путь наверх, запечатывая за собой проделанное отверстие.

«Всем великим идеям необходимы фундаментальные основы. Каких-нибудь десять лет назад фундаментальных основ для этого проекта просто не существовало», — заявил эксперт в области оптики, главный разработчик проекта Барт Хоган (Bart Hogan). По утверждению авторов проекта, им удалось собрать воедино новейшие разработки из совершенно разных областей науки и техники, в которых ученые зачастую даже не догадываются об успехах и достижениях своих коллег. «Как если бы все они занимались улучшением линз для производства очков, и кто-то бы сказал: «Стойте, а давайте соберем эти линзы вместе и построим телескоп?», — пояснил Хоган.

Стоун задумался над возможностью передачи энергии при помощи лазера и оптоволокна, работая с другим свои детищем — антарктическим подледным аппаратом ENDURANCE. Несмотря на то, что плавать в подледном озере робот должен был автономно, ученые следили за тем, как он принимает решения в сложных ситуациях посредством оптического кабеля тоньше человеческого волоса (инженеры называли это контролируемой автономностью). Тогда же Стоун и задумался над тем, лазерное излучение какой мощности может передавать оптическое волокно: «Это был тот случай, когда в голове пронеслись сразу несколько мыслей. Мы посылали фотоны через эти кабели, и я задался вопросом, как много фотонов мы можем пропустить». Ответ был — много.

Лететь или не лететь

Как бы то ни было, специалистам ясно, что в ближайшие годы никакая экспедиция на Европу не полетит. «Мы просто не знаем, годится ли поверхность спутника для посадки спускаемого аппарата и есть ли там необходимые для посадки ровные места», — пояснил роберт паппалардо, руководитель группы изучения Европы из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в пасадене. по его словам, недавно группа исследователей «выразила серьезные опасения» по поводу любой спускаемой миссии на этот спутник, пока его не пролетит и детально не исследует орбитальный или пролетающий зонд. «У нас есть несколько снимков Европы с разрешением шесть метров на пиксель, но этого недостаточно, чтобы что-то сказать. А Энцелад (спутник Сатурна) на снимках с разрешением четыре метра выглядит как местность с жуткими валунами», — добавил специалист.

Коллеги Стоуна пока не пояснили, как будут решать некоторые технические проблемы, которые непременно встанут перед миссией. По приблизительным оценкам, для генерации одного ватта лазерного излучения электрическая станция, стоящая на поверхности, должна генерировать около ста ватт электроэнергии. А если это будет радиоизотопный источник (такой, как РИТЭГи, применяемые в межпланетных миссиях), то он начнет производить около трех киловатт тепла. Не дать такой «электроплитке» самой проплавить европейский лед — отдельная техническая задача.

Как проплавить ледник

Стоун уверен, что передача большой мощности по оптоволокну в будущем сможет двигать большие аппараты и на Земле, и в космосе. И в NASA не считают его идеи бредовыми. Пока на полевые испытания прототипа NASA выделило четыре миллиона долларов. В 2013 году инженеры намерены испытать его на леднике Матану-ска на Аляске. А осенью 2014 года прототипу предстоит проплавить лед на глубину 200 метров на леднике в Гренландии.

Вячеслав Турышев из Группы релятивистской астрофизики JPL в NASA, не понаслышке знакомый с проблемами организации межпланетных миссий, смотрит на затею Стоуна с большим оптимизмом. Он пояснил в интервью «Деталям мира», почему такой способ плавки льда лучше, чем более эффективные. Например, чем схема, в которой лед плавится непосредственно теплом от радиоактивного источника. «В коллимированном источнике энергии, который бы не плавил все на своем пути, есть смысл, — подчеркнул Турышев. — Если вы греете лед каким-то радиоизотопным источником, который будет излучать тепло во все стороны, на 4п радиан, то он опустится и вы его больше никогда не увидите. Если вертикальный прожиг лазером будет работать, возможно, это станет единственным способом пробурить лед. Надо лишь посчитать энергозатраты и оценить реалистичность».

По словам Турышева, частные компании сейчас становятся важными партнерами глобальных космических агентств в США и по всему миру. «Таких компаний очень много, ни одна из экспедиций NASA сейчас не обходится без вклада от малых компаний, специализирующихся на конкретных инструментах. И это уже существующая практика», — добавил он.