Моря на спутнике Сатурна Титане могут исследоваться с помощью субмарины⁠⁠

Разработчики представили концепт миссии, в рамках которой предусмотрен запуск подводного аппарата к крупнейшему спутнику Сатурна, Титану, для исследования находящихся на нем морей, заполненных жидкими углеводородами.

Если проект будет одобрен и получит финансирование, то миссия будет готова к запуску в 30-х годах, и может стать основой для еще более амбиционных проектов, таких как субмарины для изучения спутников Европа и Энцелад. Об этом заявил Стивен Олесон (Steven Oleson) из Исследовательского центра Гленна НАСА.

Европа и Энцелад (спутники Юпитера и Сатурна соответственно), интересны своими огромными океанами с жидкой водой. К сожалению, толстый ледяной покров является серьезным препятствием для отправки подводного аппарата. В то же время Титан более привлекателен в этом отношении.

Таинственный и потенциально пригодный для жизни мир

Титан является второй по размеру «Луной» в Солнечной системе. Его диаметр – 5 150 км. Крупнее только спутник Юпитера Ганимед, но он больше всего на 120 км.

Но размер – не единственное, чем примечателен Титан. Это единственный объект за исключением Земли, про который известно, что на нем присутствуют открытые водоемы, заполненные жидким метаном и этаном. По площади некоторые из них превышают Великие озера в США.

Помимо этого, в толстой атмосфере спутника содержатся углеродосодержащие органические молекулы, которые необходимы для возникновения жизни. Поэтому, многие астробиологи рассматривают Титан как место, где потенциально может существовать жизнь, и живые организмы могут быть в воздухе или плавать в морях и озерах. Естественно, эти формы жизни должны сильно отличаться от земных, т. к. им приходится существовать при низких температурах и не в воде, а в жидом метане и этане. Все это дает возможность предполагать о существовать двух независимых экосистем, подводной и воздушной.

Изучение углеводородных морей?

Все, что мы знаем о Титане, было получены в ходе миссии Кассини-Гюйгенс. Запущенная межпланетная станция изучала Сатурн и его спутники в период с 2004 по 2017 года. Основная часть этой работы была проделана орбитальной станцией НАСА «Кассини Сатурн», но значительный вклад внес также спускаемый аппарат «Гюйгенс», зонд Европейского и итальянского космических агентств, который приземлился на Титане в январе 2005 года.

Сейчас НАСА работает над собственным космическим аппаратом для изучения Титана, восьмивинтовым дроном Dragonfly, запуск которого запланирован на 2026 год. Если все пойдет по плану, Dragonfly совершит посадку на Титане в 2034 году, после чего займется изучением химического состава спутника и потенциальной обитаемостью в нескольких разных местах.

Подводная лодка может стать следующим шагом в исследовании Титана. Космическое агентство пока не одобрило этот проект в качестве официальной миссии, но Олесон и его команда уже получили два гранта финансирования (на сумму 100 000 и 500 000 долларов в 2014 и 2015 годах соответственно) от программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая призвана стимулировать развитие идей и технологий.

Проект должен учитывать множество факторов. Так, хотя Титан и крупный спутник, он существенно меньше Земли. Гравитация составляет всего 14% от земной, поэтому на одинаковой глубине субмарина будет испытывать заметно меньшее давление на корпус, чем в земных условиях.

При этом субмарине придется передвигаться в иной среде. По словам Олесона, подводная лодка может довольно легко перемещаться в жидких углеводородах, к тому же, они прозрачны для радиосигналов, что позволяет поддерживать связь с кораблем, даже когда он находится под «водой».

Связь с субмариной может осуществляться напрямую с Земли, или транслироваться через находящийся на орбите Титана аппарат. Это будет зависеть от финальной версии проекта.

В автономном варианте подводная лодка Titan должна быть большой - около 20 футов (6 метров) в длину, с массой (на Земле) 3 300 фунтов (1 500 кг), что необходимо для размещения необходимого коммуникационного оборудования, сказал Олесон. В случае выбора концепции с орбитальным ретранслятором, можно было бы уместить все научные приборы в корпус длиной всего 6,5 футов (2 м) и весом около 1 100 фунтов. (500 кг). В список научного оборудования должны входить, как минимум, приборы для химических исследований, эхолот, метеостанция, прибор, измеряющий физические свойства окружающего моря. Дополнительные инструменты могут, среди прочего, анализировать образцы морского дна и получать изображения океанского дна.

Рассматривается также вариант с нахождением на поверхности, а изучение глубин поручить специальным зондам. Это менее рискованный проект, но он сулит меньше выгод в плане получения интересующий данных и проведения исследований.

По словам Олесона, НАСА может осуществить миссию Титан в рамках программы New Frontiers. В составе этой программы уже запланированы Dragonfly и зонд New Horizons Pluto. Субмарина (в автономном варианте или в виде связки с орбитальным аппаратом) может стать основной целью миссии. Предложения по последнему этапу финансирования New Frontiers, в результате чего был выбран Dragonfly в июне 2019 года, должны были соответствовать пределу затрат в размере 850 миллионов долларов (не включая затраты на запуск). Субмарина будет стоить дороже.

В любой версии, субмарина будет приводиться в действие атомным двигателем, как это предусмотрено на Dragonfly или Cassini. Титан находится в 10 раз дальше от Земли, и получать энергию для субмарины за счет использования солнечной энергии не получится. Впрочем, этот метод малоприменим и в земных условиях, учитывая, что подлодка все же предназначены для передвижения под водой.

Запуск в 2030-е?

Почти все озера и моря Титана расположены в высоких северных широтах, включая две самые интригующие цели для исследования подводной лодкой, моря Kraken и Ligeia. Первое занимает площадь около 154 000 квадратных миль (400 000 квадратных километров) и имеет глубину не менее 115 футов (35 м). Второе имеет площадь 50 000 квадратных миль (130 000 квадратных километров) и максимальную глубину 560 футов (170 м).

Как и на Сатурне, на Титане есть сезоны, которые длятся около семи земных лет каждый. По словам Олесона, оптимальное время для изучения морей Кракен или Лигейя - северное лето Титана, когда космический корабль сможет получать изображения береговой линии в видимом свете и напрямую общаться с Землей.

По его словам, хорошим выбором является прибытие к Титану в 2045 году. Если же миссия будет включать орбитальный аппарат для связи, то возможно прибытие около 2040 года, когда на Титане будет весна.

Полет к Сатурну занимает около семи лет, поэтому этот проект необходимо подготовить к запуску в 2030-х годах, иначе придется ждать еще три десятилетия до следующего требующегося сезона на Титане.

Олесон заявил, что все работы по подготовке миссии вполне удастся выполнить за этот срок.

https://www.space.com/saturn-moon-titan-submarine-concept-mi...