Создание подводной лодки кажется сложным делом, если вы попадаете в условия, где температура опускается до -300 градусов по Фаренгейту, а океан представлен метаном и этаном. Ученые из Университета Вашингтона сотрудничают с НАСА, чтобы выяснить, каким образом подобный аппарат сможет функционировать на Титане – крупнейшем спутнике в лунной семье Сатурна и втором по величине в нашей системе. Космическое агентство планирует отправить миссию в ближайшие 20 лет.
Титан привлекает к себе внимание, так как в одной особенности копирует Землю – располагает жидкостью. На поверхности спутника можно заметить океаны, реки, облака и даже дождь. Но в основе гидрологического цикла лежит не вода, а метан. В НАСА уже больше 10 лет изучают Сатурн и его лунную систему, анализируя сведения аппарата Кассини.
Разработанная подводная лодка должна действовать автономно. Ей придется заниматься исследованием атмосферных и океанических условий, перемещаться по морским глубинам и парить на или под поверхностью. Создать подобный механизм намного сложнее. Ведь, если на Земле вода в океанах практически однородная, то концентрация этана и метана может сильно отличаться в различных участках Титана, меняя характеристики плотности жидкости.
Приглашение НАСА
Идея решения проблемы пришла к Яну Ричардсону из Школы механики и материаловедения. В криогенной лаборатории, изучающей материалы при крайне низких температурных режимах, он воссоздал атмосферу Титана и проверил, как небольшой нагретый аппарат сможет функционировать в заданных условиях.
Ричардсон стал первым обладателем научной стипендии НАСА по космическим технологиям, включающей стажировку в Исследовательском центре Гленна (Кливленд, Огайо).
Моделирование титановых морей
Университетская команда ученых создала испытательную камеру, где разместили жидкую смесь при невероятно низких температурах, чтобы имитировать моря спутника. Они добавили туда двухдюймовый цилиндрический нагреватель картриджа, который приблизил эффект тепла, созданного подводной лодкой.
Одна из главных проблем – разобраться в пузырях титановых морей. Если опустить подводную лодку, активированную тепловым механизмом, в холодную жидкость спутника, то сформируются пузырьки азота. Большое их количество затруднит маневрирование, наблюдение и управление балластными системами.
Съемка при -300 градусов
А теперь попробуйте снять видео в сложных условиях. Исследование проводили при давлении в 60 фунтов на квадратный дюйм и при температуре в -300 градусов по Фаренгейту. Ученые нашли решение. Они использовали оптическое устройство бороскоп, способный выдержать низкий температурный режим и высокое давление.
У команды получилось отснять видеоматериал с этан-метановым дождем и снегом. Группа также рассмотрела температуры замерзания для метановых и этановых озер. Оказывается, из-за небольшого количества азота жидкости замерзают при более низких показателях: 75 К (-324 градусов по Фаренгейту) вместо 90.5 К. Это важная информация, если вы беспокоитесь о наличии айсбергов.