Durchbohren.

Ein motorisierter Straßen-Eiskratzer kann bei jeder Passage etwa einen halben Zoll Eis entfernen. So setzt man die Schabköpfe von mehreren auf einen Balken, wieder andere auf einen anderen Balken usw., bis man ein Speichenrad baut. Sie haben jetzt einen Bohrkopf – im Grunde eine vertikale Tunnelbohrmaschine . Zwischen Kopf und Kopf lassen sich Düsen anbringen, die unter hohem Druck winzige Strahlen heißen Wassers versprühen, das Eis brechen und den Abstreifern die Arbeit erleichtern. Das Wasser kann unbegrenzt recycelt werden.

Mit sechzehn Kratzern und einer Drehzahl von zehn Umdrehungen pro Minute, was beim Bohren durch Eis nicht viel ist, kann sich die Scheibe mit etwa zwei Metern pro Minute bohren, vorausgesetzt, jeder Kopf hat die gleiche Effizienz wie ein Straßenkratzer. Das pulverisierte Eis kann mit gasgefüllten Rohren hochgepumpt werden (ich gehe davon aus, dass das Rohr gelegentlich mit heißem Gas gespült werden muss, um Verstopfungen zu vermeiden). Oder es wird mit Kolben in hohle, teflonbeschichtete Rohre gepresst.

Die Kratzscheibe wird von der Oberfläche abgesenkt, mit dem U-Boot darauf. Am Ozean angekommen, wird es weiter abgesenkt, sodass das U-Boot sanft freigesetzt und dann wieder angehoben wird.

Je nach Eiswiderstand und Einsturzgefahr könnte der Tunnel mit einem zweiteiligen Bohrkopf ausgehoben werden: der Bohrscheibe selbst, über der das U-Boot gelagert ist. Und ein vertikaler Hohlzylinder, so breit wie der Tunnel, mit vertikalen Stufen, die auf und ab gehen können. Anstatt dass die Winden an der Oberfläche wären und zehn Kilometer Kabel verlegt würden, würde sich dieser Zylinder in den Tunnel senken und die Bohrscheibe mit konstanter Geschwindigkeit nach unten fahren lassen. Es könnte horizontale Bohrer haben, die in der Lage sind, mehrere zehn Meter in die Wände einzudringen, Wasser knapp über 0 ° C einzuspritzen und es an Ort und Stelle gefrieren zu lassen (natürlich unter Berücksichtigung der Eisausdehnung - wir wollen die Tunnelwände nicht zerbrechen) . Oder es könnte eine zentrale Schicht auf einer Temperatur knapp über 0 °C halten. In beiden Fällen,

Bei einem Siebtel G sollte das Risiko, dass die Tunnelwände so viel dichter werden als das durchschnittliche europäische Eis, dass sie durch ihr eigenes Gewicht heruntergerissen werden, selbst bei einer Tiefe von zehn Kilometern vernachlässigbar sein. Auch eine Höhe von zehn Kilometern (1350 m Erdäquivalent) liegt gut innerhalb der Druckfestigkeit von Eis XI .

(Die Schmelzmethode, um den Ozean von Europa zu erreichen, wird in Charles Sheffields Cold as Ice beschrieben , wobei ein Fusionsgenerator verwendet wird, der von Cyrus Mobarak entwickelt wurde).

In Wirklichkeit

Nach dem Kommentar von Richard Hansen fand ich heraus, dass dieses Design bereits entwickelt und getestet wurde . Die Geschwindigkeit des Rapid Access Ice Drill beträgt rund 3300 Meter in 200 Stunden, inklusive Lageraufbau und Abbau alles; Ich denke, es ist sicher, ungefähr 25 Meter pro Stunde anzunehmen. Das RAID verwendet langsam rotierende, elektrisch angetriebene Bohrmaschinen mittlerer Geschwindigkeit; viel schneller dürfte der einsatz von fusionsstromquellen gehen , zB die kombination von heißwasserbohr- und schleifköpfen.

Andere Möglichkeiten

Orbitale Mikrowellenkanone - sie würde das Eis schmelzen, dann das Wasser kochen und schließlich den Wasserdampf verteilen. Dies hat den Vorteil eines sehr geringen Einsturzrisikos (erfordert aber immer noch, das U-Boot irgendwie abzusenken). Andererseits wird ein zehn Kilometer langes Bohrloch voller Mikrowellengas ohne echte Atmosphäre in etwa einem Siebtel Gee eine Wolke erzeugen, die möglicherweise hoch genug ist, um orbitale Fahrzeuge zu stören, bevor sie vom Sonnenwind zerstreut wird. Die interne Brechung von Mikrowellen und die Ablation von der aufsteigenden Dampffahne führen auch dazu, dass der Tunnel an der Mündung größer wird und proportional mehr Energie zum Ausheben benötigt.

Orbitaler kinetischer Schlag - Unter der Annahme eines sehr dichten Impaktors (Legierung aus abgereichertem Uran/Wolfram) ergibt die Newton-Penetrationsformel in Eis XI einen Längenfaktor von etwa 20: Das heißt, der Penetrator schlägt das 20-fache seiner Länge, bevor er seinen Impuls zerstreut. Das Bohren einer zehn Kilometer langen Bohrung erfordert einen 500-m-Penetrator aus massivem Metall oder mehrere präzise KEW-Schläge. Es besteht die Gefahr des Eisbruchs, der den Unterbetrieb stören kann.

Zunächst einmal nehmen wir an, dass dies ein Binnenmeer auf Europa ist, basierend auf den Beweisen, die wir bisher gesehen haben, aber wir wissen nicht genau, ob es sich um kleine lokalisierte Taschen flüssigen Wassers oder um ein riesiges Meer handelt, wie tief es ist oder noch wichtiger, wie tief das Eis ist. Ich weiß, das ist ein seltsamer Punkt, aber es lohnt sich, diese Tatsache zu erkennen. Aus Gründen der Argumentation nehmen wir an, dass sich unter dem Eis ein riesiges Meer befindet. Was ich zugebe, hoffe ich, ist der Fall.

Die Geysire

Sonden würden wahrscheinlich geschickt werden, um die Geysire zu beobachten, um sie zu erforschen, aber sie würden nicht „auf eine Öffnung warten“, da der Druck nach außen zum Zeitpunkt der Öffnung zu hoch wäre, um etwas nach unten zu schicken, und sobald der Geysir stoppte, würde das Loch schnell Einfrieren, wodurch die Fähigkeit der Sonde eingeschränkt wird

Bohren

Bohren wird definitiv die beste Option sein, vor allem, weil diese Mission eine wissenschaftliche Mission wäre, also würden sie höchstwahrscheinlich ein Kernprobengerät auf Europa landen, damit sie jede Eisschicht beim Graben analysieren könnten, das würde ihnen weit bringen mehr Informationen, dann schmilzt das Eis. und ich würde davon ausgehen, dass dieser Kernprobennehmer jeden Kern erfasst und ihn dann für eine eventuelle Analyse durch Menschen speichert. Dieses Loch hätte wahrscheinlich einen Durchmesser von etwa 10 cm

Sobald die Sonde flüssiges Wasser erreicht hat, würde sie höchstwahrscheinlich einen sehr langen Arm, der mit analytischen Systemen bedeckt ist, durch das Loch schicken, und in das Wasser, das dort höchstwahrscheinlich als nahezu dauerhafte Einrichtung verbleiben würde.

Zweite Mission

Nachdem sie die Theorie über einen Ozean bestätigt und hoffentlich etwas Bemerkenswertes gefunden hatten, würden sie vielleicht ein großes Schiff schicken, in diesem Fall würden sie höchstwahrscheinlich eine große Bohrplattform schicken, um ein Loch von der Größe eines Mülleimerdeckels zu öffnen. und kleine unbemannte Unterwasserfahrzeuge (im Grunde ein ferngesteuerter Torpedo ohne Laborsysteme anstelle des knallharten Bits) würden zur Untersuchung geschickt, aber sie würden von einem Kabel angetrieben, das zur Oberfläche führt, nuklearbetriebene Sonden wurden bereits früher theoretisiert, aber nie verwendet da sie riskieren, ihre Zielforschung Strahlung auszusetzen und damit möglicherweise das zu zerstören, was sie zu finden hoffen. Das UUV kann Wasserproben nehmen und sie an die Oberfläche zurückbringen, um sie von einer späteren Mission abzuholen, oder sogar damit das Landefahrzeug ein Rückholfahrzeug hat, das die Kernproben und Wasserproben zurück zur Erde bringen könnte. Dies stellt jedoch erneut ein Risiko für die Proben selbst dar, da sie der rauen Umgebung des Weltraums und, was noch wichtiger ist, dem Wiedereintritt ausgesetzt werden.

Wahrscheinlich würden die Proben nie zur Erde zurückkehren, und es gibt eine riesige Liste von Anforderungen, die Raumsonden durchlaufen müssen, wenn sie jemals damit rechnen, mit Wasser in Kontakt zu kommen, flüssig oder gefroren, keiner der Mars-Rover darf sich auch nur in die Nähe des Eises begeben sie auf der Oberfläche gefunden haben, nur für den Fall, dass sie es mit Mikroben von der Erde kontaminieren könnten.

Auch hier wollen Sie nicht riskieren, irgendetwas zu töten, was Sie zu finden hoffen

Durchschlagen.

Ihre vorgeschlagenen Methoden sind alle nützlich für terrestrische Eisbrechoperationen. Aber auf Europa haben Sie eine extrem energiegeladene Option, die auf der Erde nicht verfügbar ist - die Gravitationsschleuder eines interplanetaren Eisimpaktors.

Schwingen Sie Ihren Eisimpaktor um einen geeignet positionierten Körper und bringen Sie ihn mit hoher Geschwindigkeit nach Europa. Es wird dir etwas Eis brechen. Vielleicht möchten Sie Ihr Forschungsschiff in sicherer Entfernung im Orbit haben. Bringen Sie es direkt hinter dem Eisbrecherschiff herunter.

Ein ähnliches Unterfangen hat bereits stattgefunden – die Mission Deep Impact. Sie könnten mehr (oder weniger?) Energie liefern, indem Sie die Geschwindigkeit und Masse Ihres Impaktors optimieren. https://www.nasa.gov/mission_pages/deepimpact/spacecraft/impactor.html

Bohren

Sie können so oder so durch das Eis kommen .

Wenn es Zeit ist, nach Hause zurückzukehren, muss Ihr U-Boot in der Lage sein, aus dem Eis zu klettern. Sie können vielleicht mit einem Eisvulkan aussteigen, aber ich würde mich nicht darauf verlassen wollen, wenn ich im U-Boot wäre. Ich möchte die Möglichkeit haben, in einem Winkel nach oben zu bohren und mich auf Laufflächen herauszuziehen.