Wie wird die eisgrabende Sonde von Enceladus kommunizieren?

Ich habe viele Leute darüber reden hören, eine Sonde zu Enceladus (einem der natürlichen Satelliten des Saturn) zu schicken. Es würde bohren (oder Eis schmelzen), um sich durch die dicke Eisschicht zu bohren und zum Wasser darunter zu gelangen, um Leben zu finden. Wenn die Dicke der Eishülle von Enceladus Hunderte von Metern betragen könnte, wie wird uns die Sonde ihre Ergebnisse mitteilen? Wird es in der Lage sein, effektiv durch das Eis zu kommunizieren?

Lassen Sie eine Antenne auf der Oberfläche und ein Kabel zurück?
Sie müssen angeben, auf welche Mission (oder welchen Vorschlag) Sie sich beziehen, aber ich glaube, dass die Idee darin besteht, das Kommunikationssubsystem an der Oberfläche zu belassen und die Sonde mit der Nabelschnur damit verbunden zu bleiben. Sie benötigen auch den Orbiter-Teil in der Umlaufbahn von Enceladus oder Saturn, um Daten an die Erde zurückzusenden.
Ich wusste nicht, dass es mehrere Missionsvorschläge gab. Wenn Sie müssen, können Sie dies als zu vage zurückstellen, und ich werde ein wenig recherchieren und die Frage ändern. Die Idee, ein Kabel fallen zu lassen, scheint jedoch viele Nachteile zu haben.
@duzzy Das ist OK, ich denke, du wirst eine Antwort bekommen. Mir ist gerade eingefallen, wo ich den Vortrag zu dem Thema gesehen habe. Hier ist das Video von The von Kármán Lecture Series: Exploring Europa, Ocean Worlds of the Outer Solar System . Es könnte auch während einiger neuerer OPAG-Sitzungen diskutiert worden sein (es gibt Links zu Berichten). Bearbeiten: Hier ist einer: Enceladus Final Report (PDF, von 2007, diskutiert Lander mit Bohrer und so weiter).
Wie kommunizieren U-Boote heute auf/in der Erde? Vielleicht könnte eine Art akustisches/seismisches Netzwerk auf der Eisoberfläche mit den lauten Aktivitäten einiger sublunarer Eis-U-Boote zusammenhängen. Das ist mit Sicherheit jenseits von 2050 (und dann werden sich junge Leute fragen: „Warum haben die Menschen in den 2020er Jahren das Internet genutzt? Wie konnte man damit überhaupt überleben?“)
@LocalFluff Für untergetauchte U-Boote glaube ich, dass ein üblicher Kommunikationsmodus digital über VLF- bis LF- oder MF-Bereichsfrequenzen ist. MF reicht bis zu einer Wellenlänge von 100 Metern (3 MHz ist die MF/HF-Grenze) und die LF/MF-Grenze liegt bei 1 km Wellenlänge (300 kHz), was für eine Raumsonde etwas unpraktisch sein könnte, insbesondere für eine beabsichtigte in einem solchen Umfeld zu agieren. Saturn ist auch ziemlich laut im Bereich von 100-1000 kHz, was ein Problem darstellen könnte. ( Wikipedia )

Antworten (2)

Ich weiß nichts über mehrere Missionsvorschläge, aber ich konnte einen ziemlich gut ausgearbeiteten Plan finden, also werde ich darauf basierend antworten. Der Vorschlag basiert auf der IceMole -Schmelzsonde, aber ich weiß nicht, ob es einen Namen für den Vorschlag selbst gibt.

Die beste Datenquelle, die ich gefunden habe, ist dieses PDF von 2014 .

Es deutet darauf hin, dass sie zumindest für diese vorgeschlagene Mission kein vollwertiges U-Boot bauen würden, das in den Ozean unter dem Eis fallen würde, sondern dass sie sich an der Seite eines Geysirs eingraben würden, um das Wasser daraus zu entnehmen:

Die Analyse des Plume-Materials deutet stark darauf hin, dass es aus einem Körper aus flüssigem Salzwasser oder sogar aus einem globalen Ozean unter der Eiskruste stammt. Die einzigartige Chemie, die in den Federn gefunden wird, hat Spekulationen angeheizt, dass Enceladus Leben beherbergen könnte. Eine Lander-Mission, die mit einer unterirdischen Eisschmelzsonde ausgestattet ist, könnte helfen, diese Frage zu lösen. Die Landung auf dem unwegsamen Gelände in der Nähe der Tigerstreifenrisse, aus denen die Schwaden austreten, gilt jedoch als sehr riskant (siehe Abb. 2), sodass eine Sonde in sicherer Entfernung von einem Riss landet und sich ins Innere schmilzt Wand, um das Fahnenmaterial in situ zu analysieren, wäre wünschenswert.

(Inline-Referenzen aus Gründen der Zitierbarkeit entfernt, siehe Papier für weitere Details)

Das vereinfacht die Kommunikation: Nur ein kurzes Graben und kein Verlassen des Tunnels machen ein Tether durchaus sinnvoll. Bei diesem Vorschlag würde das Kabel sowohl Kommunikationen von der Sonde als auch Energie zu der Sonde übertragen, was auch das Design vereinfacht, indem nur eine Energiequelle anstelle einer Energiequelle für die Basisstation und eine separate Energiequelle für die Sonde benötigt wird.

Dies mag sich auf die Verwendung der Sonde in der Antarktis beziehen, aber es deutet darauf hin, dass sie Pläne für relativ lange Entfernungen gemacht haben (wenn auch nicht in dem Maßstab, der erforderlich ist, um 30-40 km Schelfeis über der erwarteten Flüssigkeit vollständig zu durchqueren Wasser):

Für größere Tiefen von mehreren hundert Metern kann das Kabel in separaten Behältern verpackt werden (jeder enthält mehrere zehn Meter Kabel), die dem IceMole hinzugefügt werden.

In der Südpolregion beträgt die Eisdicke eher 5 km nasa.gov/feature/jpl/…

Obwohl ich und viele andere Autoren der Enceladus-Studie von 2007 gerne eine solche Mission sehen würden, scheint dies in naher Zukunft sehr unwahrscheinlich. Das erste Problem ist, dass Enceladus nur vier Saturnradien umkreist, sich also in einer sehr tiefen Gravitationsquelle befindet. Zweitens, unter der Annahme, dass die Sonde mit ihrer Pariapsis um Enceladus und ihrer Apoapsis um Titan kreist, würde die relative Geschwindigkeit beim Passieren von Enceladus etwa 4 km/s betragen.

Die Entfernung zum Saturnsystem im Vergleich zu Jupiter und dem tiefen Gravitationsschacht bedeutet viel mehr Treibstoff und Gravitationsunterstützung, was sich in mehr $$ niederschlägt. Die Entfernung und Anzahl der Gravitationshilfen machen die Ankunft bei Saturn etwa zehn Jahre nach dem Start, was länger ist als die nominelle Lebensdauer vieler Komponenten. Der Hauptvorteil im Vergleich zu Europa besteht darin, dass Enceladus Proben seines (vermeintlichen) Ozeans ins All spritzt. Die große relative Geschwindigkeit des Orbiters relativ zur Oberfläche von Enceladus begrenzt die Masse, die genug verlangsamt werden kann, um die Landung zu überleben (unter Verwendung eines Feststoffraketenmotors der ATK STAR-Serie).

Ich war daran interessiert, über den IceMole zu lesen, auf den in 1227joes Antwort verwiesen wird. Es scheint mir jedoch sehr schwierig zu sein, einen in eine Enceladus-Mission aufzunehmen. Der Leistungsbedarf für den vorgeschlagenen EnEx-IceMole liegt in der Größenordnung von 10 KW. Der Sonnenfluss auf Saturn beträgt nur 1,1 % des auf der Erde und RTGs (Radioisotope Thermoelectric Generators), wie sie auf Cassini und New Horizons verwendet werden, geben jeweils nur etwas mehr als 200 Watt ab.

Die vorgeschlagene Hauptmethode zur Suche nach Biomarkern (oder nach Leben selbst) bestand darin, mit einem Bohrer auf einem Lander die Abwässer aus den Tigerstreifen aus dem Orbit zu entnehmen oder direkt unter der Oberfläche im Schnee zu vergraben. Da es keine Tiefbohrungen geben würde, würde die einzige Kommunikation in Datenstößen vom Lander erfolgen, wenn die Sonde vorbeiflog, die schließlich zur Erde weitergeleitet würden.

Schließlich gab es eine weitere vorgeschlagene Mission, TANDEM, die ursprünglich geplant war, sowohl Titan als auch Enceladus (daher der Name) zu untersuchen. Es verwandelte sich jedoch hauptsächlich in eine Titan-Mission mit vielleicht einigen Vorbeiflügen von Enceladus. Das Coolste an der Mission war der vorgeschlagene nuklearbetriebene Montgolfiere, der über der Oberfläche von Titan schweben würde! Der Vorschlag wurde 2009 fallen gelassen, als eine (viel billigere) Jupiter/Europa-Mission als Hauptanstrengung ausgewählt wurde.

Link zum Abschlussbericht der Enceladus-Studie (dank TildalWave):
www.lpi.usra.edu/opag/Enceladus_Public_Report.pdf

Von ESA/NASA vorgeschlagene TANDEM-Mission:
http://sci.esa.int/tandem-tssm/44033-tssm-nasa-esa-joint-summary-report/

@uhoh, ich habe das angegeben, da dies der Wert ist, an den ich mich erinnere. Ich erinnere mich jedoch jetzt, dass die Einheiten km / s waren, nicht km / h (ich habe meine Antwort korrigiert). Die Orbitalberechnungen wurden von jemand anderem durchgeführt. Ich musste jedoch herausfinden, wie wir einen Lander mit einem STAR-Feststoffraketenmotor von dieser Geschwindigkeit aus abbremsen können. Ich habe den Bericht seit 2007 nicht mehr gelesen, werde ihn mir aber ansehen, um zu sehen, ob die Geschwindigkeit, an die ich mich erinnere, aufgeführt ist.
@Uhoh, ich habe mir den Bericht angesehen. Früher hatte ich eine Erinnerung, ich weiß nur nicht mehr, wo ich sie gelassen habe. Du hast Recht. Für die beschriebene Umlaufbahn beträgt die Relativgeschwindigkeit etwa 4 km/s. Die 7 km/s waren für einen einzelnen Vorbeiflug (siehe Seite 2-34).
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