Исследователи воссоздали океан Титана в лаборатории для испытаний подводной лодки

Леонид Гляделов

Новости космоса:
Исследователи из Университета штата Вашингтон работают с НАСА, чтобы определить, как подводная лодка может работать на Титане, крупнейшем из многих спутников Сатурна и втором по величине в Солнечной системе.
Космическое агентство планирует запустить настоящую подводную лодку в моря Титана в ближайшие 20 лет.

Строительство подводной лодки становится сложным, когда температура падает до -300 градусов по Фаренгейту, а океан состоит из метана и этана.

Подробнее:

Исследователи воссоздали океан Титана в лаборатории. Они опубликовали документ об их работе в журнале «Fluid Phase Equilibria».

Титан представляет особый интерес для исследователей, потому что он похож на Землю, он содержит жидкость. В отличие от где-либо еще в Солнечной системе, поверхность включает в себя океаны, реки и облака, и как и на земле, есть дождь. Но вместо воды гидрологический цикл основан на метане.

Ради научных данных, которые он мог бы предоставить, НАСА уже более десяти лет изучает Сатурн и его спутники с данными, собранными с космического корабля Кассини.

Подводная лодка, которую проектирует агентство, должна работать автономно. Она должна будет изучать атмосферные и океанические условия, перемещаться по морским просторам и плавать на поверхности или под поверхностью. Техника даже сложнее чем для зеных условий, потому что в отличие от почти однородной воды в земных океанах, концентрация этана и метана может сильно варьироваться в океанах Титана и изменять свойства плотности жидкости.

Приглашение НАСА

Ян Ричардсон, бывший аспирант Школы механики и материаловедения, получил возможность решить, как НАСА может построить подводную лодку для экстремальных условий. В криогенной лаборатории WSU, которая изучает материалы при очень низких температурах, Ричардсон восстановил атмосферу Титана и проверил, как небольшая нагретая машина может работать в таких условиях.

Ричардсон, который имеет степень бакалавра в области машиностроения от WSU, давно интересовался космическими исследованиями. Он был первым в мире получателем научной стипендии NASA по космическим технологиям, которая включала стажировку в Исследовательском центре NASA Glenn в Кливленде, штат Огайо. Это было, когда он работал в качестве стажера по отдельной проблеме, для решения которой ученый НАСА обратился к нему с проблемой разработки подводной лодки для Титана.

«Мои исследования только что сделали правильный поворот, и я пошел им», - сказал Ричардсон. «Это сумасшедший эксперимент, и я никогда не думал, что у меня будет такая возможность. Это была очень интересная и сложная проблема экспериментальной работы».

Моделирование титановых морей

Исследовательская группа WSU построила испытательную камеру, в которой размещалась жидкая смесь при очень низких температурах, чтобы имитировать моря Титана. Они добавили двухдюймовый цилиндрический нагреватель картриджа, который бы приблизил тепло, создаваемое подводной лодкой.

Одной из самых больших проблем для исследователей было понимание пузырей в Титановых морях. Добавьте подводную лодку, приводимую в действие тепловой машиной, в очень холодную жидкость Титана, и образуются пузырьки азота. Слишком много пузырьков затруднят маневрировать кораблем, видеть, брать данные и управлять балластными системами.

Съемка видео при -300 градусов

Следующая большая проблема, сказал Ричардсон, получить видео в сложных условиях. Их исследование проводилось при давлении в 60 фунтов на квадратный дюйм и около -300 градусов по Фаренгейту. Группа Ричардсона разработала решение, используя оптическое устройство, называемое бороскопом и видеокамерой, которое могло выдерживать низкие температуры и высокое давление, чтобы визуализировать происходящее в испытательной камере.

«Это не самые дружелюбные условия, - сказал он. «Вы должны придумать творческие решения».

Исследователи преуспели и сняли видеоматериал с этан-метановым дождем и снегом. Группа также изучила температуры замерзания для озер метана и этана и определила, что из-за небольшого количества азота в жидкости озер замерзает при более низких температурах, чем ожидалось: 75 Кельвина или -324 градуса Фаренгейта вместо 90,5 Кельвин.

«Это очень важно, - сказал Ричардсон, - значит, вам не нужно беспокоиться об айсбергах».

Исследователи надеются продолжить работу с НАСА, чтобы обновить проект Titan Submarine.


Похожие статьи