Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Суббота, 23.09.2017, 13:47

Вселенная Сегодня » 2014 » Апрель » 15 » Давайте, доставим парусник на Титан

15.04.2014
Давайте, доставим парусник на Титан
Автор: Michael Habib



Иллюстрация, показывающая, как могла бы приземлиться и заработать миссия на Титане. Принадлежит: Estevan Guzman.

Крупные луны на орбитах вокруг газовых гигантов в нашей Солнечной Системе до сих пор получают все большее внимание в последние годы. Титан, самая большая луна Сатурна, - это единственный естественный спутник, известный за наличие плотной атмосферы. Эта поверхность, частично раскрытая космическим аппаратом "Кассини" (Cassini), покрыта озерами и реками. Существует заинтересованность в дальнейшем изучении Титана, но это сложно осуществлять с орбиты потому, что наблюдение сквозь плотную атмосферу трудно. Полет на Титан обсуждали по всему интернету (иногда бойко), и это была даже одна из тем, рассматриваемых очень популярным комиком, XKCD.

Тем не менее, остается проблема питания двигателей. Расход энергии для полета на Титан достаточно минимальный, поэтому могли бы работать солнечные крылья. Но Титан также представляет альтернативу: "мореплавание".


Фотографии миссии "Кассини" показывают речные сети, стекающие в озера в области северного полюса Титана. Предоставлено: NASA/JPL/USGS.

Со всеми теми озерами и реками, исследование Титана с помощью надводного корабля могло быть превосходным способом увидеть большую часть этого естественного спутника Сатурна. Хотя транспортное средство не плавало бы по воде. Озера на Титане состоят из жидкого метана. Поэтому есть проблема плавучести судна: жидкий метан имеет плотность всего 45% от плотности жидкой воды. Это значит, что нам нужно большое водоизмещение. Глубокий полый корпус мог бы сделать это, и оказывается, что жидкий метан имеет преимущество, которое помогает компенсировать низкую плотность: он гораздо менее вязкий, чем вода.

Число Рейнольдса (критерий Рейнольдса, Re) пропорционально отношению плотности к вязкости, и оказывается, сила трения на корпус обратно пропорциональна числу Рейнольдса. Хотя моря и озера Титана имеют всего 45% плотности воды, у них также всего 8% вязкости. Это значит, что плавательное судно на Титане испытывало бы только 26% силы трения как ее земной эквивалент. Проектировщики яхт обнаружили, что сила трения почти равна 0.075/(log(Re)-2)^2). Это оставляет нам возможность сделать корпус корабля глубже (важно компенсировать плотность) и длиннее (если мы хотим ватерлинию подлиннее, что сделает головные волны (bow waves) длиннее и повысит максимальную скорость).

Сам парус получал бы меньше ветра на Титане, чем в среднем на Земле. Средняя скорость ветра на Титане кажется около 3 м/с, согласно "Кассини", хотя она может быть выше над озерами. Средняя скорость ветра над океанами Земли ближе к 6.6 м/с. Но атмосфера Титана также в 4 раза плотнее, чем земная, и гидродинамическое качество (отношение подъемной силы и сопротивления) пропорционально плотности жидкости. Это говорит о том, что результирующая сила жидкости на парусник будет около 83% от той, что вы бы получили на Земле, при всех остальных равных условиях, которые были бы достаточными. Это будет плата за эффективность и размер парусника, и поэтому мы могли бы получить преимущество корпуса с низким коэффициентом трения, чтобы изучить формы с большей стабильностью, которую может содержать более крупное, более высокое судно.

Все это в теории, но предоставляет забавное упражнение и вдохновение, когда мы представляем высокие роботизированные плавательные судна, тихо путешествующие  по озерам Титана.


Titan Mare Explorer. Предоставлено: NASA/JPL.

Уже предложен один концепт для судна на Титане: Titan Mare Explorer (TiME) отправит плавающий высокотехнологичный бакен, который приземлится в метановом море на этой луне Сатурна для изучения его состава и его взаимодействия с атмосферой. Но этот концепт миссии класса Discovery был отклонен в пользу отправки посадочного модуля InSight к Марсу.

Со всеми последними открытиями на Титане космическим аппаратом "Кассини" - озера, моря, реки и погодные и климатические условия, которые создают туманы и дожди - такой миссии будет уделяться больше внимания в будущем.


Название прочитанной вами статьи "Давайте, доставим парусник на Титан".

Похожие статьи:
Категория: Космические корабли | Просмотров: 1668 | Теги: Insight, миссии, Титан, Cassini, Сатурн, Парусник | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]