שם הספר: The Allure of Europe's Hidden Ocean

אירופה, הירח הרביעי בגודלו של יופיטר, נחשב לאחד המקומות המבטיחים ביותר במערכת השמש לחפש חיים מחוץ לכדור הארץ. Beneath הקרום ה-Icy, אוקיינוס עולמי עצום של מים נוזליים הוא האמין להתקיים, חם על ידי חימום מכונן ממשיכה עצום של צדק הכבידה כוח הכבידה, מוערך להיות 40 עד 100 מייל, יכול לספק את החומרים הכימיים והאנרגיה הדרושים לחיים עם זאת, הוא רק כדי לחקור את החלל הזה, לא ניתן לדחוף את הסביבה האנושית של כוח המשיכה.

משימתו של נאס"א, שנקבעה להשיק בשנת 2024 ולהגיע למערכת יופיטר בשנת 2030, תערוך מספר רב של זבובים כדי לחקור את פני הירח ואת תת-קרקעית.אבל ארצם עתידיים או בוכה שיכולה לחדור את הקרח ולדגום את האוקיינוס באופן ישיר דורש לפתור בעיות קיצוניות בקרינה קשיחות, ניהול תרמי, קידוח עמוק, ניווט אוטונומי, והגנה על פני כדור הארץ.

הסביבה הקיצונית של אירופה

קרינה בלתי נלאמת של צדק

אירופה נעה בתוך השדה המגנטי החזק של יופיטר, שבו היא מופצת על ידי קרינה אינטנסיבית - חלקיקים שנלכדו על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ, מנה הקרינה על פני השטח של אירופה היא בערך 5.4 אחות ליום, מספיק כדי להרוג אדם בתוך שעות.עבור אלקטרוניקה, רמה זו של קרינה יכולה לגרום לפגיעות חד-פעמיות, ללח, ולנזק קבוע של חלליות בלתי-אפשרות כמו רכיבי הגנה, כמו: 1.

עבור פני השטח קרקע או רובוט קידוח, האתגר מכפיל.המלאכה חייב לפעול במשך חודשים או שנים, מינונים מצטברים מצטברים אשר יפחיתו אפילו רכיבים קשיחים.מחקר לתוך מוליכים למחצה מתקדמים, כגון סיליקון carbide (SiC) ו-Greium nitride (GaN), הוא מתמשך, שכן חומרים אלה מציעים התנגדות טובה יותר, בנוסף, FLT:0: מעגליות עצמית-healhealatingsenses) ולהבטיח קרינת זיכרון סובלניפולנסבולסרברסיבי ואמינות.

טמפרטורה Cryogenic ו- Thermal Management

הטמפרטורה של פני השטח של אירופה ממוצעת סביב -260 °F (-160 ° C) בquator ויכולה לרדת אפילו נמוך יותר ליד הקוטבים. כל רכיבי חלליה חייבים לתפקד בקור עמוק זה, אשר יכול לגרום חומרים להיות מתפתל, lubricants להקפיא, סוללות לאבד את היכולת.הניהול הקרום הופך לנהג עיצוב קריטי.

(הפתרונות כוללים:0) גנרטורים תרמואלקטריים (RTGs) FLT:1 או כור גרעיני קטן המספקים את הכוח והחום כאחד. עבור מטאטא שממס את דרכו דרך קרח, חום הוא כלי, אבל עבור סגסוגת קרקעית, עודף חום חייב להיות מנוהל עם חומרים רב-שכבתיים (I) ושינויים בשלב.

« « התעלות נמוכה ו-Icy Terrain

כוח הכבידה של אירופה הוא רק 0.134 פעמים של כדור הארץ, בעוד זה מפשט נחיתה בכמה דרכים (אפקט נמוך יותר מהירויות), זה גם יוצר אתגרים לניידות ולמקדח. תרגיל המסתמך על משקל על פני כדור הארץ יאבק בכובד ראש נמוך, מהנדסים חייבים לתכנן תרגילים כי שימוש FLT:0active Force מנגנוני כוח כוח פעולה מתפתלים 1, כגון רוטט עם גלגלים מייצבים עם שטח בטוח, או חסום, אפילו ריצוף, או חסום, יש צורך לייצבים, או חסום, יש צורך לקרקעים, או חסומים שטח בטוח, או חסום, אם הוא מסוגל לייצבים, אם הוא מסוגל לייצבים, או חסום, אם הוא מסוגל לייצב את הקרקע.

תקשורת סביב מערכת השמש

תדירות ועלויות נתונים קיצוניות

צדק הוא בממוצע כ-484 מיליון קילומטרים מכדור הארץ. אות רדיו חד-צדדי לוקח בין 35 ל-52 דקות נסיעה מרחוק, בהתאם לעמדות פלנטריות.זה אומר ששליטה בזמן אמת אינה אפשרית. החללית חייבת לפעול באופן אוטונומי לתקופות מורחבות.יתר על כן, הנתיב הענק מגביל באופן חמור את שיעור הנתונים.ה-ה-ה-אירופה קליפ תשתמש באנטנה גבוהה (HGA) עם רוחב פס של 3 מטר כדי לשלוח עד 170 ק"מ, למצלמות אבטחה, או מהירות שנייה, למצלמות, למצלמות אינטרנט, או מהירות.

מהנדסים מפתחים את מערכות אוטונומיות סובלניות (FLT:0) , אשר יכולות להתמודד עם מצבים בלתי צפויים ללא ציפייה להוראות מכדור הארץ.זה דורש על גבי אינטליגנציה מלאכותית לתכנון נתיב, ניטור בריאות וקבלת החלטות.לדוגמה, תרגיל עשוי להיתקל בשכבה של קרח קשה יותר או חלל; זה חייב להתאים באופן אוטומטי את הפרמטרים הקידוחים או לשנות את אסטרטגיית הדגימה.

אנטנה וכוח Constraints

כדי לתקשר על מרחקים כאלה, החללית צריכה אנטנה גדולה, גבוהה מאוד כי הוא הצביע במדויק על כדור הארץ.אנטנה זו חייבת להיות מסוגלת לשרוד את סביבת הקרינה ולהפיץ באופן אמין.על אדמה, האנטנה חייבת להיות מוכוונת כלפי מעלה, אשר עשוי להיות קשה אם הקרקע הוא נוטה בקפידה נתונים דחיסה: חלק משתמשים במושגים של FLT:0deyable mastLTF1 כדי להעלות את פני השטח הקטן ביותר, כלומר, רק כדי לקבל מידע יעיל.

« « קרח אירופה

דחיסות הקרח והרכב

הקרום של אירופה מוערך להיות 10 עד 30 קילומטרים (6 עד 19 מייל) עבה. להגיע לאוקיינוס למטה, בדיקה חייבת לקדוח או להמיס דרך המחסום העצום הזה, קרינה מתרחשת באופן טבעי וכוחות טיטד עשויים ליצור שברים וכיסים של מים נוזליים, אבל החלק הוא קרח מוצק, אולי מעורב עם מלחים וחומצה sulfuric מן הטמפרטורות Io.

טכנולוגיות קידוח: האתגרים

תרגילים פשוטים או ⁇ המשמשים ליבות קרח ארציים הם כבדים לצרוך כמויות גדולות של כוח. על אירופה, כוח הוא מוגבל, ואת התרגיל חייב לפעול באופן אוטונומי במשך חודשים. גישה אחת היא FLT:0cryobotuaFLT:1 - בדיקה כי ממיסת את הדרך דרך קרח על ידי חימום האף שלה, בדרך כלל באמצעות כוח גרעיני.

דרישות נאס"א (FLT:0)Planetary ProtectionFIRLT:1 דרישות קובע כי כל חללית הקשורה לאוקיינוס פוטנציאלי להרגל יש צורך להסתנן לרמות מחמירות.זה אומר שימוש בחום או sterilization כימי במהלך האסיפה, ועיצוב התרגיל לפעול ללא הצגת אורגניזמים ארציים.

מערכות קידוח אוטונומיות

בהתחשב בעיכוב התקשורת, מערכת הקידוח חייבת להיות אוטונומית לחלוטין.זה חייב לחוש את תכונות הקרח (קשה, טמפרטורה, נטייה) ולהתאים את הפרמטרים שלה בזמן אמת.לדוגמה, אם המקדח פוגש כלולה קשה כמו סלע, זה חייב להגדיל את מומנט או לשנות כיוון.אם הקידוח מדפים אנכיים, הוא חייב לתקן את הנתיב שלו כדי להגיע לאוקיינוס ישירות:0intirlyerd סימולציה של מרכזי קרח כמו אלגוריתמים אמיתיים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של גרינלנד.

מקורות כוח לעולם לא נעים

מדוע כוח השמש נכשל

אירופה מקבלת רק 1/25 של אור השמש כי כדור הארץ מקבל, השדה המגנטי של צדק יוצר גם סביבה קרינה קשה המפילה לוחות סולאריים במהירות.עבור משימה על פני השטח כי חייב לשרוד את הלילה (יום של אירוופה הוא בערך 3.5 ימי כדור הארץ), כוח השמש הוא בלתי מעשי, ולכן, כל היבשים או הכמרים המוצעים על בסיס FLT:0 גרעין כוח גרעיני הוא בערך 3.5 ימים;2 גלאום יקר) הוא חום טבעי, אשר הוא חום-פלומה, אשר הוא חום-אווירי, אשר הוא חום ארוך-אווירה, אשר הוא חום-אוויר, אשר הוא מוגבל, אשר הוא חום-אווירה, אשר הוא חום-אווירה, אשר הוא חום-פולואטום (Glastic, עם זאת, עם זאת, הוא חום-אווירה, הוא מוגבל, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, הוא חום-אווירהאמין, הוא חום-אווירה, עם זאת, עם זאת, עם זאת, הוא מוגבל, הוא חום-אווירה, עם זאת, 000-אווירה, אשר הוא חום-אווירה, אשר הוא חום-אווירה, אשר הוא חום-אווירה, 000-אווירההאמין, 000-אווירה,

אפשרויות גרעיניות מתקדמות

(ב) למקד או לבכות הדורש כוח גבוה יותר (כל פעם קילווואט), כור קטן כמו FLT:0Kilopowerph 1 מושג שפותח על ידי נאס"א יכול לשמש. קיללוו כוח משתמש אורניום-235 ויכול לייצר 1-10 קילווואט, מספיק כדי להמיס קרח וכלי חשמל.

לוחות משמשים לדרישות כוח שיא (כגון קידוח גבוה) והם בדרך כלל מתקדמים (FLT:0lithium-ion תאים ionFLT:1 שפועל בטמפרטורות נמוכות. סוללות אלה חייב להיות חם מבודד.

חומרים ומבנה להישרדות

קרינה והתאמות Cryogenic

(ב) חומרים המשמשים חללית אירופית חייבים לסבול הן קרינה אינטנסיבית והן קר קיצוני.רבים פולימרים להיות מתפתלים; lubricants evaporate orהקפאת; מתכות יכולות לפצח בשל רכיבה על מתח תרמיים, מהנדסים נבחרים חומרים עם מורשת חלל מוכחת, כגון FLT:0titanium, נירוסטה, ו- berylliumFLT 1 עבור חלקים מבניים וגזים, כגון:2Flasticer:

Lightweight Design Trade-offs

כל קילוגרם שנשלח לאירופה עולה מיליוני דולרים בדלק שיגור.החללית חייבת להיות קלה ככל האפשר, בעוד שעדיין שורדת.מהנדסים אלה משלבים פונקציות מרובות לחלקים בודדים - לדוגמה, באמצעות ה-Assassis כמגן קרינה או כטביעה חום.טכניקות ייצור כמו FLT:0additive Manufacturing (3D)FLT:1) מאפשר גיאומטריה מורכבת כי לחסוך משקל.

מכשירים מדעיים ונפיחות

מה אנחנו רוצים למדוד

(ה) מטרות המדע העיקריות לחקר האוקיינוס של אירופה הן לאפיין את הרכב האוקיינוס, לחפש ביו-signatures ולהבין את הגיאולוגיה.מכשירים חייבים לכלול FLT:0mass spectrometerFLT:1 עבור תרכובות אורגניות, AFLT:2spectrometerFLT 3 עבור מלחים ומינרלים, aFLT:4s ספקטרום 1:5 למחזור מים, כמו חיישנים מיקרו-FBirtexi, כמו גם חומרים מחוסנים, ושישים, כמו חיישנים, ושיש צורך במצלמות, ושישים, ומגבלות, כמו גם כלי מינרלים, ושיש צורך ב-FLT5, כמו חיישנים מחוספסיביים, כמו מינרלים, כמו חיישנים, ושיש צורך במצלמות, וחשמל, וחמצן, ושיש צורך ב-FLT 3.

שליטה על

כדי להבטיח שכל מולקולות אורגניות שנמצאו הן ילידיות לאירופה ולא הובאו מכדור הארץ, יש לחדור את מערכת הדגימה ולחתום באופן קבוע.התרגיל או בדיקת ההיתוך חייבים לאסוף דגימות מבלי לחשוף אותן לחיצוניות החללית, מושגים כוללים חומרים כגון FLT:0sample ReturnistersFLT:1 אשר חתמו מיד על גבי האוסף.

פעילות אוטונומית: המוחות שמאחורי המשימה

מערכות מודעות עצמית

בהתחשב בעיכוב בתקשורת, החללית חייבת להיות מסוגלת לזהות תקלות ולהחלים ללא עזרה אנושית.זה כרוך ב- FLT:0 מודלים המבוססים על מודלים FLT:1 שבו מחשב לוח יש מודל של בריאותו שלו עצמו.אם מנוע שואב יותר זרם מאשר צפוי, המערכת עלולה להעדיף חסימת מחסומים ולנסות פקודות שונות.

למידה מרחוק

למידת מכונות יכולה לעזור לפרש נתוני חיישן בזמן אמת, כגון זיהוי שכבות קרח מעניינות או חתימות ביולוגיות פוטנציאליות.עם זאת, נתוני אימון הם ספאר.מהנדסים משתמשים בסביבות מסימולציה ונתונים ממשימות אנלוגיות על פני כדור הארץ.לדוגמה, ה-FLT:0IceworldcioFLT:1 מבחנים אוטונומיה על גבי גליונות הקרח של כדור הארץ.האלגוריתמים חייבים להיות חזקים לתנאים יוצאי דופן ולא דורשים הרבה מדי זיכרון או עיבוד כוח.

מסקנה: The Path Forward

האתגרים ההנדסיים לחקור את האוקיינוס של אירופה הם עצומים, אך לא בלתי ניתן למדידה.עם משימות כמו ה-FLT:0Europa קליפרמב" 1 (Europa קליפר) 1 (ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אלקטרוניקה, קידומת אלקטרוניקה אלקטרוניקה, קידומת כוח גרעיני, וגילוי מחדש של כוחות חיים חדשים, אך לא יהיו רק על ידי 2040 או 2050.

(א) , ]] ,[[1924]]]]]] ב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]] ב[[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]