|
Парус лучшее средство передвижения по Титану
|
|
|
|
Все эти «водоёмы» метан-этанового состава безумно интересны не в последнюю очередь потому, что наука уверена: они не могут долго существовать, не подпитываясь из неких неочевидных источников, поскольку иначе жидкие углеводороды давно бы разложились. А это значит, что такие бассейны — либо временное явление в истории спутника Сатурна, либо результат сложной системы процессов, которую планетологи пока не осознают.
|
|
|
|
Как вы помните, лучше всего тамошние моря исследовать с помощью планетоплава, то бишь планетохода, который будет перемещаться по предполагаемым мелководным морям Титана. Однако плавать по-земному у него не получится, так как жидкий метан по плотности — это всего лишь 45% от плотности воды. Чтобы не утонуть, аппарату потребуется по меньшей мере вдвое большее водоизмещение.
|
 |
| И это лишь верхушка айсберга. Вязкость метана в жидком виде равна 0,08
от показателя земных морей. То есть традиционные движители вроде привычных
винтов не будут там особенно эффективны, даже с выключателем
abb. Конечно, можно использовать необычные вариации на тему стандартных
винтов, но эти схемы рискованны: не зная глубины, проектировать движитель
очень сложно — винты могут утыкаться в дно, а если их делать приповерхностными
и компактными, КПД окажется мизерным. Отправить недешёвый планетоход за
полтора миллиарда километров только для того, чтобы он зарылся в сатурнианской
дали винтами в дно, — риск, на который вряд ли стоит идти. |
|
|
|
И тут Майкл Хабиб (Michael Habib) из Южно-Калифорнийского университета (США), известный своими усилиями по реконструкции биомеханики птерозавров, предлагает необычный выход: обратить недостатки жидких бассейнов Титана в достоинства. Да, малая вязкость делает винты плохими помощниками, зато и трение, испытываемое любым планетоплавом в такой жидкости, будет много меньше. Число Рейнольдса, напомним, пропорционально соотношению плотности к вязкости, а трение, испытываемое судном, обратно пропорционально числу Рейнольдса, поэтому «титановое» трение равно 0,26 земного. То есть, отказавшись от винтов и гребных колёс (рассматривался и такой вариант!), судно будет прикладывать намного меньше усилий для движения.
|
|
|
|
Но что заменит привычные движители? Лучшим кандидатом г-н Хабиб считает их прямых предшественников — паруса. Современные паруса, выполненные по типу жёсткого или тканевого вертикального крыла, позволяют плыть под очень большими углами к ветру, обеспечивая почти ту же свободу манёвра, что и мотор. В условиях слабого трения парус будет даже слишком скоростным движителем: хотя ветер на Титане, по измерениям «Кассини-Гюйгенса», всего лишь 3 м/с, вчетверо более плотная атмосфера превращает его в эквивалент сильного земного ветра. Поэтому, несмотря на то что средняя скорость воздушных течений над морями Земли равна 6,6 м/с, медленный ветер Титана должен нести 83% от энергии земных воздушных потоков. Причём необходимо заметить, что измерения «Гюйгенса» велись над точкой посадки, которой была выбрана суша, где ветер обычно слабее. Ну а моделирование атмосферных процессов в плотных газовых оболочках показало, что ветер там значительно устойчивее, чем на Земле, и это делает его неплохим кандидатом в тягловую силу.
|
|
|
|
Важно и то, что ветру не нужен источник топлива. Напомним: большинство ранних проектов планетоплавов предусматривали запитку от «продвинутого стирлинга», разрабатывавшегося НАСА с 2003 года. Но бюджетные сокращения привели к закрытию проекта. Альтернативный радиоизотопный источник энергии должен питаться от плутония-238, но тот пока недоступен. Как же исследователям лун планет-гигантов быть? Титан получает в 100 раз меньше солнечной энергии на квадратный метр, чем Земля, что делает энергообеспечение от солнечных батарей слишком слабым. По сути, парусник для сатурнианской луны — это сейчас единственный реалистичный кандидат в планетоплавы.
|
|
|
|
Впрочем, нет. Есть ещё Titan Mare Explorer — полузамороженная программа НАСА, которая после сворачивания «продвинутого стирлинга» свелась к... плавающему бую, не способному активно передвигаться. На этом фоне парус смотрится намного более привлекательно со всех точек зрения: течение не снесет его на банку или берег; забирая круче к ветру, он может исследовать весь водоём, в котором окажется, а это тысячи квадратных километров метано-этановой глади с невысокими волнами.
|
|
|
|
Но и к идее Майкла Хабиба в её нынешнем виде тоже есть вопросы. Для обеспечения большого водоизмещения и длинной ватерлинии (без которой не будет высокой скорости) исследователь предлагает сделать судно сравнительно глубокосидящим и при этом протяжённым, аргументируя это тем, что при малой высоте волн это позволит избежать опрокидывания. Однако более рациональной схемой представляется катамаран, который позволит получить и вдвое большее водоизмещение, и длинную ватерлинию при той же осадке, что и у обычного однокорпусного судна, сводя к минимуму риск сесть на мель или опрокинуться при внезапном порыве ветра. Наконец, катамаран лучше подходит для парусов, поскольку может выдержать больший крен, неизбежно возникающий от хода под боковым ветром, и поэтому заметно лучше движется против ветра, в том числе лавировкой. Опять же, на площадке между корпусами можно разместить немало солнечных батарей, которых тогда хватит для периодической подпитки сонара и радиоаппаратуры.
|
|
|
|
Доработку деталей вполне можно поручить специалистам НАСА, если у них когда-нибудь появятся деньги на такой проект. Сама же идея парусника для Титана, определённо, кажется чрезвычайно здравой.
|
|
|
|
http://compulenta.computerra.ru/universe/explore/10012520/
|
