Проект Europa-Explorer является пробным начинанием для будущих миссий на спутник Юпитера Европу. Он специализируется на ориентировании робототехнических систем в пространстве, и особенно на ориентировании их под ледяным щитом Европы. Как считается, под поверхностью есть океан, состоящий из жидкой воды. После преодоления ледяного щита может быть проведена разведка. Возможный сценарий миссии составлен с учётом всех аспектов с момента посадки на поверхность до передачи результатов исследования. Для того чтобы продемонстрировать возможность реализации проекта, будет создана экспериментальная платформа, которая может использоваться в похожей миссии на соответствующем полигоне на Земле. Результаты исследования на полигоне могут быть использованы для планирования реальных миссий к Европе.

Детали проекта

Проект «Europa-Explorer» является пробным исследованием для будущих миссий на спутник Юпитера Европу. Он фокусируется на ориентировании роботизированных систем и особенно на их ориентировании под поверхностью Европы. Как полагают, ниже ледяного покрова Европы (толщиной от 3 до 15 километров) есть океан, состоящий из жидкой воды. Для исследования этого океана необходимы полностью автономные системы из-за длительного времени задержки сигнала от Земли до Европы (33-53 минут). После посадки на Европе система должна выполнить следующие задачи:

Схематическое изображение возможного сценария миссии: 0) Бур под ледяным покровом 1) Плавучий аппарат покинул грузовой отсек бура 2) Плавучий аппарат спускается на дно 3) Исследование при помощи камер/сонаров и внутренних датчиков 4) Подъём к границе льда и воды 5) Возврат к буру (при помощи автономных маячков) для стыковки и передачи данных и энергии.

Рис.1  Схематическое изображение возможного сценария миссии: 0) Бур под ледяным покровом 1) Плавучий аппарат покинул грузовой отсек бура 2) Плавучий аппарат спускается на дно 3) Исследование при помощи камер/сонаров и внутренних датчиков 4) Подъём к границе льда и воды 5) Возврат к буру (при помощи автономных маячков) для стыковки и передачи данных и энергии.

 

  1. Проникновение под ледяной покров
  2. Выброс разведочного зонда
  3. Достижение дна зондом
  4. Автономное исследование океанского дна и сбор данных
  5. Возврат к точке входа
  6. Стыковка с бурильной установкой
  7. Возврат к поверхности

 

 

Проект «Europa-Explorer» создаст технико-экономическое обоснование для такой миссии в земных условиях. Его основные аспекты – это ориентирование подо льдом и создание работающей целостной исследовательской системы из необходимых составляющих. Настоящая миссия должна разрабатываться вместе с Институтом исследования Солнечной системы имени Макса Планка. В двухэтапном процессе в начале будут обрабатываться данные об условиях среды на Европе, что позволит обосновать модели этой среды на Земле. На втором этапе реализуемость и оправданность разработанной миссии будут подробно оценены. В ходе второй стадии будет разработана возможная концепция для реальной миссии (с вопросами перелёта к Европе и посадки).

Подводный аппарат на поверхности в бассейне исследовательского центра DFKI

Рис.2 Подводный аппарат «Leng»  на поверхности в бассейне исследовательского центра DFKI.

Для оценки этого проекта в качестве опытной платформы вместе будут соединены разведочный беспилотный подводный аппарат, подлёдный буровой аппарат с отсеком для полезной нагрузки. Необходимость разработки новой системы связана с узкоспециализированными задачами двух типов: беспилотное ледовое бурение является новой областью исследований, особенно с дополнительными элементами, включающими отсек полезной нагрузки, что нельзя просто достать из кармана.

Аппарат начинает погружение.

Рис. 3 Аппарат начинает погружение.

Касательно беспилотного подводного аппарата, проблемой является необходимость создания устройства малого диаметра (оно должно помещаться в грузовой отсек бурильного аппарата) с высокотехнологичными датчиками для подлёдный исследований — что в таком варианте недоступно на рынке, ибо обычные беспилотные подводные аппараты значительно больше.

Для экспериментальной проверки будет разработана небольшая система

Буровой аппарат IceShuttle

Рис. 4 Буровой аппарат IceShuttle

со всеми необходимыми датчиками, которые должны быть менее 20 см в диаметре. Меньшие диаметры более предпочтительны, но наилучшее соотношение между размерами и энергозатратами возможно найти в ходе реализации проекта. Беспилотный подводный аппарат и бур должны быть разработаны так, чтобы подводный аппарат поместился в грузовой отсек бурового аппарата.

Особенностью подводного аппарата будет его гибридная двигательная система: помимо основного винта, он будет включать ёмкость обеспечения плавучести (подобно подводному планеру). Это позволит изменять плавучесть, позволяя беспилотному подводному аппарату пересекать большие вертикальные расстояния без непрерывных энергозатрат. Этот шаг предпринят в качестве подготовки к реальной миссии в Европе, где океан, предположительно, достигает глубины 100 км — слишком большой для обычных, используемых в настоящее время глубоководных аппаратов. Единственной возможностью обеспечить достаточно энергии для подводного аппарата является подключение радиоизотопного термоэлектрического генератора к системе питания, но из-за риска заражения это считается недопустимым для реальной миссии. До завершения проекта разведочного беспилотного подводного аппарата, аппарат «Dagon», построенный в рамках проекта «CUSLAM» будет использоваться в качестве экспериментального средства (см. картинку в заглавии). Возможный сценарий миссии, с изображением ледяного бура и подводного аппарата приведён на рисунке 1.

Проект Eurex финансируется Министерством экономики Германии (BMWi), грант № 50 Н. А. 1217).

Презентация проекта миссии у Европе.

В этом видео аппарат «Leng» проходит автономную тестовую миссию в соленой воде бассейна научного центра организации «DFKI Robotics». Эта миссия аналогична потенциальной миссии в покрытом льдом океане спутника Юпитера Европы. Установка отсоединяется от аппарата «IceShuttle», а затем ориентируется по маякам, которые действуют как акустические навигационные устройства будущей миссии. Вслед за этим, подводный аппарат опускается, изменяя свою плавучесть. Затем средство выполняет поиск дна с черным курильщиком. И, наконец, после подъёма (не показан), средство стыкуется с аппаратом «IceShuttle» для передачи данных. В ходе видео показываются изображения, отснятые роботом и переданные в конце миссии.

Информация взята с официального сайта организации.