NASA разрабатывает технологии для миссии к Европе

NASA в партнёрстве с исследователями океанских глубин разрабатывает технологии для миссии к Европе.

Новая технология глубоководных исследований, с помощью которой однажды можно будет искать жизнь в недрах океана на спутниках Юпитера и Сатурна, будет опробована в ходе двухнедельной демонстрационной экспедиции на борту корабля Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).

Новый подводный аппарат под названием Orpheus использует программное обеспечение автономной навигации, разработанное Лабораторией реактивного движения (JPL) для марсохода Mars Perseverance и вертолёта Ingenuity. Основная задача мини-подводной лодки, построенной Океанографическим институтом Вудс-Хоул (WHOI) будет заключаться в том, чтобы помочь человечеству лучше изучить самые глубокие районы океанов, так называемую ультраабиссаль. Она представляет собой зону внутри впадин и желобов на глубине от 6000 до 11000 метров.

Для навигации в темноте Orpheus будет полагаться на технологию Terrain Relative Navigation (TRN), которую NASA разработало для миссии Mars 2020. TRN помогла Perseverance безопасно приземлиться в кратере Jezero и управляла вертолётом Ingenuity во время его полётов.

Относительная навигация по местности использует камеры, которые смотрят вокруг и идентифицируют важные объекты в окрестностях. Затем аппарат использует функции для навигации. Это похоже на то, что вы входите в гостиную и узнаёте диван и телевизор. Роботы делают то же самое.

В ходе поисков жизни на глубине Orpheus подвергнут испытаниям, хоть он и не будет достигать предельной глубины, во время двухнедельной экспедиции на корабле NOAA с 14 по 27 мая. Мини-подводная лодка будет работать круглосуточно и без выходных, изучая морское дно. Автономная подводная лодка также испытает новую технологию eDNA, которая сможет извлекать образцы ДНК организмов из воды и почвы, в которых они живут.

Биолог WHOI Тим Шэнк, ведущий учёный миссии, ожидает, что Orpheus откроет новую главу в изучении морских глубин и прольёт свет на таинственный мир, где давление в тысячу раз превышает давление на уровне моря.

"Мы знаем, что в в этой зоне имеется огромное количество органического материала и большое количество биоразнообразия, организмов, которые развили уникальные приспособления для выживания в условиях высокого давления. Но до сих пор у нас не было аппарата, чтобы отправиться туда", – сказал Шэнк на брифинге.

Судьба предшественника Orpheus свидетельствует о проблемах глубоководных исследований. В 2014 году аппарат рухнул на глубину 10 км в желобе Кермадек недалеко от Новой Зеландии, вероятно, из-за экстремального давления ~2 860 кг/см².

Эта потеря заставила Шанка и его коллег пересмотреть свой подход к исследованию зоны ультраабиссали. Они разработали Orpheus, он был меньше и дешевле, чем более ранние глубоководные исследовательские аппараты WHOI.

Orpheus весит около 250 кг. На разработку и постройку двухметровой мини-подводной лодки было потрачено около $2 млн, что составляет около четверти стоимости предшественника Nereus. Использование того, что WHOI описывает как философию cubesat, заключается в быстром развитии новых технологий с меньшими затратами, что позволит учёным заменить аппарат в случае поломки, а также создать целый исследовательский флот.

Автономные подводные лодки будут плавать по дну океана, делая снимки в высоком разрешении, которые будут объединены в трёхмерную карту морского дна, попутно ища следы жизни.

Но Шанк уже обратил внимание на другие океаны Солнечной системы, такие как на спутнике Юпитера Европе и Энцеладе Сатурна. Фактически, как отметил Шенк во время брифинга, давление под ледяной корой Европы 12 км будет примерно таким же, как в самых глубоких участках ультраабиссали.

Смит добавил, что, сотрудничая с сообществом исследователей океана, NASA может задействовать совокупность знаний и опыта, создание которых с нуля в противном случае заняло бы слишком много времени.

По словам Смита, благодаря своему небольшому размеру Orpheus является удобной отправной точкой для итераций, которые могут привести к исследованию мини-субмариной других океанических миров. Однако, чтобы сделать эту технологию пригодной для межпланетного путешествия, инженерам придется уменьшить её как минимум в 10 раз.

Шенк сказал, что обнаружение жизни на Европе или Энцеладе его не удивит. Представления биологов о жизни на Земле коренным образом изменились в 1977 году с открытием гидротермальных источников. Эти трещины на морском дне, на многие километры ниже поверхности океана, выделяют горячую, богатую минералами воду, которая даёт начало процветающим экосистемам с уникальными типами микробов, моллюсков и рыб. Эти экосистемы выживают без света. Вместо фотосинтеза микроорганизмы вокруг этих трещин обрабатывают углеродсодержащие молекулы, которые просачиваются с морского дна, чтобы создать органический материал, которым питаются другие существа.