Perforar a través.

Un raspador de hielo de carretera motorizado puede eliminar aproximadamente media pulgada de hielo en cada paso. Entonces colocas las cabezas rascadoras de varios de ellos en una viga, otros en otra viga, etc., hasta que construyas una rueda de radios. Ahora tiene una cabeza perforadora, básicamente una máquina perforadora de túnel vertical . Entre cabeza y cabeza, se pueden configurar boquillas para rociar pequeños chorros de agua caliente a alta presión, para romper el hielo y facilitar el trabajo de los raspadores. El agua se puede reciclar indefinidamente.

Con dieciséis órdenes de raspadores y girando a diez RPM, que no es mucho cuando se perfora hielo, el disco puede perforar a unos dos metros por minuto, suponiendo que cada cabezal tenga la misma eficiencia que un raspador de carretera. El hielo pulverizado se puede bombear usando tubos llenos de gas (supongo que ocasionalmente será necesario enjuagar el tubo con gas caliente para evitar obstrucciones). O se puede presionar en tubos huecos recubiertos de teflón usando pistones.

El disco raspador se baja de la superficie, con el submarino encima. Cuando llega al océano, se baja más para que el submarino se suelte suavemente y luego se vuelve a subir.

Dependiendo de la resistencia del hielo y el riesgo de colapso, el túnel puede ser excavado por una cabeza perforadora de dos partes: el propio disco perforador, sobre el cual se aloja el submarino. Y un cilindro vertical hueco, tan ancho como el túnel, con escalones verticales, capaz de subir y bajar. En lugar de que los cabrestantes estuvieran en la superficie y se tendieran diez kilómetros de cables, este cilindro descendería por sí mismo dentro del túnel y mantendría el disco perforador bajando a velocidad constante. Podría tener taladros horizontales capaces de penetrar varias decenas de metros dentro de las paredes, inyectando agua justo por encima de 0 °C y dejando que se congele en el lugar (permitiendo la expansión del hielo, por supuesto, no queremos fracturar las paredes del túnel) . O podría mantener una capa central a una temperatura justo por encima de 0 °C. En ambos casos,

A una séptima G, el riesgo de que las paredes del túnel se vuelvan mucho más densas que el hielo europeo promedio, que se rompan por su propio peso, debería ser insignificante incluso cuando se considera una profundidad de diez kilómetros. Además, una altura de diez kilómetros (1350 m equivalente a la Tierra) está dentro de la resistencia a la compresión de Ice XI .

(El método de fusión para llegar al océano de Europa se detalla en Cold as Ice de Charles Sheffield , usando un generador de fusión ideado por Cyrus Mobarak).

En realidad

Siguiendo el comentario de Richard Hansen, descubrí que este diseño ya ha sido desarrollado y probado . La velocidad del Rapid Access Ice Drill es de alrededor de 3300 metros en 200 horas, incluido el montaje del campamento y el desmontaje de todo; Creo que es seguro asumir alrededor de 25 metros por hora. El RAID utiliza taladros de velocidad media que giran lentamente, accionados eléctricamente; es probable que el uso de fuentes de energía de fusión sea mucho más rápido, por ejemplo, combinando cabezales de perforación y rectificado de agua caliente.

Otras posibilidades

Cañón de microondas orbital : derretiría el hielo, luego herviría el agua y finalmente dispersaría el vapor de agua. Esto tiene la ventaja de un riesgo muy bajo de derrumbes (pero aún requiere bajar el submarino de alguna manera). Por otro lado, un pozo de diez kilómetros lleno de gas de microondas sin una atmósfera real, en alrededor de un séptimo g, creará una columna posiblemente lo suficientemente alta como para interferir con los vehículos orbitales antes de ser dispersada por el viento solar. La refracción interna de las microondas y la ablación de la columna de vapor ascendente también harán que el túnel se haga más grande en la boca y requerirá proporcionalmente más energía para excavar.

Golpe cinético orbital : suponiendo un impactador muy denso (uranio empobrecido/aleación de tungsteno), la fórmula de penetración de Newton en hielo XI da un factor de longitud de alrededor de 20: es decir, el penetrador golpeará 20 veces su longitud antes de dispersar su impulso. Perforar una perforación de diez kilómetros requerirá un penetrador de metal sólido de 500 m o múltiples impactos KEW precisos. Existe el riesgo de que se rompa el hielo, lo que puede interferir con las operaciones secundarias.

En primer lugar, asumimos que se trata de un mar interno en Europa, según la evidencia que hemos visto hasta ahora, sin embargo, no sabemos con certeza si se trata de pequeñas bolsas localizadas de agua líquida o un mar masivo, qué tan profundo es o más importante aún qué tan profundo es el hielo. Sé que es un punto extraño, pero vale la pena darse cuenta de ese hecho. por el bien de la discusión, supondremos que hay un enorme mar bajo el hielo. Lo cual admito que espero que sea el caso.

los géiseres

Es probable que se envíen sondas para observar los géiseres e investigarlos, sin embargo, no "esperarían una apertura", ya que para cuando se abriera, la presión hacia afuera sería demasiado alta para enviar algo hacia abajo, y una vez que el géiser se detuviera, el agujero se abriría rápidamente. congelar limitando así la capacidad de la sonda

Perforación

La perforación definitivamente será la mejor opción, principalmente porque esta misión sería una misión científica, por lo que lo más probable es que aterricen un dispositivo de muestreo central en Europa, para que puedan analizar cada capa de hielo a medida que excavan, esto les daría mucho más información luego de derretir el hielo. y asumiría que esta muestra central captura cada núcleo, y luego los almacena para un eventual análisis por parte de los humanos. Es probable que este agujero tenga unos 10 cm de diámetro.

Una vez que la sonda haya alcanzado el agua líquida, lo más probable es que envíe un brazo muy largo cubierto de sistemas analíticos a través del orificio y dentro del agua, lo más probable es que permanezca allí como un accesorio casi permanente.

Segunda Misión

Después de haber confirmado la teoría sobre un océano y, con suerte, encontrado algo digno de mención, entonces tal vez enviarían una gran nave, en ese caso, lo más probable es que enviaran una gran plataforma de perforación para abrir un agujero del tamaño de una tapa de cubo de basura. y se enviarían pequeños vehículos submarinos no tripulados (básicamente un torpedo de control remoto sin sistemas de laboratorio en lugar del pedacito explosivo) para investigar, pero estaría alimentado por un cable que llega a la superficie, las sondas de energía nuclear se han teorizado antes, pero nunca se usaron ya que corren el riesgo de exponer su objetivo de investigación a la radiación y, por lo tanto, potencialmente destruir lo que esperan encontrar. los UUV pueden tomar muestras de agua y devolverlas a la superficie para que sean recogidas por una misión posterior o incluso para que el vehículo de aterrizaje tenga un vehículo de retorno que pueda devolver las muestras del núcleo y las muestras de agua a la tierra. sin embargo, una vez más, hacerlo representa un riesgo para las propias muestras al exponerlas al duro entorno del espacio y, lo que es más importante, al reingreso.

Es probable que las muestras nunca regresen a la Tierra, y hay una gran lista de requisitos que las sondas espaciales deben cumplir si alguna vez esperan hacer contacto con agua, líquida o congelada, ninguno de los rovers de Marte tiene permitido acercarse al hielo. han encontrado en la superficie, en caso de que lograran contaminarla con microbios de la Tierra.

Una vez más, no querrás arriesgarte a matar nada de lo que esperas encontrar.

Perforar.

Todos sus métodos propuestos son útiles para las operaciones terrestres de rompehielos. Pero en Europa, tiene una opción extremadamente energética que no está disponible en la Tierra: la honda de gravedad de una nave impactadora de hielo interplanetaria.

Balancea tu impactador de hielo alrededor de un cuerpo en la posición adecuada y llévalo a toda velocidad hacia Europa. Te romperá un poco de hielo. Es posible que desee tener su nave de investigación en órbita a una distancia segura. Bájalo justo detrás de la embarcación rompehielos.

Ya se ha llevado a cabo un esfuerzo similar: la misión Deep Impact. Podrías entregar más (¿o menos?) energía ajustando la velocidad y la masa de tu impactador. https://www.nasa.gov/mission_pages/deepimpact/spacecraft/impactor.html

Perforar

puedes bajar a través del hielo de cualquier manera.

Cuando llega el momento de irse a casa, su submarino debe poder salir del hielo. Es posible que puedas salir con un volcán de hielo, pero no querría contar con eso si estuviera en el submarino. Me gustaría tener la capacidad de perforar hacia arriba en ángulo y arrastrarme sobre orugas.