Возможный Ио-Орбитер

[vika vorobyeva]

Уважаемые любители космонавтики!
С целью правдоподобного описания ситуации в н/ф повести прошу представить свойства возможного Ио-Орбитера - спутника, вращающегося вокруг Ио. Какие приборы он может нести, какой высоты и наклонения должна быть его орбита? Я предположила круговую полярную орбиту с высотой 600 км над поверхностью, но не знаю, насколько это удачная идея.
Просьба исходить из современных технических возможностей или технических возможностей ближайшего будущего + двигатель, основанный на ядерных реакциях.

Больно не бейте :roll:

[Yuriy]

Просьба исходить из современных технических возможностей или технических возможностей ближайшего будущего + двигатель, основанный на ядерных реакциях.

Устанавливать на Ио-обитер двигатель, основанный на ядерных реакциях не обязательно.
Для отлета к Юпитеру, перехода на орбиту искусственного спутника Юпитера, маневров, перехода на орбиту искусственного спутника Ио можно использовать обычные двигатели.
Ядерные реакции нужно использовать в радиоизотопном источнике в системе электропитания. Радиоизотопный источник+термоэлектрический преобразователь, как на аппаратах Вояджер-1 и Вояджер-2.

[ronatu]

Уважаемые любители космонавтики!
С целью правдоподобного описания ситуации в н/ф повести прошу представить свойства возможного Ио-Орбитера - спутника, вращающегося вокруг Ио. Какие приборы он может нести, какой высоты и наклонения должна быть его орбита? Я предположила круговую полярную орбиту с высотой 600 км над поверхностью, но не знаю, насколько это удачная идея.
Просьба исходить из современных технических возможностей или технических возможностей ближайшего будущего + двигатель, основанный на ядерных реакциях.

Больно не бейте :roll:

[Имxотеп]

Уважаемые любители космонавтики!
С целью правдоподобного описания ситуации в н/ф повести прошу представить свойства возможного Ио-Орбитера - спутника, вращающегося вокруг Ио. Какие приборы он может нести, какой высоты и наклонения должна быть его орбита? Я предположила круговую полярную орбиту с высотой 600 км над поверхностью, но не знаю, насколько это удачная идея.
Просьба исходить из современных технических возможностей или технических возможностей ближайшего будущего + двигатель, основанный на ядерных реакциях.

Больно не бейте :roll:

Вероятно при обозримом уровне технологий "Ио орбитер" в классическом понимании чисто орбитального аппарата сделать будет сложно. Основная причина - чудовищные радиационные пояса Юпитера,  причем самые гиблые места там находятся как раз вблизи планеты, включая орбиту Ио.  Для ориентировки в табличке приведены некоторые цифры.

Каллисто: 0.01 rem/day
Ганимед: 8 rem/day
Европа: 540 rem/day
Ио: 3600 rem/day
Теба и внутренние спутники: 18,000 rem/day

(что такое "rem"?)

Больше нескольких недель там никакой орбитер не проживет и поэтому в рассматривавшихся проектах преобладают варианты многократных пролетов Ио.
По научной программе "орбитера" больших вопросов не возникает, там  неинтересных вещей нет. Более подробно проработки можно посмотреть здесь.
И наконец как туда добраться. Здесь тоже предлагались разные варианты, сводящиеся к трем основным типам
1) вариант для бедных - совсем небольшой аппарат, куча грав.маневров, торможение у Юпитера на "химии".
2) вариант для бедных экстремалов - аппарат побольше, но торможение и маневрирование у Юпитера/Ио происходит с помощью электродинамической тросовой системы, благо вблизи планеты магнитное поле более чем сильное. Бонусы - большая доставляемая масса + экзотический вид аппарата.
3) вариант для богатых экстремалов - "атомоход" типа Джимо, ионники и все дела, никаких проблем с массами и энергоресурсами, основной минус - стоимость и сложность.

[ronatu]

....  Для ориентировки в табличке приведены некоторые цифры.

Каллисто: 0.01 rem/day
Ганимед: 8 rem/day
Европа: 540 rem/day
Ио: 3600 rem/day
Теба и внутренние спутники: 18,000 rem/day

(что такое "rem"?).

OT TYDA:

Exposure Levels:

Low dosage - less than 1 sv (100 rem)
Medium low dosage - 1-2 sv (100 - 200 rem)
Medium high dosage exposure 2-5 sv (200-450 rem)
High dosage exposure more than 5 sv (500 rem and more)

[ааа]

"sv" - это наверное "зиверты".

[pkl]

Я раньше мечтал о такой АМС. Пока не переключился на Европу. :wink: Моё мнение - самым перспективным типом АМС для исследования внешних планет будет тяжёлый аппарат с ЯЭДУ. Затраты, конечно, ого-го, но и отдача будет соответствующей. Чтобы их уменьшить, полагаю, нам надо будет сделать серию с достаточно большой степенью унификации как по служебному борту, так и по научной аппаратуре. Плясать предлагаю от проекта станции для изучения Европы которую предлагал А. Гафаров и др. Наверное, первую такую АМС надо будет отработать в поясе астероидов, а вот дальше... можно и о Юпитере помечтать. Итак, у нас две интересных близко расположенных целей: Ио и Европа. Разумеется, было бы весьма заманчиво исследовать два тела одним аппаратом. Но это едва ли возможно: из-за той же радиации. Поэтому я предлагаю отправить два идентичных зонда, как это делали в Советском Союзе. Но с промежутком во времени, допустим, два года: первая АМС выполняет основную программу, а следующая доделывает то, что не успела первая. Приоритет я бы отдал Европе - всё ж океаны и всё такое. :roll:

[pkl]

Теперь по науке:
1. Длинноволновой радар для прощупывания недр.
2. Лазерный локатор для топографии.
3. Камера с длиннофокусным объективом и, само собой, светофильтрами для высокодетальной съёмки /в т.ч. стерео/.
4. ИК-спектрометр-радиометр - химический состав поверхностей, атмосфер и измерение температуры оных.
5. УФ-спектрометр - химический состав атмосфер и межпланетной среды.
6. Фотополяриметр - анализ физико-механических свойств грунта.
7. Микроволновой радар - то же самое.
8. Магнитометры - картирование магнитных полей.
9. Детекторы пылевых частиц с анализом их химического состава.
10. Анализаторы плазмы и детекторы заряженных частиц. Но вот будет ли от них толк/см. ниже/?
11. Субспутник со своими магнитометрами, анализаторами плазмы и детекторами заряженных частиц /потому как реактор на базовой АМС будет, думаю, вносить существенные помехи/. Он же будет использоваться для картирования гравитационного поля, для чего на нём надо будет установить лазерный уголковый отражатель для лидара /см. п. 2/.
12. Пенетраторы со своей аппаратурой.

Так что будет чем заняться.

[vika vorobyeva]

Огромное спасибо всем, кто ответил, особенно Имхотепу и pkl!

Насколько я понимаю, главная проблема возможного спутника Ио - мощная радиация в окрестностях Юпитера. Как можно с этим бороться? Окружать спутник мощной защитой или разрабатывать электронику, малочувствительную к радиации (на лампах там, или еще как)? Возможно ли сделать простой тупой аппарат, "мозги" которого вращались бы вокруг Юпитера за орбитой Каллисто, а команды передавались по радио?
Предполагаемое время действия н/ф повести - конец 21 века, так что можно немного и помечтать (не уносясь уж совсем в заоблачные дали)

[vika vorobyeva]

Каллисто: 0.01 rem/day
Ганимед: 8 rem/day
Европа: 540 rem/day
Ио: 3600 rem/day
Теба и внутренние спутники: 18,000 rem/day

А не подскажете, какая доза в rem считается смертельной для человека? Из школьного курса НВП я смутно помню про 600 рад, но как это соотносится с rem`ами?

[Tiger]

2) вариант для бедных экстремалов - аппарат побольше, но торможение и маневрирование у Юпитера/Ио происходит с помощью электродинамической тросовой системы, благо вблизи планеты магнитное поле более чем сильное. Бонусы - большая доставляемая масса + экзотический вид аппарата.

А можно подробнее про электродинамическую тросовую систему?

[Shin]

Уважаемые любители космонавтики!
С целью правдоподобного описания ситуации в н/ф повести прошу представить...

Ой, а где потом можно прочитать энту повесть? И под каким псевдонимом выйдет?  

[Peter]

Если ничего не путаю...

Доза облучения меряется не в рентгенах, а в радах, ремах, греях или зивертах в зависимости от того, какой эффект важен/наличествует.
ренген: излученная доза, 1 рад это 1 поглощенный рентген
100 рад = грей: поглошенная доза
100 рем = зиверт : поглощенная доза * биологический коэффициент,
(разные виды излучений оказывает разное воздействие)
Соответственно рем: поглощенный ренген * биологический коэффициент
Для гамма и рентгеновских источников 1 рад, вроде бы, эквивалентен 1 рему.
Могу путать, военная кафедра давно была
Дозы до 25 рем в год считаются допустимыми, при том, что их набирают протяженно по времени, а не ударно.

[vika vorobyeva]

Если ничего не путаю...

Дозы до 25 рем в год считаются допустимыми, при том, что их набирают протяженно по времени, а не ударно.

Значит, обитаемую станцию вокруг Юпитера надо выносить за орбиту Каллисто
Про Ио-орбитер еще буду думать.

Ой, а где потом можно прочитать энту повесть? И под каким псевдонимом выйдет?  

*смущаясь* Да у себя в блоге и выложу...

[Dims]

Ещё я где-то здесь на форуме слышал, что спутник вокруг близкой луны будет испытывать гравитационные возмущения со стороны главной планеты и не сможет находиться на устойчивой орбите. Не знаю, насколько это применимо к Ио.

[Chilik]

Если ничего не путаю...
Дозы до 25 рем в год считаются допустимыми, при том, что их набирают протяженно по времени, а не ударно.

Для персонала категории А годовая допустимая доза составляет 20 мЗв (2 бэр). Её можно превысить вдвое по приказу, если это требуется для ликвидации аварии, но потом этот человек получает соответствующие ограничения по работе с излучением. Персонал категории Б (уборщицы, секретарши и сантехники, к примеру) имеет допустимую годовую дозу в 10 раз меньше.
Естественно, что всё касается гражданских специалистов. Для них критерий предельно допустимой дозы исходит из чего-то типа "не наблюдается последствий полученной дозы при облучении в течении 30 лет подряд на современном уровне развития медицины." По мере накопления знаний и развития медицины уровни периодически понижаются. Что касается военных, то там другая история: нужно, чтобы подразделение выполнило боевую задачу. Не буду говорить про нас, но у супостатов есть критерий LD50/60 - гибель 50% личного состава в течении 60 дней при надлежащем лечении. Он явно неспроста введён. Озвучивать цифры на эту тему не хочу.

[vika vorobyeva]

Ещё я где-то здесь на форуме слышал, что спутник вокруг близкой луны будет испытывать гравитационные возмущения со стороны главной планеты и не сможет находиться на устойчивой орбите. Не знаю, насколько это применимо к Ио.

Тоже применимо, конечно. Но, насколько я понимаю, тогда речь шла о пассивной баллистической орбите, когда спутник летает, как простой булыжник. Если же он будет периодически включать двигатели для коррекции орбиты, на Ио он не упадет

А можно вернуться к возможной орбите спутника? Какую орбиту вы бы посоветовали, чтобы он имел возможность снимать всю поверхность Ио, полярная подойдет?

[Имxотеп]

2) вариант для бедных экстремалов - аппарат побольше, но торможение и маневрирование у Юпитера/Ио происходит с помощью электродинамической тросовой системы, благо вблизи планеты магнитное поле более чем сильное. Бонусы - большая доставляемая масса + экзотический вид аппарата.

А можно подробнее про электродинамическую тросовую систему?

Ну идея не нова и даже опробована на околоземной орбите. В проводнике (тросе), движущемся в магнитном поле, возникает разность потенциалов. Если один конец троса замкнуть на окружающую плазму потечет ток и за счет его взаимодействия с магнитным полем появится сила, которую можно приспособить для маневрирования.  Подробнее  можно  поизучать здесь. В самом простом случае для аппарата на LEO развернутый трос может служить своеобразным "магнитным тормозом" для сведения с орбиты.
С Юпитером интереснее. Планета очень быстро вращается и магнитное поле вращается вместе с ней, поэтому спутник на орбите выше синхронной (2.2 радиуса Юпитера) оказывается в обратной ситуации - фактически не он летит сквозь магнитное поле, а вращающееся поле "обдувает" медленный спутник.  Все галилеевы луны Юпитера находятся заметно выше синхронной орбиты и исследующий их спутник с развернутым тросом будет не тормозиться, а ускоряться магнитным полеи, увеливая радиус своей орбиты.  
Для работоспособности схемы нужно минимум 2 вещи - магнитное поле и окружающая плазма для замыкания тока. С первым у Юпитера все хорошо, а второе обеспечивается в основном плазменным тором Ио, простирающимся почти до орбиты Европы. Схему также можно использовать для генерации электроэнергии для спутника, достижимы уровни в десятки и сотни ватт. Все это сейчас прорабатывается как вариант для будущей многоспутниковой миссии ЕКА к Юпитеру. Технические моменты освещены тут. Как знать,  может часть этих задумок будет реализована в 2017 году.

[Peter]

Если ничего не путаю...
Дозы до 25 рем в год считаются допустимыми, при том, что их набирают протяженно по времени, а не ударно.

Естественно, что всё касается гражданских специалистов. Для них критерий предельно допустимой дозы исходит из чего-то типа "не наблюдается последствий полученной дозы при облучении в течении 30 лет подряд на современном уровне развития медицины." По мере накопления знаний и развития медицины уровни периодически понижаются. Что касается военных, то там другая история: нужно, чтобы подразделение выполнило боевую задачу. Не буду говорить про нас, но у супостатов есть критерий LD50/60 - гибель 50% личного состава в течении 60 дней при надлежащем лечении. Он явно неспроста введён. Озвучивать цифры на эту тему не хочу.

Я брал "для военных в мирное время". Например, этот нормальтив использовался ими при ликвидации последствий Чернобыля ( по их словам, во всяком случае).
Да, разумеется, считали в бэрах - это наш экивалент буржуйского рема Мне кажется, для пилотируемого полета в дальний космос - вполне нормальный норматив, во всяком случае, пока полеты не станут массовыми

[Дмитрий Виницкий]

А мне представляется целая стая миниспутников, летящая по эллиптической орбите, в корпусах с хорошей "бронёй", передающих записанные данные после пролета Ио, на высоких ветвях траектории.