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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Enceladus: Ozean unter eisiger Kruste



astronews.com Redaktion
23.06.2011, 13:30
Dicht unter der eisigen Kruste des Saturnmondes Enceladus müssen sich flüssige Salzwasser-Reservoire befinden. Darauf deuten neue, jetzt in der Fachzeitschrift Nature vorgestellte Untersuchungen hin. Wissenschaftler hatten mit Hilfe der Raumsonde Cassini die Zusammensetzung der Eispartikel untersucht, die Enceladus ins All ausstößt. (23. Juni 2011)

Weiterlesen... (http://www.astronews.com/news/artikel/2011/06/1106-021.shtml)

Kosmo
23.06.2011, 16:09
Enceladus mal wieder, das Männeken mit den Tigerstreifen. Hab den Kleinen gern. :)

CAP
23.06.2011, 19:04
Mich würde mal interessieren, wie ihr zum Thema "Erkundung von Enceladus (oder auch Europa) durch Sonden" steht.
Damit sind keine Satelliten gemeint sondern Sonden, welche auf dem Mond landen und das Eis und gegebenenfalls den Ozean darunter direkt untersuchen.
Ich denke da an Sonden, die sich durch das Eis schmelzen.
Haltet ihr es für möglich?
Grüße
CAP

Bynaus
23.06.2011, 19:42
Technisch möglich, sicher. Finanziell zurzeit nicht. Solche Pläne wurden immer wieder mal durchgespielt, aber konkret geplant ist zur Zeit nichts. In den nächsten 10 Jahren kommt ohnehin erst Jupiter dran (mit der amerikanisch-europäischen Mission, die die galileischen Monde erforschen soll), aber für die Zeit danach hat man sich Enceladus (und Titan) vorgemerkt.

CAP
23.06.2011, 22:37
Auf Europa sollen die Bedingungen ja ähnlich sein.
Du sagst es sei technisch möglich. Ich habe noch nicht gehört, dass jemand ein 80km tiefes Loch gebohrt hat oder eine Sonde in solche Tiefen vorgestoßen ist, sei es jetzt Eis oder ein anderes Material.
Ich weiß echt nicht, ob es wirklich so einfach geht wie ich es mir wünschen würde.
Schade jedoch, dass für die geplanten Missionen zum Jupitersystem keine Lander vorgesehen sind.

Loki
23.06.2011, 22:43
Das liegt aber auch daran, dass die Druckunterschiede durch die höhere Schwerkraft auf der Erde weitaus stärker sind als auf dem kleinen Enceladus. Zusätzlich dazu ist Eis wesentlich einfach beizukommen als festem Gestein. Von der Technologie ist es durchaus Möglich eine Sonde zu entwickeln die sich den Weg schmilzt oder bohrt, und dabei in regelmässigen Abständen Sender hinterlässt oder schlicht ein "Kabel" hinter sich herzieht um trotz des wahrscheinlich über ihm wieder zufrierenden Tunnels eine Funkverbindung aufrecht zu erhalten. Problem ist wohl derzeit wirklich nur die finanzierung eines solchen Projekts.

Bynaus
23.06.2011, 22:54
Du sagst es sei technisch möglich. Ich habe noch nicht gehört, dass jemand ein 80km tiefes Loch gebohrt hat oder eine Sonde in solche Tiefen vorgestoßen ist, sei es jetzt Eis oder ein anderes Material.

Ja, so war das aber natürlich auch nicht gemeint. Man hat mal einen Lander angedacht, der in der Südpolregion von Enceladus landen sollte, am besten in der unmittelbaren Nähe einer aktiven Spalte. Dann nämlich ist es gar nicht nötig, sich durchs Eis zu bohren, weil der Ozean quasi zu einem kommt :) in Form eines Wasser-Geysirs. Die Eisdecke von Enceladus ist auch sicher nicht 80 km dick (der Mond selbst ist ja kaum 500 km gross - eher sowas wie ein paar hundert bis ein paar wenige km), nicht einmal bei Europa geht man von dieser Dicke aus. Dort sind es eher entweder ~30, oder vielleicht auch nur ~3 km.


Schade jedoch, dass für die geplanten Missionen zum Jupitersystem keine Lander vorgesehen sind.

Ja, aber gemessen an der Komplexität einer Landung und der damit verbundenen Masse (und den Kosten) ist deren wissenschaftlicher Wert nicht so gross. Sicher, es gäbe in paar tolle Bilder... :)

Aber ganz allgemein stimme ich Loki zu: es wäre technisch nicht völlig unmöglich, eine Sonde zu bauen, die sich durch Europas Eis bohrt. Sie müsste vermutlich nuklear betrieben werden, und man müsste bereit sein, etwa 10 Mrd dafür aufzuwerfen, wenn man wirklich im Ozean tauchen gehen will. Dafür ist es noch zu früh, aber irgendwann wird das kommen. Hoffentlich noch vor 2050.

TomTom333
24.06.2011, 10:34
Moin,

vor nicht "All" zu langer Zeit habe ich dazu ein kleines Filmchen gesehen. Weiß weder wo noch wie er hieß.

Es ging um einen Lander der ein 5km langes Kabel mit sich führt. Die Sonde welche eintaucht ist radioaktiv beheizt, sowie das hinter sich her tauchende Kabel durch eine Heißspirale. Die Sonde merkt wenn sie sich nicht mehr im Eis sondern im Wasser befindet und kann dieses dann auf Mikroben untersuchen. Die "Kabeltrommel" hatte eine Sendeeinheit und sollte Kontakt mit einem Sat aufbauen.

So weit, so gut. Was ist, wenn das Eis 6 km dick ist? X Mrd $ für die Katz?
Könnte man vorab durch Echolot die dicke des Eises bestimmen?

Bei den Tigerstreifen müsste die Schicht doch viel dünner sein.... aber was ist mit der Zerklüftung????
Fragen über Fragen

Bynaus
24.06.2011, 10:39
Könnte man vorab durch Echolot die dicke des Eises bestimmen?

Genau das sollen die NASA/ESA Sonden im Jupitersystem machen. Und noch einiges mehr. Deshalb wie gesagt: eine Sonde, die sich durchs Eis bohrt, ist erst der übernächste Schritt.

CAP
24.06.2011, 10:46
Die 80 km habe ich aus dem Astronewsartikel übernommen.
Ich will auch garnicht behaupten, dass es technisch nicht möglich ist, eher im Gegenteil.
Ich wollte eigentlich nur die Problematik bei solchen Sonden zusammenfassen.
Im Augenblick klingt es nämlich so, als wären die Kosten das größte Problem.
10Mrd ist auch ein viel glaube ich.Ich glaube Cassini hat bis zum heutigen Tag knapp 4 Mrd gekostet.
Ein wichtiges, wenn nicht sogar das wichtigste Ziel der Raumfahrt ist doch die Suche nach Leben im Universum.
Dann investiere ich doch lieber mal 10 Mrd für eine Sonde die in das flüssige Medium vordringen und dieses in situ untersuchen kann, als in viele Satelliten, die dann evtl ein paar ausgespuckte Eispartikel im Vorbeiflug auffangen.
Und wenn man schon einen Lander losschickt, ich denke da an Huygens, dann verstehe ich nicht warum man nicht mehr daraus macht.Dann packe ich doch lieber noch ein paar Millionen drauf um den Lander mit nem RTG und ein paar Rädern auszustatten..aber das ist ein anderes Thema, sorry.

Bynaus
24.06.2011, 11:19
Die 80 km habe ich aus dem Astronewsartikel übernommen.

Du hast recht, das sehe ich erst jetzt. Muss ein neues Modell sein. :) Die Geysire jedenfalls speisen sich vermutlich aus oberflächennahen Reservoiren.


10Mrd ist auch ein viel glaube ich.Ich glaube Cassini hat bis zum heutigen Tag knapp 4 Mrd gekostet.

Sicher, aber man muss bedenken, was hier alles zusammenkommen muss.
1) Die Bohrsonde, radioaktiv angetrieben und für alle Eventualitäten gerüstet
2) Ein sehr langes Kabel, das sie mit der Oberflächenstation verbindet
3) Eine Oberflächenstation, die die hohe Strahlung an der Europa-Oberfläche aushalten kann (bei Enceladus nicht so ein Problem - die Station braucht es trotzdem)
4) 1-3) müssen sicher gelandet werden, ohne dass eine Atmosphäre vorhanden wäre, an der man bremsen kann - spricht, man muss mit Raketen abbremsen, und das aus relativ hohen Geschwindigkeiten, wie sie in diesen engen Gasriesenorbits typisch sind. Zudem haben wir keine Ahnung über das Terrain selbst.
5) Eine Datenrelais-Station im Orbit. Ansonsten muss der Lander auch noch zusätzlich eine Energiequelle mitführen, die es ihm erlaubt, direkt mit der Erde zu kommunizieren.
6) 1-5) muss von der Erde zum Gasriesen transportiert werden. Man muss sehen, dass jegliche zusätzliche Masse, die transportiert werden soll, den Aufwand potenziert. Bereits die kommende NASA/ESA-Mission zur Erkundung des Jupitersystems wird (vermutlich) aus zwei Sonden bestehen, die Kosten werden heute auf rund 5 Mrd geschätzt, aber es ist ja wohlbekannt, dass Kostenüberschreitungen von rund 40% typisch sind.

Das alles ist auch der Grund, warum der Huygens-Lander so "flachbrüstig" ausgefallen ist. Für mehr war schlicht kein Platz, andernfalls hätte es eine grössere Rakete gebraucht.

TomTom333
24.06.2011, 12:52
Möchte nur mal kurz ein paar Links hier lassen:

http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-18032380.html

http://www.lima-city.de/thread/sonde-susi-schmilzt-sich-durch

http://www.innovations-report.de/html/berichte/geowissenschaften/bericht-28730.html

http://www.patent-de.com/20030206/DE10164648C1.html

http://www.planeterde.de/presse/copy_of_AWI-Polarflugzeug

Alles zum Thema und schon ein wenig alt........ aber ich finde jeder findet was für seinen Geschmack....


Tom

CAP
24.06.2011, 17:51
Du hast recht, das sehe ich erst jetzt. Muss ein neues Modell sein. :) Die Geysire jedenfalls speisen sich vermutlich aus oberflächennahen Reservoiren.



Sicher, aber man muss bedenken, was hier alles zusammenkommen muss.
1) Die Bohrsonde, radioaktiv angetrieben und für alle Eventualitäten gerüstet
2) Ein sehr langes Kabel, das sie mit der Oberflächenstation verbindet
3) Eine Oberflächenstation, die die hohe Strahlung an der Europa-Oberfläche aushalten kann (bei Enceladus nicht so ein Problem - die Station braucht es trotzdem)
4) 1-3) müssen sicher gelandet werden, ohne dass eine Atmosphäre vorhanden wäre, an der man bremsen kann - spricht, man muss mit Raketen abbremsen, und das aus relativ hohen Geschwindigkeiten, wie sie in diesen engen Gasriesenorbits typisch sind. Zudem haben wir keine Ahnung über das Terrain selbst.
5) Eine Datenrelais-Station im Orbit. Ansonsten muss der Lander auch noch zusätzlich eine Energiequelle mitführen, die es ihm erlaubt, direkt mit der Erde zu kommunizieren.
6) 1-5) muss von der Erde zum Gasriesen transportiert werden. Man muss sehen, dass jegliche zusätzliche Masse, die transportiert werden soll, den Aufwand potenziert. Bereits die kommende NASA/ESA-Mission zur Erkundung des Jupitersystems wird (vermutlich) aus zwei Sonden bestehen, die Kosten werden heute auf rund 5 Mrd geschätzt, aber es ist ja wohlbekannt, dass Kostenüberschreitungen von rund 40% typisch sind.

Das alles ist auch der Grund, warum der Huygens-Lander so "flachbrüstig" ausgefallen ist. Für mehr war schlicht kein Platz, andernfalls hätte es eine grössere Rakete gebraucht.

Bei einer Tiefe von 80km ist meiner Meinung nach die Kommunikation mit der Bodenstation das größte Problem, auch wenn ich nicht weiß wieviel Masse so ein Meter Datenkabel hat.
Die Landung stelle ich mir nicht so problematisch vor wenn man vom unbekannten Terrain ausgeht. Mit Radar und geeigneter Reglungstechnik lässt sich so ein Gerät schon landen.
Jedoch ist hier sicherlich die meiste Technik nötig.
Die Bohrsonde selbst ist relativ einfach zu verwirklichen. Kommt halt drauf an welche wissenschaftlichen Instrumente man mitnehmen möchte.
Die FH Aachen hat da auch etwas entwickelt was meiner Meinung nach viel Potenzial hat. http://en.wikipedia.org/wiki/IceMole

Kibo
24.06.2011, 21:11
Ich denke darauf wollte Bynaus auch hinaus als er sagte, Technisch machbar aber ziemlich teuer. Die Techniken sind alle schon vorhanden, man muss nicht extra erst was erfinden. Aber man brauch viel viel Schub um kilometerweise Kabel da hin zu kriegen und das gleich 3 fach, nähmlich
1. von der Erde weg
2. in den Orbit vom Jupiter.
3. auf den entsprechenden Mond.

Die Runterbremserei in drittens wird schnell unterschätzt, da müssen sehr sehr große Geschwindigkeitsdifferenzen ausgeglichen werden.

TomTom333
24.06.2011, 21:29
Aber man brauch viel viel Schub um kilometerweise Kabel da hin zu kriegen .......

Geh bitte davon aus das es sich bei dem Kabel um sehr sehr dünnes Glasfaserkabel handelt. Es werden einige Kilo sein, aber bestimmt nicht die Werte von Nym 3x2,5 erreichen.

Und wozu baut Herr Musk denn die Falcon Heavy? Genau für solche Projekte und solche Lasten.
Wenn die NASA den MSL sicher auf den Mars kriegt, werden die das mit ein paar Kilo Kabel auf Enceladus auch schon schaffen.

Kibo
24.06.2011, 21:46
Geh bitte davon aus das es sich bei dem Kabel um sehr sehr dünnes Glasfaserkabel handelt.

Nein da weigere ich mich, wir reden hier davon kilometerweise Kabel in einen dünnen Schacht zu lassen der jede Sekunden zufrieren oder einstürzen kann. Wenn das Kabel reist oder zerquetscht wird ist die ganze Mission hin.

Zur Erinnerung: Sowohl auf Europa als auch auf Enceladus herrschen starke Gezeitenkäfte (ohne die kein flüssiges Wasser). Hier ist einiges in Bewegung. Wenn wir uns durch kilometerweise Eis schmelzen müssen wir mit Hohlräumen, Hindernissen und Verwerfungen rechnen. Wirarbeiten gleichzeitig im Vakuum und mit flüssigem Wasser, da kanns auch schon mal zu kleineren Explosionen (Stichwort Geysire) kommen.
Ich bin der Meinung das Kabel muss im Notfall auch mal das Gewicht der Bohrsonde tragen können ohne das es gleich kaputt geht.

CAP
24.06.2011, 22:18
Das Seil muss nicht nur das Gewicht der Sonde tragen können, sondern vielmehr sich selbst.
Bleiben wir bei den 80 km.
Wenn ich mich recht erinnere kann ein Stahlseil hier auf der Erde theoretisch 9km lang sein bevor es unter seinem Eigengewicht reißt ( vorausgesetzt jemand weiß wo man es 9km senkrecht abseilen könnte ;) )
Bei Enceladus wäre das weniger ein Problem, da dort 1 kg Masse nur 0,11 N erzeugt, allerdings bei Europa schon 1,32 N.
Auf Europa könnte man also ca 63 Kilometer Seil herablassen, allerdings ohne Sonde und es müsste Stahl sein.
Da es definitiv kein Stahlseil werden wird, rechne ich mit einer viel geringeren länge.
Man kann natürlich zwischendurch immer wieder Verankerungen im Kanal anbringen, aber die müssen auch relativ massiv sein.
Das ist echt ne doofe Sache mit dem Seil.
Man kann natürlich auch versuchen die Sonde so zu programmieren, dass sie völlig autark arbeitet, ohne Seil.
Sie schmilzt sich ein.Sammelt Daten und fährt wieder nach oben um die Daten zu übermitteln usw.

Schmidts Katze
24.06.2011, 23:23
Die Kabeltrommel befindet sich in der Sonde.
Dann kann beim Absinken weiter Kabel abgerollt werden und der Schacht friert oben wieder zu.
Da entstehen dann auch keine Zugkräfte am Kabel.

Ist nicht meine Idee, haben wir hier schon mal diskutiert, find ich aber nicht mehr.

Grüße
SK

Schmidts Katze
24.06.2011, 23:32
@ Kibo #14:

Das sollte nach der Erfahrung mit FlyBy-Manövern möglich sein, in eine Umlaufbahn um Jupiter einzuschwenken, bei der sich eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz zu Enceladus ergibt.

Grüße
SK

CAP
24.06.2011, 23:41
Wie wäre es mit einem Aerobreakingmanöver an Jupiter ;)
Die Kabeltrommel in der Sonde nützt durchaus wenn man davon ausgeht, dass der Kanel wieder zufriert.
Allerdings verhindert es nicht, dass das Seil ein Eigengewicht hat, welches es tragen muss, wenn es erstmal im Kanal hängt, ob jetzt von oben oder von unten abgerollt.

Monod
24.06.2011, 23:45
... in eine Umlaufbahn um Jupiter einzuschwenken, bei der sich eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz zu Enceladus ergibt.

Also entweder eine Umlaufbahn um Jupiter, um auf Europa zu landen oder eine Umlaufbahn um Saturn, um auf Enceladus zu landen.

Bynaus
24.06.2011, 23:47
Das sollte nach der Erfahrung mit FlyBy-Manövern möglich sein, in eine Umlaufbahn um Jupiter einzuschwenken, bei der sich eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz zu Enceladus ergibt.

Das bezweifle ich, angesichts dessen, dass Enceladus um Saturn kreist... ;)

Vermutlich wird man sich schon darauf verlassen, dass das Gewicht des Kabels vom zufrierenden Eis im Schacht getragen wird - anderseits sehe ich es so wie Kibo und CAP, dass man gewapnet sein muss, dass die Sonde auch mal "frei" am Seil hängen könnte und alle möglichen Kräfte darauf einwirken könnten. Aber wie gesagt: das Hauptproblem ist, überhaupt erst die Masse hochzukriegen. Klar, vielleicht haben wir schon bald die Falcon Heavy, und für so eine Mission werden wir die auch brauchen. Man müsste mal ausrechnen, ob es wirklich ausreichend ist. Wie jetzt von verschiedener Seite schon paarmal erwähnt, gerade das Bremsen auf die Mondoberfläche (bei Huygens gab immerhin eine Atmosphäre!) und das Landen in zerklüftetem Terrain dürfte nicht so einfach sein. Vielleicht braucht es sogar eine Vorläufermission, die die Landung und die Bohrtechnik demonstriert.

Schmidts Katze
24.06.2011, 23:51
Ja, natürlich, danke, Monod und Bynaus.
Asche auf mein Haupt.

Grüße
SK

PlanetHunter
25.06.2011, 12:57
Könnte die Sonde, anstatt eine Kabeltrommel mitzuschleppen, was mir etwas archaisch und fehleranfällig erscheint, nicht auch alle paar 100 Meter einen kleinen Verstärker ablassen, der dann wieder einfriert? Oder sind ca. 400m Eis zu dick für elektromagnetische Wellen?
Ansonsten würde ich die Version einer Sonde bevorzugen, die sich selber wieder nach oben schmilzt, obwohl das sicherlich mit noch mehr Energie für eine Art Antrieb verbunden sein wird.

Bynaus
25.06.2011, 14:15
Das Problem ist halt, dass solche Relais wohl schwerer als das Kabel sind und zudem eine eigene Energieversorgung brauchen... Ausserdem, wenn auch nur einer ausfällt, ist die Linie unterbrochen (natürlich auch, wenn das Kabel reisst - allerdings kann man ein Kabel sicher ziemlich stabil bauen, das ist dann nur eine Materialfrage - aber ein Relais ist eine Maschine aus vielen verschiedenen, in der Regel nicht-redundanten Bauteilen - es ist nur eine Frage der Zeit, bis eines der Teile versagt). Archaisch ist doch gut, wenns funktioniert! Lieber robust als fancy. :) Die Mars Exploration Rovers sind ja auch mit archaischen Airbags statt Triebwerken auf dem Mars gelandet, und es hat wunderbar funktioniert.

Kibo
25.06.2011, 22:51
Ansonsten würde ich die Version einer Sonde bevorzugen, die sich selber wieder nach oben schmilzt, obwohl das sicherlich mit noch mehr Energie für eine Art Antrieb verbunden sein wird.

Da hätte ich eine Lösung oder sogar 2:

-Sonde gräbt sich bis zum Ozean vor, Sammelt Daten und

a)trennt die Schmelzvorrichtung samt Datenkapsel und Energieversorgung ab, dieser teil der Sonde ist leichter als Wasser und Eis und schmilzt sich daher
von selbst immer weiter nach oben.

b)bläst sich wie ein Ballon auf um seine Dichte unter die von Wasser und Eis zu kriegen, verlagert sein Gewicht so, dass die Schmelzvorrichtung
nach oben zeigt

FrankSpecht
26.06.2011, 02:15
dieser teil der Sonde ist leichter als Wasser und Eis und schmilzt sich daher von selbst immer weiter nach oben.
Ach, ja?
Ein Objekt leichter als die Umbegung "schmilzt" sich einfach hindurch? Ok, prinzipiell stimmt diese Aussage (zumindest insofern, als leichtes (= weniger dichtes) Medium in dichterem aufsteigt).
Aber: Reicht deine Lebenszeit, um das Ergebnis dieser Sonde zu empfangen?

Kibo
26.06.2011, 10:39
Reicht deine Lebenszeit, um das Ergebnis dieser Sonde zu empfangen?

Gute Frage, sollte man auf jeden fall mal ausrechnen (versuch ich im nächsten Post), aber ich kann jetzt schon sagen dass es nicht an der Aufsteiggeschwindigkeit im Schmelzwasser liegen wird, wenn es scheitert.

Kibo
26.06.2011, 11:18
So, Ich kann ein Ergebnis präsentieren:

Enceladus Temperatur 77K
gewünschte Temperatur 273,15K
Temperaturänderung (dT) 196,15K

1 Cubikmeter Wasser (m) = 1000000 gram
WärmeKapazität Wasser (C) 4,1826 J/K*g


dH = m*C*dT = 820416990 J

3600 J =1Wh 227893,6083 Wh

Was soll uns das sagen? um einen Kubikmeter Wasser im Enceladus weg zu schmelzen brauchen wir 227894 Wattstunden also 22,8 Stunden bei 10.000 Watt

Grob überschlagen schaffen wir also an einem Tag 1 Meter (bei 10.000 Watt Leistung wenn die Sonde 1m² Fläche einnimmt) - 3650 Tage = 10 Jahre = 3,6 Kilometer
Wenn die Kruste wirklich 80 Kilometer dick ist, würde ich so ich die Ankunft der Daten also wohl nicht mehr erleben :D

Sollte ich mich wo verrechnet haben, so kann man mich gerne berichtigen.
Achja als Schmelzaufsatz stelle ich mir einen langen sich verjüngenden Sporn aus wärmeleitenden Material vor, ähnlich wie Pinoccios Nase wenn er doll lügt. Da drunter kommt ein kleiner Schild aus dem Selben Material und der Elektronikkram und wieder da hinter ein Langer aufgeblasener Plastikschlauch für den Auftrieb. Man kann durch den ganzen Apperat auch noch mehrere Rohre ziehen, damit das Wasser ablaufen kann.
Ein Problem könnten wir kriegen, wenn sich oberhalb der Sonde ein Luftraum bildet.

EDIT: Ich hab noch schnell was gezeichnet wie Ich mir das vorstelle http://imageshack.us/photo/my-images/815/enceladusschmelzer.jpg/

_Mars_
26.06.2011, 21:42
Ich habe noch nicht gehört, dass jemand ein 80km tiefes Loch gebohrt hat oder eine Sonde in solche Tiefen vorgestoßen ist, sei es jetzt Eis oder ein anderes Material.

Auf der Erde kann man nur in eine bestimmte Tiefe, weil es dann 120-200°C bekommt, und man kann den Bohrmeißel nicht mehr mit Wasser kühlen kann.

Auf Enceladus dürfte Kühlung wohl nicht so ein großes Problem sein. Außerdem bohrt man auf Enceladus nicht, sondern man schmilzt sich einfach durch...

http://de.wikipedia.org/wiki/Zerfallsenergie
http://de.wikipedia.org/wiki/Radionuklidbatterie

So ein Pellet müsste nicht einmal glühen - Eis schmilzt ab 0°C.
Das Pellet müsste auf der Erde etwa 250-300°C (Delta T = 250°C) entwickeln. Auf Enceladus haben wir -150°C -> +100°C auf Enceladus! das reicht doch...

Kibo
26.06.2011, 22:06
Das Pellet müsste auf der Erde etwa 250-300°C (Delta T = 250°C) entwickeln.
In deinem verlinkten Artikel steht was von 450 Watt pro Kilogramm. Das müsste gleichbedeutend mit Wattsekunden sein, damit kommen wir auf 1.620.000 Wh was ausreichen würde für 7,11m/h macht 62 Kilometer im Jahr. Kann auch sei das ich gerade völlig daneben greife, bei Watt und Joule kenne ich mich nicht so aus^^ Jedenfalls schön mal wieder von dir zu Lesen Mars

schöne Grüße^^

Bynaus
26.06.2011, 23:00
Das müsste gleichbedeutend mit Wattsekunden sein

Eine Wattsekunde ist ein Joule. Joule ist ein Mass für Energie, Watt ein Mass für Leistung, von der Dimension "Joule pro Sekunde". Eine Leistung von 450 Watt pro Kilogramm heisst, ein kg strahlt pro Sekunde 450 Joule ab. Das müsste man jetzt mit der Schmelzenergie von Eis vergleichen (und der Energie, die nötig ist, um das Eis auf die Schmelztemperatur zu bringen).

Man beachte, dass man bei dieser Methode davon ausgeht, dass es keinerlei Höhlen im Eis gibt. Wenn es solche gibt, ist natürlich Schluss mit dem Aufstieg, sobald eine Höhle erreicht wird.


dH = m*C*dT = 820416990 J

Hier fehlt die Schmelzenergie. Die ist ziemlich gross und darf nicht vernachlässigt werden. Aussdem sollte man nicht vergessen, dass Schmelztemperaturen druckabhängig sind.

CAP
27.06.2011, 14:44
Da es auf Enceladus sagen wir mal keine Atmosphäre=keinen Atmosphärendruck gibt schmilzt das Eis nicht, sonder es sublimiert...leider...denn die Schmelzwärme von Wasser ist "nur" 332,5 kJ/kg...wobei die Verdampfungswärme 2257 kJ/kg beträgt.
Die Sublimationsenergie ist die Summe aus den beiden, also ganz schön viel!

CAP
27.06.2011, 15:20
Zu der Idee mit dem Aufsteigen der Sonde:
Ich bin mir noch nicht ganz sicher, ob das so funktioniert wie du dir das vorstellst.
Ich würde sagen, dass eine Sonde, die sich aktiv nach oben bewegt eine bessere Alternative wäre.
Aber die Idee ansich finde ich gut.Werde mal drüber nachdenken.

Kibo
27.06.2011, 15:21
Das mit der sublimation interressiert doch nur für die ersten paar Meter nach unten bohren oder sehe Ich das falsch? Sobald das Loch von oben her wieder zugefroren ist, befinden wir uns ja nicht mehr im Vakuum. Für die Rückkehr nach oben haben wir ja sowieso mehr als genug Druck für flüssiges Wasser.
Also zur zusätzlichen Schmelzenergie nehme ich gleich mal CAP's Angabe von 332,5 kJ/Kg (Wikipedia gibt komischerweise 333,5 an)
1 m³ wiegt 916,7 Kg (durchschnittliche dichte laut Wikipedia 0,9167 g/m³) damit haben wir pro Meter Schmelzstrecke einen zusätzlichen Energiebedarf von 304802,75 kJ

820416,990 kJ vom Anfang + 304802,75kJ = 1125219,74 kJ
1125219,74 kJ/3,6 = 312561,04 Wh (Nur ausgerechnet um sehr große Zahlen zu vermeiden)
bei 450 Watt aus dem Kg Plutonium hätten wir in einer Stunde ja 1620000 Watt Wärmeleistung abgegeben und damit kämen wir dann 1620000/312561,04=5,2m weit. Das macht aufs Jahr gerechnet 45,4 Kilometer :)

Ich hoffe das ist jetz soweit richtig, das es für eine grobe Schätzung reicht
mfg

Kibo
27.06.2011, 16:25
Ich bin mir noch nicht ganz sicher, ob das so funktioniert wie du dir das vorstellst.

Nun Ich sehe 4 Varianten um die Daten nach oben zu kriegen.

mittels Kabel - kann reißen/ zerquetscht werden
mittels Relais - viel mehr Elektronik Redundanz fragwürdig
mechanische Lösung (also mittels Raupenantrieb oder so) - Mechanik kann einfrieren, korrodieren, zusätzliche Steuerelektronik
Auftriebslösung - Auftriebskörper kann reissen, zusätzlicher Aufblähmechanismus

Die beiden letzten Lösungen kriegen bei Höhlen Probleme, besonders meine Auftriebslösung ist da ziemlich hilflos. Etwaige Risiken kann jeder für sich selber abwägen. Für was man sich entscheidet, hängt davon ab wie die Zusammensetzung und Dicke der Kruste denn nun genau ist, finde Ich.

mfg

CAP
27.06.2011, 17:05
Deine Rechnung könnte stimmen, allerdings für ungewisse Randbedingungen.
Du gehst davon aus, dass der Kanal hinter der Sonde direkt wieder zufriert.
Das glaube ich weniger.
Da du so gerne rechnest, kannst du ja mal ausrechnen, wieviel Volumen Wasserdampf aus einem Kilo Eis entstehen.
Ich denke viel wird aus dem Loch entweichen, einiges wird direkt hinter der Sonde an der Kanalwand resublimieren und ein Teil fliegt durch das Loch als "Pulverschnee".
Um das Loch zu verstopfen brauchst du kompaktes Eis.Dieses bekommst du nur dort, wo der Wasserdampf direkt an den Wänden resublimiert (VIELLEICHT)...das was im Freien wieder zu Eiskristallen wird, wird uns in dem Fall nichts bringen.

In unserem Fall hast du höchstens direkt direkt hinter der Sonde das kompakte Eis was wir bräuchten um das Loch zu verstopfen(und das auch nur vielleicht.Ist meine Theorie dazu).
Selbst wenn irgendwo der Schacht mal so eng werden sollte, dass er verstopft, schießt es dir der schnell entstehende "Überdruck" wieder raus.
Meine Meinung.

Kibo
27.06.2011, 17:51
Also, Ich denke unser Problemchen lässt sich relativ schnell mit einem Liter flüssigen Bauschaum lösen, zumindest dürfte das lange genug halten, bis das Wasser über dem Bohrer ausfriert.
Das sollte bei 70 Kelvin relativ schnell gehen.

CAP
27.06.2011, 22:13
Hört sich zwar merkwürdig an, aber vielleicht funktioniert das ja wirklich ;)Ich weiß zwar nicht, wie sich Bauschau bei den Temperaturen(und Umgebungsdruck>) verhält, aber eine gezielte "Verstopfung" könnte eine Möglichkeit sein, vielleicht aber doch eine Mechanische, wo man den Druck regeln kann.Durch die entstehende Atmosphäre bzw den vorherschenden Umgebungsdruck könnte man viel Energie sparen und wäre schneller am Ziel!Also jetzt können wir schon fast los, wenn wir uns noch über das Kommunikationsproblem einig sind ;)

PlanetHunter
28.06.2011, 10:42
Könnte man das Eis auch nicht in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten und die Gase als eine Art Antrieb/Schmelzvorrichtung benutzen?

CAP
28.06.2011, 14:08
Geht bestimmt ...irgendwie...aber zum spalten von "Eis" musst du es erstmal flüssig machen, um dann per Elektrolyse das H20 in 2H +O zu zerlegen.Da du dafür Energie benötigst, warum dann nicht direkt die Energie in ein Antriebssystem stecken, als über den Umweg über die Gase...zudem weiss ich auch noch nicht, was du mit den Gasen vor hast :)
Vielleicht mittels Knallgasexplosionen einen Tunnel bauen? :)Darüber haben wir noch garnicht nachgedacht ;)

PlanetHunter
28.06.2011, 14:33
Ja, ich hatte in der Tat kleine Explosionen im Sinn ;-)
Aber das wird nun wirklich umständlich...

Runzelrübe
28.06.2011, 15:47
Explosionen. Schöne Idee. :D Da sollten wir gleich noch die Anziehungskräfte des jeweils zum Mond zugehörigen Planeten dazu nutzen, eine Reihe an kinetischen Geschossen in das Eis nahe der Landezone zu feuern, um die Eindringtiefe vorab um einige Kilometer zu verringern. Aber ich bezweifle, dass unsere Technik präzise genug wäre, um denselben 20x20 m Bereich immer wieder im selben Winkel aus einer Position außerhalb eines geostationären Orbits zu treffen.

Spaß beiseite. Wieviel in kompakter Form (höchstwahrscheinlich nuklear) gespeicherte Energie kann denn überhaupt derzeit in Summe einem Lander mitgegeben werden, damit dieser sie in Wärme- und Bewegungsenergie umsetzen kann? Sollte bei einem Eismond nicht auch der Wärmeabtransport im kalten Eis bedacht werden? Die gesamte Umgebung ist kalt, nicht nur das zu schmelzende Volumen. Hilft die Gravitation des Mondes da wirklich so sehr beim Absinken? Wenn die Energie zum Schmelzen nicht in einer kritischen Zeitspanne freigesetzt wird, dann schmilzt da auf kurze Sicht gar nichts aktiv. Und wenn das Gerät, das sich einschmelzen soll, um sich drumherum nur Wasser generiert, dann darf zusätzlich die Auftriebskraft kompensiert werden beim Weg nach unten.

Kosmo
28.06.2011, 15:56
Da sollten wir gleich noch die Anziehungskräfte des jeweils zum Mond zugehörigen Planeten dazu nutzen, eine Reihe an kinetischen Geschossen in das Eis nahe der Landezone zu feuern, um die Eindringtiefe vorab um einige Kilometer zu verringern.
Nicht dass auf Grund des Lochs noch der ganze Ozean zufriert. :D

CAP
28.06.2011, 16:59
Kennt sich jemand ein wenig mit Solartechnik aus? Wenn man mit einem Parabolspiegel das Sonnenlicht im Sammelpunkt auf einen weiteren Spiegel leitet.Dieser bündelt die Strahlen zu einem geraden Strahl und schickt diesen in Richtung des Parabolspiegels und eine Öffnung.
Könnte man so nicht auch durch das Eis schmelzen?
Spiegelfolien sind sehr leicht.Das heisst man könnte auch einen großen Spiegel ausbreiten und auch kompakt gefaltet/gerollt transportieren.
Mit ähnlichen System lässt sich sogar das ein oder andere Metal schmelzen.Ich weiß natürlich nicht, wie sich der Strahl verhält und wie weit er wirken kann.
Ich würde vielleicht noch eine Platte o.Ä. auf das Eis legen, damit der Lichtstrahl nicht reflektiert wird.
Aber in meinem Kopf lässt sich so ein schönes gerades Loch schmelzen...warum so, keine Ahnung...vielleicht wird ja irgendwann das Plutonium knapp, sodass niemand mehr ein Kilo für so etwas vergeuden möchte^^

Kibo
28.06.2011, 19:08
Parabolspiegel?

Hallo,
Schöne Idee aber ich hätte da ein paar Einwände. Also einen riesigen Parabolspiegel in die Umlaufbahnzu kriegen dürfte noch gehn aber ich bezweifle das du einen Eceladostationären Orbit hinkriegst weil die Hillsphäre nicht weit genug raus reichen wird (Wenn ich mich nicht täusche ist Enceladus Rotation sogar mit der vom Saturn syncron) einzige Möglichkeit die ich sehe, ist das Teil an dem Lagrange Punkt hinter Saturn und Enceladus zu setzen. Selbst das bringt uns nicht viel weiter. Für einen Strahl der immer auf die Selbe stelle in die Selbe Richtung zeigt, braucht es eine feste Lichtquelle (die Sonne) einen festen Parabolspiegel zum Bündeln und eine feste Linse um daraus einen gerichteten Strahl zu machen.
In dem System bewegt sich aber alles zueinander.
Also Saturn/Enceladus rotieren um Sonne, sowie um sich selber, der Parabolspiegel fliegt um den Enceladus rum oder sitzt im L2 und die Linse ist stationär überm Loch. Wenn du eine Möglichkeit findest das so auszurichten, schieß los aber ich bin da pessimistisch.


Mir ist noch ein Problem aufgefallen was wir lösen müssen:
Die Hitze die wir brauchen um uns durchzuschmelzen könnte uns auf dem Hinflug zum Verhängnis werden. Plutonium kann man ja nicht einfach so abschalten, im freien Vakuum kann die Hitze nur per Abstrahlung weggeschafft werden und wir haben ja sehr sehr viel Hitze. Schwer zu sagen ob man das mit Radiatoren in den Griff kriegen kann. Wäre doof wenn das Plutonium sich auf halben Weg zum Saturn sich durch unsere Sonde schmilzt x.x

CAP
28.06.2011, 19:19
Ich hatte eigentlich nicht an einen Parabolspiegel im Orbit gedacht.
In meinem Gedankenexperiment entfaltet der Lander den Spiegel. Und das Problem mit der Mond/Planetenbewegung zur relativ zur Sonne ist glaube ich einfach über Stellmotoren zu lösen :)

Das Problem mit der Hitzeentwicklung MUSS über Abstrahlung gelöst werden :)
Brauchst halt nur genügend Oberfläche.
Müsste mal berechnen wieviel, aber gerade muss ich eigentlich lernen :(
später vielleicht.

Kibo
28.06.2011, 20:04
Ok das würde die Ausrichtung natürlich etwas vereinfachen aber dafür die Spiegelgröße begrenzen. Saturn/Enceladus umkreisen die Sonne in etwa bei 9,5 AU. Die Heizleistung nimmt ja im Quadrat zur Entfernung ab.
Wenn , und das ist jetz wirklich ganz grob geschätzt, du annimmst, dass du so viel Sonnenlicht brauchst wie auf der Erde um das Eis da wegzuschmelzen müsstest du also einen Parabolspiegel von mindestens 81 m² Fläche haben um 1m² zu bestrahlen. Das ist zu schaffen wenn der Hauptspiegel auf dem Boden liegt und der Sekunder-/Fang-Spiegel da drüber montiert ist. Wenn die ganze Konstruktion nicht dauernd neu ausrichtest, hast du dann aber nur einmal Tag (vielleicht sogar im Jahr, kA wie Enceladus geneigt ist) für nen kurzen Zeitpunkt den Strahl da wo du ihn haben willst.

mfg

_Mars_
28.06.2011, 20:09
Das mit der Hitzestrahlung ist natürlich wahr, aber... Curiosity schafft das auch ;)

dann noch etwas flüssiges Helium als Kühlung mitgenommen... Oder einfach groß genuge Radiatoren... ( Muss ja nicht auf 20°C heruntergekühlt werden, wie wärs mit 200° ?

CAP
28.06.2011, 21:01
hmm, ich habe jetzt mal schnell ausgerechnet, dass man für 450W=epsilon*A*sigma*T^4 nur 1,6m^2 benötigt. 450W/kg stand irgendwo weiter vorne. epsilon habe ich mal als 0,9 angenommen, sigma=5,57*10^-8 und T=273K also sogar 0°C und nicht 200 wie Mars es toleriert hätte :)
Die Sonneneinstrahlung ist jetzt nicht berücksichtigt, aber darum ging es ja nicht.

Nachtrag:
Umlaufzeit von Enceladus = 1,370 Tage, also hätte man auch jeden Tag Sonne.