Enceladus: Ozean unter eisiger Kruste

Monod

Registriertes Mitglied
... 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

Registriertes Mitglied
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.
 

PlanetHunter

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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?
 
Zuletzt bearbeitet:

Kibo

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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/
 
Zuletzt bearbeitet:

_Mars_

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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.
 
Zuletzt bearbeitet:

Kibo

Registriertes Mitglied
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

Registriertes Mitglied
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 ;)
 
Zuletzt bearbeitet:

PlanetHunter

Registriertes Mitglied
Könnte man das Eis auch nicht in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten und die Gase als eine Art Antrieb/Schmelzvorrichtung benutzen?
 
Oben