Některá z nejzajímavějších míst naší sluneční soustavy jsou také nejobtížněji dostupná.
Oblasti skryté pod silnými vrstvami ledu, jako jsou polární čepičky Marsu, Saturnův měsíc Enceladus a Jupiterův měsíc Europaare, hlavní příklady. Provrtání se ledem na Zemi je dost komplikované, ale v jiném světě se tento úkol stává téměř nemožným.
Pojem prozkoumávání silných vrstev ledu není nový. Sondy vyrobené a používané v 60. letech byly přísně vázány na Zemi, testovány na místech jako Grónsko a Antarktida, a teorie za nimi byla poměrně jednoduchá.
Podél a tenká sonda proniká přímo dolů do ledu. Vrták na špičkách se prodírá ledem, vědecké zařízení v hlavním těle zaznamenává data a podél kabelových cest vzadu až po povrchové zařízení. Na povrchu je zapotřebí těžké a složité vybavení, aby poskytlo obrovské množství energie potřebné pro velký vrták, což ho vylučuje pro všechny kromě těch nejambicióznějších misí do jiných světů.
Jiná a modernější metoda vrtání využívá k roztavení ledu horký hrot vrtáku, místo aby jej prořízl.
Jedna taková sonda, nazvaná Cryobot, byla nedávno testována v Antarktidě. Jak hrot vrtáku využívá teplo k tání ledu, sondy se zanořují hlouběji a hlouběji. Tání zní teoreticky dobře, ale pokud sonda narazí na něco zapuštěného hluboko v ledu, jako je velký kámen, zasekne se. Nebude možné protavit, mise by skončila.
Nejlepší z obou světů
PeterWeiss je vědec se zkušenostmi v oblasti podmořské robotiky. Spolu se svými kolegy z Hongkongské polytechnické univerzity a Institutfuer Weltraumforschung v rakouském Grazu vymyslel nový způsob kombinace metod vrtání a tavení. Prototyp systému „tepelného vrtání“, který dali dohromady, exceloval v testech, jak je podrobně popsáno v červencovém vydání časopisu Planetary and Space Science z července 2008. Termální vrták vybavený řadou nožů a ohřívačů na špičce by mohl být odpovědí na průzkum pod ledem na vzdálených světech.
Ale jak to funguje? Weiss vysvětluje: "Náš termální vrták je jako 'klasická' tavicí sonda, vybavená dvěma vrtulemi, které se vrtají do ledu. My mechanicky otevřeme díru v ledu a tím posuneme částice ledu zpět, kde se roztaví. Kaše voda a led budou vahou sondy zatlačeny dozadu."
Weissův tepelný vrták kombinuje to nejlepší z vrtacích a tavicích technik. „Jednou výhodou tání je, že můžete produkovat teplo přímo k tání ledem, takže nedochází k žádným ztrátám v důsledku převodu na mechanickou sílu,“říká. Pokud jde o vrták, který narazí na vrstvy prachu nebo jiného materiálu, který nelze protavit, Weiss říká, že „Integrace vrtacího mechanismu zabrání tomu, aby vaše tavicí sonda jednoduše uvízla ve vrstvě písku při pronikání do ledu – což je scénář pravděpodobný na planetě Mars, např. Hybridní termální vrták bude schopen proniknout i vrstvami, které nelze roztavit.“
Vytvořené teplo má také užitečný vedlejší účinek sterilizace sondy, což je zásadní faktor při zkoumání míst, kde ještě nikdo nebyl. Prostředí by mělo být udržováno v původním stavu, protože kontaminace ze samotné sondy by mohla zničit jakékoli experimenty s takovou chemií nebo dokonce známkami života. Neustálá produkce tepla také udržuje vědecké zařízení dostatečně teplé ve velmi chladném prostředí, aby efektivně fungovalo.
Určeno pro sluneční soustavu?
Mnoho oblastí naší sluneční soustavy je ideálními kandidáty pro průzkum termálních vrtů.
Weiss říká: "Tato studie byla provedena se zaměřením na planetu Mars a Jupiterův měsíc Evropa. Ale od té doby byly získány úžasné nové poznatky na světech jako Enceladus nebo dokonce Titan, kde vědci spekulují o podpovrchových oceánech."
Weissand jeho kolegové zatím testovali svůj prototyp tepelného vrtáku pomocí velkých bloků ledu v laboratoři. Testování vrtačky ve vakuu za účelem simulace cizího prostředí je logickým dalším krokem. Budou také chtít otestovat, jak hluboko se může sonda ponořit.
Navzdory velkým nadějím na termální vrták si Weiss není jistý, zda se v něm objeví nějaké nadcházející sondy. Říká: "ESA a NASA diskutovaly o budoucí misi na ledovou Evropu, ale není jisté, zda na palubě bude přistávací nebo dopadová sonda. Ale poslat orbiter bez přistávacího modulu na Evropu by bylo jako jít do cukrárny, aniž byste přinesli peníze na útratu.""
