Как стать автором
Обновить
659.89
Рейтинг
ITSOFT
Дата-центры: размещение и аренда серверов и стоек.

Оставленная богиня любви: как изучали Венеру и планируют ли делать это в будущем?

Блог компании ITSOFT Научно-популярное Космонавтика

В то время, как на Марсе вовсю катаются роверы, на орбите находятся спутники, летает первый беспилотный вертолет, и даже американская станция InSight борется за свое существование, еще одна соседняя планета Земли кажется покинутой. Речь о Венере. На данный момент японская АМС “Акацуки” в гордом одиночестве находится на ее орбите и продолжает свою миссию. Но именно эта планета стала центром ранних межпланетных исследований и на ее поверхность впервые была совершена мягкая посадка советской “Венеры-7”. Потом одеяло на себя стал перетягивать Марс, и за последние 30 лет у Венеры работали лишь три космических аппарата. Но изменится ли ситуация в ближайшем будущем? Это вполне возможно, поскольку сейчас планируется ряд перспективных исследований как от США, так и от России. Но ключевое слово здесь – “планируется”. Все проекты находятся в начальной стадии, и вероятность их реализации отнюдь не 100%. Но все же им стоит уделить внимание, как и уже реализованным исследованиям.

Сестра Земли с адскими условиями

Еще со школьного курса астрономии, такое сравнение мне казалось не совсем точным. Да, по своим размерам Венера очень близка к нашей планете, да, ускорение свободного падения на экваторе составляет 0,902 от земного g, ну и состав вроде бы как похож. Но на этом все. Различий же намного больше. Это температура, которая в среднем составит 462 по Цельсию, и давление на поверхности в 92 атмосферы, отсутствие как такового магнитного поля (есть лишь индуцированная магнитосфера от солнечного ветра). 

Планеты Земной группы. Слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс
Планеты Земной группы. Слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс

Про состав атмосферы, практически на 96% из углекислого газа и сернокислотные облака можно было бы и не упоминать. К тому же из-за такого давления, CO2 у поверхности превращается в что-то среднее между жидкостью и газом. Если использовать строго научную терминологию, то углекислый газ находится в состоянии сверхкритической жидкости.

Еще одна примечательная особенность Венеры – вращение вокруг собственной оси в противоположном направлении, по сравнению с остальными планетами Солнечной системы. Но тут можно выделить и Уран, у которого ось настолько наклонена, что он практически “катится” по своей орбите.

Помимо этого, Венера – самая горячая планета нашей системы. Несмотря на то, что Меркурий находится ближе к Солнцу, его температура достигает 427 градусов днем. То есть примерно на 30-40 градусов меньше, чем на Венере. Объяснением этого считается парниковый эффект из-за очень плотной атмосферы Венеры.

Ну и, пожалуй, еще одна особенность, которая делает возможным гипотетическую колонизацию если не самой Венеры, то ее атмосферы. На высоте около 50 км давление будет равно 1 земной атмосфере, а температура в районе 70 градусов. Такие условия если и не назвать идеальными, то, по крайней мере, близкими к ним. Если чуть увеличить высоту, то можно потерять половину давления, но зато температура опустится до комфортных 20-30 градусов.

Венерианский аэростат. Иллюстрация в журнале "Техника - молодежи"
Венерианский аэростат. Иллюстрация в журнале "Техника - молодежи"

Многие использовали такие своеобразные условия атмосферы Венеры для развития идеи огромных дирижаблей, наполненных воздухом. Это решает сразу две проблемы – возможность дышать и приобретение аэростатом нужной плавучести, чтобы не падать на поверхность планеты. Но пока эти идеи остаются только идеями. Что же до реальных и планируемых миссиях – о них ниже. 

Первые неудачи и последующие успехи СССР 

За всю историю исследований Венеры 30 космических аппаратов передавали о ней сведения на Землю. Для большинства миссий, изучение этой планеты было основной задачей, а некоторые из них, как “Маринер-10” проводили свои исследования попутно на пути к Меркурию или другим объектам.

12 февраля 1961 года состоялся запуск космического аппарата “Венера-1”. По сути, это не только первая станция для изучения Венеры, а вообще первая АМС в мире, предназначенная для изучения других планет. На пути к точке назначения, станция подтвердила присутствие солнечного ветра в межпланетном пространстве, который был открыт советской станцией “Луна-1”.

Но через 7 суток после запуска, на расстоянии примерно 7 млн. км от Земли, связь с “Венерой-1” была потеряна. Многие эксперты сходятся во мнении, что причиной этому послужила недоработанная система связи. В перерывах между сеансами бортовая автоматика отключала приемники, и включала их по строгому расписанию. Поэтому сеансы можно было организовать только в это время. Именно так и произошла потеря – в назначенный час со станцией просто не удалось связаться.

Советский аппарат "Венера-1"
Советский аппарат "Венера-1"

Но не смотря на эту неудачу, “Венера-1” стала важной ступенью на пути исследования других планет, ведь даже негативный опыт – тоже опыт. К тому же в этой миссии впервые применили параболическую антенну и технику ориентации аппарата по трем осям по Солнцу и звезде Канопус.

С 1964 по 1967 год последовали запуски АМС “Зонд-1”, “Венера-2”, “Венера-3” и “Венера-4”. Первые две из них пролетели недалеко от планеты и передали информацию на Землю. “Венера-3” совершила первую жесткую посадку на другой планете, правда никаких полезных сведений о Венере аппарат не передал. Еще на подлете у станции отказала система управления.

По-другому обстояли дела с “Венерой–4”. Аппарат начал спуск на поверхность планеты, сработала парашютная системе, а бортовые приборы начали передачу данных температуры и давления. Но на высоте 28 км “Венера-4” была раздавлена. Конструкция АМС была рассчитана на 20 атм – предполагалось, что давление на поверхности не превысит 10 атм, но станцию спроектировали с запасом. Но и его не хватило, поскольку истинное значение давления составляло порядка 90 атмосфер. Главной ценностью миссии стали прямые измерения температуры и давления на Венере, исследования химического состава атмосферы и полный пересмотр ее модели. 

Спускаемый модуль "Венеры-4"
Спускаемый модуль "Венеры-4"

Следующим “Венере-5” и “Венере-6” времени на переделку не хватило. Единственное изменение, сделанное конструкторами – уменьшение площади тормозного парашюта, что позволило этим двум АМС спустится более низко.

Выдерживать чудовищное давление на планете смог уже только следующий аппарат – “Венера-7”. Он был рассчитан на воздействие 180 атмосфер. Запуск состоялся 17 августа 1970 года и в декабре модуль достиг поверхности Венеры. Информация от аппарата передавалась в течение 53 минут, включая спуск и нахождение на планете. Основная миссия по измерению температуры и давления на поверхности была выполнена.   

“Венера-8” подтвердила данные, полученные предшественницей, а также проанализировала содержание радиоактивных элементов и их соотношение в венерианском грунте. По этим показателям реголит Венеры был похож на земные гранитные породы. Была измерена и освещенность, которая соответствовала пасмурному дню на Земле – на поверхности возможна фотосъемка.

Первое изображение поверхности Венеры
Первое изображение поверхности Венеры

Следующие девятая и десятая “Венеры” так же успешно приземлились и получили первые черно-белые фото поверхности планеты. “Венера-11” и “Венера-12” не смогли передать изображения на Землю, поскольку не открылись защитные экраны камер.  

Цветное панорамное изображение планеты было получено “Венерой-13”. Аппарат также исследовал пробы грунта, получив более 40 спектров и определив взятые образцы как лейцитовый щелочной базальт

Первое цветное изображение Венеры. Фото снизу в современной обработке
Первое цветное изображение Венеры. Фото снизу в современной обработке

В дальнейшем, “Венера-15” и “Венера-16” отработали на орбите планеты совместно более 8 месяцев и занимались радиолокацией, на основе полученной информации создавались карты Венеры.

Запуск двух идентичных аппаратов “Вега-1” и “Вега-2” состоялся в 1984 году. Они включали в себя посадочный и пролетный модули, а также аэростаты для изучения атмосферы Венеры. Каждый из аэростатов отработал около 46 часов, дрейфуя на высоте около 55 км. Давление здесь составляло 0,54 атм, а температура от 27 до 43 °C. На пути дрейфа, зонды снимали показания, а также обнаружили, что в облачном слое Венеры существуют мощные восходящие и нисходящие потоки.

На этом исследования Венеры СССР завершились.

Научные миссии США

Американская программа по исследованию Венеры получила название “Маринер”, в буквальном переводе “Моряк”. По некоторым источникам, идея такого названия принадлежит Эдгару Кортрайту – одному из ученых и инженеров НАСА. Он сравнивал исследования космоса и планет с открытием новых континентов и мест на Земле, поэтому и предложил использовать морские термины.

Началась программа с неудачи. Первый аппарата “Маринер-1” стартовал 22 июля 1962 года. Примерно через 5 минут после пуска аппарат уничтожили из соображений безопасности: антенна потеряла связь с наводящей системой на Земле и управление перешло к бортовому компьютеру, программа которого содержала ошибку.

Запуск "Маринера-1"
Запуск "Маринера-1"

В августе этого же года стартовал “Маринер-2”. Здесь все прошло успешно и в декабре аппарат прошел на расстоянии 34,7 тыс. км от Венеры. Он измерил скорость вращения планеты, установил отсутствие магнитного поля, а также проводил измерения параметров солнечного ветра. “Маринер-2” стал первым аппаратом, который исследовал другую планету. 

Следующим на старте стал “Маринер-5”, который переоборудовали из резервного аппарата миссии на Марс. 19 октября он пролетел мимо Венеры. По анализу данных было установлено, что атмосфера планеты еще плотнее, чем предполагалось, также подтвердилась теория о горячей поверхности.

Новая серия аппаратов “Пионер-Венера” была запущена в 1978 году. Первый из них проработал на орбите вплоть до 1992 года. Его основной задачей было радиолокационное картографирование планеты. Помимо этого “Пионер-Венера-1” подтвердил отсутствие магнитосферы на планете.

“Пионер-Венера-2” – первая и единственная АМС США со спускаемыми модулями. Их на борту было четыре штуки: один большой зонд Large Probe и три идентичных «маленьких» (small probes): «Север» (North Probe), «День» (Day Probe) и «Ночь» (Night Probe). Маленькие модули не имели парашютов и были предназначены для работы в атмосфере при спуске, хотя один из них проработал после жесткой посадки еще в течение часа. С помощь этой АМС был изучен состав атмосферы, в которой был обнаружен молекулярный кислород в большем количестве, чем ожидалось. Это могло свидетельствовать о большом количестве воды в прошлом на Венере.   

Американская станция "Пионер-Венера-2"
Американская станция "Пионер-Венера-2"

Межпланетная станция “Магеллан” была запущена в 1989 году и проработала на орбите Венеры 4 года. Аппарат осуществил съемку 98% поверхности планеты. Поскольку он снимал многие части под разными углами, стало возможным создание трехмерного изображения для 22% поверхности Венеры. 

Карта Венеры, полученная станцией "Магеллан"
Карта Венеры, полученная станцией "Магеллан"

Благодаря подробной карте, было установлено малое количество кратеров на поверхности, следы вулканической активности. В отличие от Марса, не было обнаружено значительных признаков ветровой эрозии.

Последующие аппараты исследовали Венеру транзитом – “Галилео”, “Кассини-Гюйгенс” и “Мессенджер”. 

Помимо этого 

В 2005 году Европейским космическим агентством был запущен искусственный спутник Венеры “Венера-Экспресс”. Он успешно вышел на орбиту в 2006 году и приступил к изучению и фотографированию южного полюса планеты, который ранее не картографировался. Над ним была обнаружена темная воронка, аналогичная образованию на северном полюсе. Помимо этого, изучалась динамика атмосферы планеты и ее взаимодействие с солнечным ветром. Спутник сгорел в атмосфере в 2015 году.

“Акацуки” – АМС японского аэрокосмического агентства JAXA. Была запущена 21 мая 2010 года. Достичь Венеры планировалось в декабре, однако маневр выхода на орбиту закончился неудачей из-за проблем со связью и неисправности одного из клапанов топливопровода.

Модель спутника "Акацуки"
Модель спутника "Акацуки"

Японские инженеры заявили, что проведут эксперименты по восстановлению работы клапана на Земле с набором инструментов, который есть в распоряжении АМС. Спустя 5 лет это дало свои плоды и “Акацуки” был успешно выведен на орбиту в 2015 году.

Из оборудования на АМС есть три инфракрасные камеры, одна камера ультрафиолетового диапазона, камера молний и прибор для исследования атмосферы. В результате “Акацуки” предоставил множество фотографий новых типов облачных структур, которые не фиксировали предшественники, например, образование в форме лука. Кроме этого, в нижних слоях атмосферы был обнаружен мощный джет – быстрый восходящий поток горячего газа. 

Таким образом, строение атмосферы Венеры может оказаться куда сложнее и загадочнее, чем это предполагалось ранее. 

Ну а что дальше?

Начнем с американских и российских миссий по сроку предполагаемого запуска.

В 2028 году планируется миссия VERITAS. Ее цель – создание самой совершенной на сегодняшний момент карты Венеры в высоком разрешении. Комбинация топографических данных, радиолокации и инфракрасной спектроскопии должна помочь ответить на ряд вопросов:

  • какие тектонические процессы происходили на Венере в прошлом;

  • какие процессы происходят в данный момент;

  • присутствовала ли вода на поверхности планеты или вблизи ее.

Два прибора будут представлять полезную нагрузку: VEM (Venus Emissivity Mapper) и VISAR (Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar), спектрометр и интерферометр для наиболее точного картирования поверхности Венеры. Продолжительность миссии орбитального аппарата составит 3 года.

Аппарат миссии VERITAS в представлении художника
Аппарат миссии VERITAS в представлении художника

Российскую “Венеру-Д” планируют к запуску в 2029 году. С ее помощью предполагается комплексное изучение планеты с помощью спутникового модуля и спускаемой на поверхность станции. По состоянию на 17 мая 2021 года Роскосмос разместил на портале госзакупок контракт с НПО им. Лавочкина на разработку технического предложения на космический комплекс "Венера-Д".

Этот проект планировалось реализовывать сначала с Европейским космическим агентством, а в последствии, в сотрудничестве с НАСА. В качестве одного из элементов вклада НАСА в миссию, рассматривалась управляемая атмосферная платформа VAMP (Venus Atmospheric Manoeuvrable Platform). Предполагалось, что этот аппарат после отделения от орбитальной станции надуется, и будет дрейфовать в атмосфере. При подъеме до 70 км днем будет происходить зарядка солнечных батарей, опускаясь ночью до 55 км, платформа будет дрейфовать благодаря своей плавучести.

В сентябре 2020 года Роскосмос заявил, что “Венера-Д” станет полностью отечественным проектом. Однако, не исключаются какие-либо формы сотрудничества, хотя по этому вопросу на сегодняшний день пока ничего неизвестно. Если проект удастся, то это будет первый отечественный аппарат, который отправится к этой планете с 1984 года.

В дальнейшем на данных этой миссии планируется создание комплексной станции «Венера-Глоб», задачей которой будет всесторонне исследовать Венеру. В ее состав войдут: орбитальный аппарат, долгоживущая венерианская станция, аэростатные зонды, возможно венероход.  

Миссия DAVINCI+ назначена на 2029-2030 годы. В ее состав войдут орбитальная станция и спускаемый зонд. Цели – изучение состава атмосферы и ее эволюции, установление наличия океана в прошлом. Зонд должен сделать высококачественные снимки поверхности при спуске через атмосферу. Они помогут лучше понять геологию Венеры и проанализировать тектоническую активность, если таковая имеется.

Спускаемый модуль миссии DAVINCI+ в представлении художника
Спускаемый модуль миссии DAVINCI+ в представлении художника

Вместо заключения   

Исследование нового это всегда хорошо, тем более после такого научного перерыва в изучении нашей ближайшей соседки по космосу. Пусть Венера и не кажется удачным кандидатом на колонизацию, но результаты предстоящих миссий могут помочь понять эволюцию этой планеты, дать новые знания о её развитии и трансформации.

К тому же, это здравая альтернатива исследованиям Марса, который и так без внимания не остается. Единственное, что не обнадеживает в будущих миссиях – это сроки. По сути, они все находятся в начальной стадии и сколько из них дойдут до реализации пока непонятно. Но надежда умирает последней – поэтому подождем до конца десятилетия.


Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Теги: венеравенера-4венера-1венера-дdavinciколонизацияКолонизация венеры
Хабы: Блог компании ITSOFT Научно-популярное Космонавтика
Всего голосов 15: ↑15 и ↓0 +15
Комментарии 17
Комментарии Комментарии 17

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Россия
Сайт
itsoft.ru
Численность
11–30 человек
Дата регистрации
Представитель
Игорь Тарасов

Блог на Хабре