Почему Венера настолько не приветлива?

06.04.2018

Рядом есть планета, которая может объяснить происхождение жизни во Вселенной. Вероятно, это она когда-то была покрыта океанами. Возможно, на ней могла существовать жизнь миллиарды лет. Неудивительно, что астрономы отчаянно нуждаются в космическом корабле.

Несмотря на свою привлекательность, вторая планета от солнца является одним из самых сложных мест в Солнечной системе, чтобы проводить исследования. Это отчасти потому, что современная Венера поистине адское место. Температуры достаточно горячие, чтобы расплавить свинец. Затухающие облака серной кислоты бушуют в ее атмосфере.

Сегодня исследователи, которые хотят исследовать Венеру, говорят, что у них есть технология освоения таких сложных условий. «Существует мнение, что Венера - очень трудное место для миссии», - говорит Дарби Дьяр. «Все знают о высоких давлениях и температурах на Венере, поэтому люди думают, что у нас нет технологий, чтобы выжить. Ответ в том, что мы их создаем.

Действительно, исследователи активно развивают технологию приспособления к условиям Венеры.

В 2017 году было предусмотрено пять проектов Венеры. Одним из них был орбитальный спутник. Он прощупает атмосферу, когда она провалится сквозь нее. Другие были посадочными устройствами, которые могли бы загромождать камни лазерами. С технологической точки зрения все считались готовыми к работе. И у лазерной команды действительно были деньги, чтобы развить некоторые части системы. Но другим программам не удалось найти финансирование.

В поисках внеземной жизни Венера выглядела бы столь же многообещающей. Они с Землей примерно одинакового размера и массы. Венера находится прямо вне зоны обитания солнца. Эта зона имеет температуры, которые могли бы удерживать жидкую воду на поверхности планеты.

Никакие космические аппараты не высадились на поверхности Венеры с 1985 года. Несколько орбиталей посетили соседа Земли за последнее десятилетие. Венесуэльский экспресс Европейского космического агентства был одним из них. Он посетил Венеру с 2006 по 2014 год. Другой - японский космический агент Акацуки. Он вращается вокруг Венеры с декабря 2015 года. Тем не менее, никакое судно NASA не посетило двойника Земли с 1994 года. Именно тогда корабль Магеллана погрузился в атмосферу Венеры и сгорел.

Одним из очевидных барьеров является плотная атмосфера планеты. Это 96,5% углекислого газа. Это блокирует взгляд ученых на поверхность почти во всех длинах волн света. Но оказывается, что атмосфера прозрачна, по крайней мере, для пяти длин волн света. Эта прозрачность может помочь выявить различные минералы. И Venus Express доказал, что это сработает.

Глядя на планету в одной инфракрасной (In-frah-RED), длина волны позволила астрономам видеть горячие точки. Это могут быть признаки активных вулканов. Дьяр говорит, что орбиталь, который использовал другие четыре длины волны, мог бы узнать еще больше.

Заземленная правд

Атмосфера планеты похожа на ад
Атмосфера планеты похожа на ад

Чтобы действительно понять поверхность, ученые хотят приземлиться там. Это должно было бы бороться с непрозрачной атмосферой, ища безопасное место для приземления. Лучшая карта поверхности планеты основана на радиолокационных данных от Магеллана четверть века назад. Его разрешение слишком низкое, чтобы показать скалы или склоны, которые могут опрокинуть посадочный модуль, отмечает Джеймс Гарвин. Он работает в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.

Гарвин является частью команды, которая тестирует технику компьютерного видения. Called Structure from Motion, это может помочь карте посадочного модуля создать свой собственный сенсорный сайт. Он будет делать это во время своего спуска. Система быстро анализирует множество изображений стационарных объектов, взятых под разными углами. Это позволяет создавать трехмерную визуализацию поверхности.

Группа Гарвина попробовала его с вертолетом над карьером в Мэриленде. Он смог нанести валуны меньше чем на полметра (19,5 дюйма). Это о размере баскетбольного кольца. Он планирует описать эксперимент в мае на Лунной и Планетарной научной конференции в Лесах, штат Техас.

Любой посадочный аппарат, который выживает для достижения поверхности Венеры, сталкивается с еще одним вызовом: выживание.

Первыми посадочными станциями были советские космические аппараты. Они высадились в 1970-х и 1980-х годах. Каждый длился всего час или два. Это неудивительно. Поверхность планеты составляет около 460 ° по Цельсию (860 ° по Фаренгейту). Давление примерно в 90 раз выше, чем у Земли на уровне моря. Таким образом, в коротком порядке какой-то важный компонент расплавится, измельчается или корродируется в кислой атмосфере.

Ожидается, что современные миссии не будут намного лучше. Это может быть один час - или, может быть, 24 часа - в ваших самых смелых мечтах», - говорит Дьяр.

Но команда в исследовательском центре NASA Glenn в Кливленде, штат Огайо, надеется сделать гораздо лучше. Он нацелен на проектирование посадочного модуля, который продлится месяцы. Мы постараемся жить на поверхности Венеры, - объясняет Тибор Кремич. Он инженер в центре Гленна.

Прошлые посадочные устройства использовали свою массу для временного поглощения тепла. Или они противостояли палящим темпам с охлаждением. Команда Кремика предлагает что-то новое. Они планируют использовать простую электронику. Говорит Гэри Хантер, сделанные из карбида кремния, они должны выдерживать жару и выполнять разумную работу. Он инженер-программист НАСА Гленн.

Его группа проверила цепи в камере моделирования Венеры. Названный GEER, это сокращение от Glenn Extreme Environment Rig. Кремич сравнивает его с «гигантским супом». У этого есть стены толщиной 6 сантиметров (2,4 дюйма). Новый тип схем по-прежнему работал через 21,7 дня в атмосфере, которая имитировала Венеру.

Цепочки могли длиться дольше, подозревает Хантер, но у него не было шанса. Проблемы с расписанием положили конец тестированию.

Теперь команда надеется создать прототип посадочного модуля, который продлится 60 дней. На Венере это будет достаточно долго, чтобы действовать как метеостанция. «Это никогда не делалось раньше, - отмечает Кремик.

Чтение скал

И это представляет следующую задачу. Планетарные ученые должны выяснить, как интерпретировать такие данные.

Скалы взаимодействуют с атмосферой Венеры иначе, чем с поверхностной атмосферой на Земле или Марсе. Минеральные специалисты определяют породы на основе света, который они отражают и излучают. Но свет, который скала отражает или излучает, может меняться при высоких температурах и давлениях. Поэтому, даже когда ученые получают данные от камней на Венере, понимание того, что они показывают, может оказаться сложным.

Зачем? «Мы даже не знаем, что искать, - признается Дьяр.

Текущие эксперименты на GEER помогут здесь. Ученые могут оставлять камни и другие материалы в камере в течение нескольких месяцев, а затем посмотреть, что с ними происходит. Дьяр и ее коллеги проводят аналогичные эксперименты в высокотемпературной камере в Институте планетарных исследований в Берлине.

Венера горячая. Исследователи пытаются найти материалы, чтобы противостоять огненным темпам. Здесь чашка из нержавеющей стали (слева) содержит диск с минералами размером с хоккейную шайбу. Чаша и минералы светятся, когда тепло внутри камеры поворачивается до 480 ° C (896 ° F), чтобы имитировать поверхность Венеры. Это свечение затрудняет изучение минералов. Новый вид керамики на основе глины (справа) едва заметен при тех же условиях. Это должно мешать меньшему анализу минералов.

«Мы пытаемся понять физику того, как все происходит на поверхности Венеры, чтобы мы могли быть лучше подготовлены, когда мы исследуем», - говорит Кремик.

Есть и другие способы исследовать камни. Два подхода, которые NASA еще не финансировал, будут использовать разные методы. Можно было бы поддерживать земные условия внутри, а затем приносить измельченные камни в камеру для изучения. Другой стреляет камнями с помощью лазера, а затем анализирует образовавшийся слой пыли. Маршрутизатор Марса использует эту технику.

Но их высокие издержки заключают некоторые запланированные тесты на неопределенный срок. В прошлом году НАСА выдало исследовательскую задачу. Он ищет кандидаты на Венеру, которые могут получить там 200 миллионов долларов или меньше.

«Сообщество Венеры развивает эту идею», - говорит Дьяр. Она отмечает, что было бы трудно сделать значимый прогресс по научным вопросам при такой низкой стоимости. Тем не менее, она признает, что в любом случае, возможно, потребуется несколько разрозненных миссий. «Мы получим глазурь в одну поездку и пирог в другую поездку».
Lori Glaze работает над проектом Venus в NASA Goddard. «Мое новое любимое высказывание для сообщества Венеры, - говорит она, - «Никогда не сдавайся, никогда не сдавайся». Итак, она отмечает: «Мы продолжаем пытаться».

Понравилась статья? Подписывайся на наш научный канал