«Изучить разные районы планеты»: в России разработали перспективный аппарат для миссии на Венеру

Специалисты из ГЕОХИ РАН определили научные задачи для будущего спускаемого аппарата для изучения Венеры. Совместно с инженерами из АО «НПО Лавочкина» они разработали конструкцию будущего многоразового посадочного аппарата на аэростатном зонде. Прибор будет парить на высоте 50—60 км в холодных слоях венерианской атмосферы, где условия похожи на земные. Опускаться к поверхности для забора проб грунта аппарат будет на короткое время, за которое он не успеет сгореть или расплавиться от высоких температур. Проект аппарата предназначен для перспективных экспедиций к второй планете от Солнца, которые последуют за миссией «Венера-Д».
Российские учёные излаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) определили ключевые научные задачи для многоразового посадочного аппарата на аэростатном зонде для исследования Венеры. Его проект учёные разработали совместно с инженерами АО «НПО Лавочкина». Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Результаты исследования, поддержанного ведомством, опубликованы в журнале Solar System Research.
Напомним, первым космический аппарат к Венере отправил в 1961 году СССР. Однако аппарат «Венера 1» пролетел мимо планеты, связь с ним была утеряна, поэтому первая миссия не дала информации об условиях на поверхности планеты, о её атмосфере и химическом составе почв. Однако последующие экспедиции были удачными — в общей сложности на поверхность Венеры спустили 13 советских посадочных аппаратов, а кроме того, свои исследовательские миссии к планете направляли США.
Сейчас в России ведётся подготовка новой венерианской экспедиции — «Венера-Д». Планируется, что она состоится уже в 2030-е годы. В её рамках планируется дистанционно измерить поверхность планеты приборами, установленными на орбитальном аппарате, а также провести прямые исследования при помощи посадочного модуля и аэростатов.
Новая разработка может быть реализована после завершения миссии «Венера-Д», отметили авторы исследования. Учёные из ГЕОХИ РАН установили, что спускаемый аппарат должен решить несколько задач. Во-первых, собрать пробы пород Венеры в отдалённых друг от друга районах. Во-вторых, провести анализ собранных образцов и проанализировать данные. В-третьих, исследовать физические и электромагнитные свойства венерианских пород, изучить их строение на большей глубине.
Кроме того, оборудование изучит состав газов и аэрозоля у поверхности и в облачном слое и соберёт данные о таких параметрах атмосферы, как температура, давление и т. д.
Выполнить часть задач должен аэростатный зонд, конструкцию которого разработали специалисты АО «НПО Лавочкина». Зонд будет работать в атмосфере Венеры на высоте 50—60 км, где температура находится в диапазоне от +77 до -10 °С. Эти условия близки к земным, поэтому аппарат сможет работать достаточно долго без риска сгореть или расплавиться. Напомним, температура на поверхности Венеры доходит до 460 °С, что осложняет её исследование.
Обеспечивать аэростат энергией будут солнечные батареи. Периодически он будет снижаться для забора образцов грунта, а затем снова возвращаться на безопасную высоту. Для того чтобы собрать грунт, будет использоваться закреплённое на свисающем тросе (гайдропе) грунтозаборное устройство. Кроме того, на аппарате будут размещены датчики и антенны для контактных геофизических измерений.
Для регулирования всплытий и подъёмов аэростата учёные разработали простую и эффективную систему. При спуске к раскалённой поверхности планеты вода в прочном герметичном баке закипит и превратится в пар. Это повысит плавучесть устройства и не позволит ему упасть на поверхность. И напротив, после подъёма на нужную высоту пар превратится снова в жидкую воду, что понизит плавучесть устройства и не позволит ему подняться ещё выше.
Чтобы аппарат не расплавился во время спусков, на нём установят также термостатную систему. Её аккумулятор будет накапливать холод, когда устройство находится на высоте, и отдавать его по мере спуска к поверхности. Такой охлаждающий эффект будет длиться три часа — этого с запасом хватит для спуска, забора проб и подъёма аэростата.
Расчёты показали, что аэростат сможет опускаться, брать пробы и снова подниматься на высоту 50—60 км за два часа.
«По сравнению с короткоживущими посадочными аппаратами аэростатный зонд нового поколения позволит не только кардинально расширить диапазон научных задач и изучить разные районы планеты в течение одной миссии, но и с учётом долговременного анализа образцов пород и газов значительно увеличить возможности самой научной аппаратуры», — пояснил RT кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Евгений Слюта.