После многих лет, когда Венеру обходили стороной в пользу изучения других далеких уголков Солнечной системы, она переживает новую волну интереса среди исследователей.
Новая концепция миссии, разработанная в Лаборатории реактивного движения НАСА, может позволить ученым исследовать Венеру как никогда раньше, не касаясь земли. Вместо этого он будет парить высоко в небе на воздушном шаре. Хотя миссия НАСА все еще находится на экспериментальной стадии, ее концепция предполагает объединение небольшого орбитального аппарата с воздушным роботом (или аэроботом), диаметром около 40 футов. Хотя Венеру часто называют близнецом Земли из-за сходства размеров и структуры, эти две планеты не могут быть более разными. Земля - это мир, кишащий жизнью, а Венера - это первобытный суп, в котором, возможно, сгорел любой шанс на существование живых организмов. Очевидно, что они братские, а не идентичные.
Находясь в верхних слоях атмосферы Венеры, орбитальный аппарат будет использовать мощные ветры планеты, чтобы обогнуть земной шар, одновременно улучшая наши знания о родном брате Земли путем проведения научных измерений планеты. Эти эксперименты будут варьироваться от анализа химического состава облаков до мониторинга атмосферы на предмет акустических волн, которые могут рассказать ученым больше о венерианских землетрясениях.
Воздушный шар может стать ключом к исследованию сложных условий Венеры, считает Пол Бирн, доцент Вашингтонского университета в Сент-Луисе и давний научный соавтор концепции. "Вы действительно не можете попасть в другие столь же гостеприимные места в Солнечной системе, как над облачным слоем и Венерой, что довольно необычно", - объясняет он.
Вечно скрытая густой дымкой облаков из углекислого газа, вторая планета от Солнца является домом для одних из самых палящих температур в нашей Солнечной системе. Планета настолько горячая, что все космические аппараты, которые человечество когда-либо отправляло на ее поверхность, были, по сути, расплавлены и раздавлены. Чтобы выжить в этих адских условиях, любой космический аппарат, который планирует посетить Венеру (и дожить до наших дней), должен быть изготовлен из материалов, способных выдержать сокрушительное атмосферное давление - более похожее на давление в миле ниже уровня моря на Земле - и выдержать дождь из серной кислоты. Эти падающие в атмосфере капли настолько высококонцентрированы, что могут легко прожечь дыру в коже человека.
По словам Бирна, орбитальный аппарат на воздушном шаре может работать в течение нескольких земных месяцев, что является огромным скачком по сравнению с другими попытками исследовать нашу ближайшую соседку. Когда орбитальный аппарат будет дрейфовать по венерианскому небу, он будет подниматься выше, так как его будут нести на север преобладающие ветры планеты, "что означает, что мы не только охватим огромное количество недвижимости, но и сможем понять, какова атмосфера в разное время [суток]", - говорит Бирн. Сбор данных в разное время поможет создать более подробную картину атмосферы планеты. Ученые также смогут ответить на другие загадочные характеристики планеты, такие как отсутствие собственного магнитного поля.
Хотя использование технологии воздушных шаров может показаться новой альтернативой обычным космическим аппаратам, которые США развертывали в прошлом, таким как наземные аппараты и роверы, другая космическая сверхдержава использовала эти плавучие устройства для исследования Венеры десятилетиями ранее. В 1980-х годах советские ученые представили успешную программу "Вега" - сдвоенные космические аппараты, которые должны были доставить на поверхность Венеры полезную нагрузку в виде усовершенствованных посадочных аппаратов и воздушных шаров. Данные, которые "Вега" отправила обратно, позволили ученым разобраться в тонкостях сложной погодной системы планеты.
Но теперь, более 35 лет спустя, команда из JPL и корпорации Near Space недавно завершила два успешных летных испытания концептуального прототипа в Неваде. Модель примерно на треть меньше того размера, который будет иметь корабль, если идея воплотится в реальную миссию.
"Целью этого полета было измерение динамики полета воздушного шара", - говорит Джейкоб Израэлевиц, технолог по робототехнике в JPL. По словам Израэлевица, одна из причин, по которой они выбрали Неваду, заключается в том, что там находится самое большое сухое озерное дно на континентальной части США. Обширный, открытый ландшафт облегчит восстановление аппарата и позволит избежать столкновений с препятствиями, такими как здания или башни.
Полеты также выявили много практической информации, отметила команда. Основываясь на текущей оценке возможностей аэробота, они пришли к выводу, что воздушный шар может нести около 100 килограммов полезной нагрузки. Этого будет достаточно для размещения солнечных батарей, а также коммуникационных технологий, необходимых для передачи данных на Землю. И хотя миссия не предназначена для обнаружения жизни, изучение условий, которые делают Венеру непригодной для жизни, может помочь в понимании планетарной среды, в которой может существовать жизнь.
Калеб Тернер, инженер аэрокосмических проектов в Near Space Corporation, говорит, что технология показала себя даже лучше, чем ожидалось. "В ходе этих летных испытаний аэробот подвергся самым экстремальным условиям, хотя они не идут ни в какое сравнение с суровой атмосферой Венеры, и он продемонстрировал устойчивость, которая превзошла все ожидания", - сказал он в электронном письме Popular Science. Аэробот смог выдержать надувание шара, запуск, полет на разных уровнях высоты и посадку - важные критерии, которые прототип прошел без проблем. Но Тернер говорит, что они смогли провести второе испытание всего через день. Легкость повторения - это замечательный подвиг, который "дает всем участникам проекта заряд уверенности в том, что эта работа позиционируется как готовая к полету на Венеру".
Хотя до того, как НАСА отправит этот аэробот к звездам, могут пройти годы, агентство уже пообещало вернуться к Венере в рамках предстоящих миссий VERITAS и Davinci+, обе из которых запланированы не ранее 2028 года. Поскольку в поисках планет, похожих на Землю, мы продолжаем выходить за пределы нашего мира, чтобы лучше рассмотреть другие планеты, такое стремительное направление стоит изучить еще раз.