Опитування нашого найгарячішого планетарного сусіда має принести нові уявлення про утворення кам’янистих планет і можливість життя на їх поверхні.
Минуло 30 років з моменту відправлення останньої американської місії на Венеру - космічного корабля "Магеллан". Національне управління з аеронавтики та космосу (НАСА) використовувало його для картографування поверхні другої планети Сонячної системи за допомогою радарів.
Вчений-планетатор Сью Смрекар з лабораторії реактивного руху НАСА каже, що настав час повернутися назад.
Як пекло на Землі
Американські та радянські місії на Венері розкрили її поверхню та атмосферу, тим самим продемонструвавши професійній та простій громадськості своє справжнє обличчя. Поверхня виглядає як бачення пекла і покрита найбільшою кількістю вулканів у Сонячній системі, масивними горами та величезними тріщинами.
Венера - не найближча до Сонця планета, але вона на сьогоднішній день найгарячіша. Його атмосфера більш ніж у 90 разів щільніша за земну і 96,5% становить вуглекислий газ (CO2). Висока концентрація СО2 обумовлює неконтрольований парниковий ефект, який підняв температуру поверхні до надзвичайно негостинних 460 градусів Цельсія.
Але це було не завжди так. Згідно з планетарними моделями, Венера мала клімат, подібний до Землі, кілька сотень мільйонів років тому. Стародавня Венера приймала океани, в яких теоретично могло розвиватися життя.
"Венера - це як контрольний випадок для Землі. Ми вважаємо, що вони почали з тих самих інгредієнтів - особливо води та вуглекислого газу ", - каже Смрекарова, додаючи:" Але врешті-решт вони пішли зовсім іншими шляхами. Чому це так? Які ключові сили відповідають за ці розбіжності? "
Смрекар працює з Групою аналізу досліджень Венери (VEXAG), члени якої обговорюють шляхи повторного відвідування планети. Є кілька варіантів, але у всіх одна мета - з’ясувати, що сталося з атмосферою Венери і що це означає для життя на Землі.
Планетарні супутники - орбіти
Через надзвичайно високу температуру, дрібну атмосферу та сяючі сірчані хмари дуже важко дослідити Венеру безпосередньо на її поверхні. Після низки невдач там приземлилося дев'ять радянських зондів, але жоден з них не тривав більше 127 хвилин.
Набагато простішим є розвідка з орбіти за допомогою обладнаних радіолокаторами супутників, які можуть проникати в щільні хмари та складати карту поверхні планети.
Смрекарова працює над орбітальним проектом, який був би частиною запланованої місії VERITAS (випромінювання Венери, радіознавство, InSAR, топографія та спектроскопія). Завдання машини полягало б у вивченні геологічного минулого планети, її поточної активності та пошуку ознак води. Початок місії попередньо планується на 2021 рік і повинен тривати два роки.
Смрекар не думає, що Венера має той самий тип тектоніки плит, який ми спостерігаємо на Землі. Однак він бачить ознаки субдукції - процес, коли одна літосферна плита ковзає під іншою.
"Ми дуже мало знаємо про склад поверхні Венери. Ми віримо, що існують такі континенти, як Земля, які в минулому могли утворитися шляхом занурення ", - сказала вона. Однак для підтвердження цієї гіпотези йому потрібна додаткова інформація, яку міг би надати VERITAS.
Повітряні кулі
Однак супутники - не єдиний спосіб дослідити Венеру згори. Її поверхню можна нанести на повітряні кулі, що плавають у верхніх шарах атмосфери, де переважають температури, наближаючись до тих, що знаходяться на Землі.
"Поки що не планується місія на Венеру, яка могла б розраховувати на розгортання аеростатів. Але повітряні кулі є чудовою можливістю дослідити Венеру, оскільки її атмосфера дуже щільна, а поверхня надзвичайно несприятлива ", - говорить інженер JPL Сіддхарт Крішнамурті. "Аеростат знаходився б в ідеальній зоні, де він міг би отримати багато важливої інформації, і в той же час він знаходився б у набагато сприятливіших умовах, де датчики прослужили б досить довго", - додав він.
Наприклад, аеростати можуть бути оснащені чутливими сейсмографами для виявлення потенційних землетрусів. Щільна атмосфера Венери була б перевагою в цьому випадку, оскільки інфразвукові хвилі, що викликаються ударами, будуть поширюватися по ній з більшою інтенсивністю.
Однак майбутнє розгортання аеростатів повинно враховувати вітри з силою, яку можна порівняти з ураганами. Команда VEXAG передбачає, що аеростати будуть вільно переноситися вітром, а отримані дані відправлятимуться на супутник на орбіті.
Зонди з посадочними модулями
Будь-які зонди, які приземляються на поверхню Венери, повинні зіткнутися з кількома проблемами. Щільні хмари блокують більшу частину сонячного світла, і використання сонячної енергії дуже обмежене.
Однак для інших джерел енергії поверхня планети занадто гаряча. Інженер JPL Джефф Холл, працюючи над прототипами зондів для поїздок на Венеру, каже, що "з точки зору температури це все одно, що знаходитися в духовці для випічки в режимі самоочищення".
Тривалість місії з посадковим модулем буде обмежена терміном служби електроніки, яка зазнає невдачі через кілька годин після посадки через екстремальних температур. Теоретично можна було б охолодити зонд, але, за словами Холла, охолоджуючий пристрій потребував би більше батарей, ніж міг би нести модуль.
"Поки що немає можливості ефективно охолодити модуль. Єдине, що ми можемо зробити, це уповільнити процес знищення ", - песимістично додає Холл.
NASA зацікавлене у розробці "гарячих технологій", які витримують дні або навіть тижні в суворих умовах. В даний час Холл працює над розробкою електродвигунів наступного покоління у співпраці з Honey Bee Robotics.
Вони забезпечували б вогнетривку систему, що складається з пристрою для буріння та відбору проб, для відбору проб ґрунту. Прототипи випробовуються у Великій випробувальній камері Венери. Тестова камера імітує атмосферні умови поверхні Венери, включаючи тиск, склад і температуру. Це також невелике "пекло на Землі".
З кожним успішним випробуванням ми наближаємось до нових можливостей для досліджень планет в екстремальних умовах.