В течение десятилетий исследования нашей Солнечной системы оставили одну из наших соседних планет, Венеру, в значительной степени неисследованной. Теперь все должно измениться.
В последнем объявлении программы НАСА по исследованию Солнечной системы было дано добро двум миссиям - и обе они направляются к Венере . Две амбициозные миссии начнутся в период с 2028 по 2030 год.
Это знаменует собой существенное изменение направления работы отдела планетологии НАСА, который не отправлял миссии на планету с 1990 года. Это захватывающая новость для ученых-космонавтов, таких как я.
Венера - враждебный мир. Его атмосфера содержит серную кислоту, а температура поверхности достаточно высока, чтобы плавить свинец. Но так было не всегда. Считается, что Венера изначально очень похожа на Землю . Так что случилось?
В то время как на Земле углерод в основном задерживается в горных породах , на Венере он улетучился в атмосферу, что составляет примерно 96 процентов углекислого газа. Это привело к безудержному парниковому эффекту, поднявшему температуру поверхности до 750 кельвинов (470 градусов по Цельсию или 90 градусов по Фаренгейту).
История планеты делает ее отличным местом для изучения парникового эффекта и того, как управлять им на Земле. Мы можем использовать модели, которые отображают атмосферные экстремумы Венеры и сравнивать результаты с тем, что мы видим дома.
Но экстремальные условия на поверхности - одна из причин, по которой миссии по исследованию планет избегали Венеры. Высокая температура означает очень высокое давление в 90 бар (эквивалентно примерно одному километру под водой), которого достаточно, чтобы мгновенно раздавить большинство планетарных спускаемых аппаратов. Поэтому неудивительно, что миссии на Венеру не всегда шли по плану.
Большая часть исследований, проведенных до сих пор, проводилась тогдашним Советским Союзом в период между 1960-ми и 1980-ми годами. Есть некоторые заметные исключения, такие как миссия НАСА Pioneer Venus в 1972 году и миссия Европейского космического агентства Venus Express в 2006 году.
Первая посадка произошла в 1970 году, когда советский «Венера-7» разбился из-за плавления парашюта. Но ему удалось передать на Землю 20 минут данных. Первые снимки поверхности были сделаны аппаратом Венера 9, затем аппаратом Венера 10, 13 и 14 .
Миссия "Спуск"
Первая из двух выбранных миссий НАСА будет известна как Davinci + (сокращение от Deep Atmosphere of Venus Investigations of Благородные газы, химия и визуализация). Он включает спускаемый зонд, что означает, что он будет сброшен через атмосферу, производя измерения в процессе полета. Спуск состоит из трех этапов, на первом исследуется вся атмосфера.
Зонд будет детально изучать состав атмосферы, предоставляя информацию о каждом слое по мере его падения. Мы знаем, что серная кислота ограничена слоями облаков на высоте примерно 50 километров (30 миль), и мы знаем, что атмосфера на 97 процентов состоит из углекислого газа. Но изучение микроэлементов может дать информацию о том, как атмосфера оказалась в таком состоянии. Второй этап будет посвящен более низким высотам для детального измерения погодных свойств, таких как скорость ветра, температура и давление.
На последнем этапе делается снимок поверхности в высоком разрешении. Хотя это очень характерно для Марса, на Венере это всегда было проблемой. Толстый слой облаков означает, что видимый свет отражается, поэтому наблюдение с Земли или с орбиты нецелесообразно. Интенсивные условия на поверхности также означают, что вездеходы непрактичны. Одно из предложений - полет на воздушном шаре .
У нас есть изображение поверхности Венеры с низким разрешением, благодаря миссии NASA Magellan в 1990 году, которая нанесла на карту поверхность с помощью радара. Зонд Davinci будет получать изображения поверхности с использованием инфракрасного света во время спуска. Эти изображения не только позволят лучше спланировать будущие миссии, но и помогут ученым исследовать, как формировалась поверхность.
Картографирование поверхности
Вторая миссия называется Veritas, сокращенно от «Излучательная способность Венеры», «Радиология», «InSAR», «Топография и спектроскопия». Это будет более стандартная планетарная миссия. Орбитальный аппарат будет иметь на борту два инструмента для картографирования поверхности, дополняющих подробные инфракрасные наблюдения от Davinci.
Первая из них - это камера, которая ведет наблюдение в диапазоне длин волн. Он может видеть сквозь облака Венеры, чтобы исследовать состав атмосферы и почвы. Эта задача очень сложна, поскольку температура поверхности заставляет отраженный свет иметь очень широкий диапазон длин волн. Veritas компенсирует это, используя методы, часто используемые для изучения атмосфер экзопланет.
Камера с определением длины волны также будет искать признаки водяного пара. Миссия Venus Express показала, что главными элементами, покидающими атмосферу Венеры, являются водород и кислород , поэтому, если и есть вода, она будет в крошечных количествах или глубоко под поверхностью.
Второй инструмент - радар, в котором используется метод, широко применяемый на спутниках наблюдения Земли. Очень большой активный радиоприемник, важный для изображений с высоким разрешением, моделируется с помощью радиоимпульсов, направленных под разными углами перед космическим кораблем. Радиолокационные изображения с высоким разрешением позволят создать более подробную карту для изучения эволюции поверхности Венеры, а также определения наличия тектонической или вулканической активности.
Эти миссии также могут добавить доказательства к теории о том, что поверхность Венеры полностью расплавилась и преобразовалась 500 миллионов лет назад. Это должно было объяснить отсутствие ударов метеорита о поверхность, но до сих пор не было обнаружено никаких доказательств того, что слой вулканической лавы возник бы в результате такого всплытия .
Приятно, что НАСА обратило свой взгляд на планетную миссию в сторону Венеры. Боюсь, что у начинающих астронавтов нет шанса отправить туда человека в ближайшее время. Но информация, которую можно получить от почти забытой сестры Земли, будет иметь очень большую ценность для понимания нашего мира.
Ян Уиттакер - старший преподаватель физики в Университете Ноттингем Трент в Ноттингеме, Англия.
Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Вы можете найти оригинальную статью здесь.
