Исследование венеры при помощи малых космических аппаратов


Советский Союз и США избрали весьма различные подходы к проблеме зондирования Венеры. Американская программа предусматривала пролеты космических аппаратов вблизи планеты: во время сближения инструменты, установленные на борту аппаратов, должны были на расстоянии замерять изменения в состоянии атмосферы. Советский план состоял в том, чтобы направить зонды непосредственно через атмосферу Венеры и измерять характеристики атмосферы по мере движения зонда к поверхности.

«Маринер-2» был первым космическим аппаратом, совершившим успешный полет к Венере (две предыдущие попытки, «Венера-1» и «Маринер-1», оказались неудачными). Во время его полета было установлено, что температура в атмосфере Венеры достигает 400°С.

Полученный результат подтвердил существовавшее ранее предположение, что на Венере действительно очень высокая температура. Это объясняется прежде всего так называемым «парниковым эффектом». Чтобы понять его действие, представьте себе автомобиль с закрытыми окнами, стоящий в солнечный день у обочины дороги.


ли машина простоит так несколько часов, то температура внутри ее может стать гораздо выше температуры воздуха снаружи. Причина заключается в том, что видимый солнечный свет свободно проходит в машину через оконные стекла. Частично солнечный свет отражается обратно, а частично поглощается предметами внутри автомобиля (например, сиденьями), которые начинают нагреваться. Нагретые предметы переизлучают поглощенную ими энергию, но уже не в видимом диапазоне, а в инфракрасном, т.е. на значительно более длинных волнах. Инфракрасное излучение не может проходить наружу через стекло, в результате энергия остается как бы «пойманной» в машине. И внутри машины становится жарко. По этой же причине сохраняется тепло в оранжереях.

Подобным образом облака Венеры поглощают и задерживают солнечный свет. Вот почему атмосфера Венеры такая горячая. Но никто не представлял себе, что на Венере может быть жарче, чем на Меркурии.

В конце 60-х годов в результате полетов «Маринера-5», «Венеры-4», «Венеры-5» и «Венеры-6» были получены многочисленные более точные данные об атмосфере Венеры. К этому времени стало ясно, что высокая температура на планете сопровождается огромным, сокрушающим атмосферным давлением. И пока американцы сосредоточили все свои силы на исследовании Луны при помощи аппаратов, пилотируемых человеком, в Советском Союзе были разработаны более тяжелые и прочные космические аппараты, способные выдержать суровые условия на Венере. Этот труд увенчался успешными запусками «Венеры-7» и «Венеры-8» в начале 70-х годов. «Венера-8» позволила обнаружить нижнюю границу облачного покрова Венеры на высоте 35 км над поверхностью планеты. Так было установлено, что облачный покров не простирается до самой поверхности планеты. Некоторые из последних аппаратов типа «Венера» успешно осуществили передачу данных с поверхности планеты.


На основе всех данных, полученных при помощи «Маринеров» и «Венер», ученые смогли составить довольно полную картину атмосферы Венеры. Изменение температуры в атмосфере Венеры показано на рис.1. На верхней границе облаков на высоте около 65 км над поверхностью планеты температура низкая, порядка -50°С. С приближением к поверхности температура быстро возрастает, становясь поистине испепеляющей – на поверхности температура достигает 475°С. Для сравнения напомним, что типичная полуденная температура на Меркурии равна только 430°С. В отличие от лишенного атмосферы Меркурия, который ночью остывает, ночная сторона Венеры никогда не охлаждается. Плотная атмосфера препятствует переизлучению тепла в пространство во время длинной венерианской ночи. На Венере так невероятно жарко, что ночью на неосвещенной стороне планеты камни светятся тусклым красным светом, словно горячие угли в электрокамине.

На Венере не только очень высокая температура, но и огромное атмосферное давление. Это показано на рис.2. Ученые обычно предпочитают измерять давление в «атмосферах»; 1 атм равна среднему давлению воздуха на Земле на уровне моря, которое составляет приблизительно 1 кг/см2. Как видно из рис.2, на Венере давление в 1 атм достигается на высоте 50 км над поверхностью планеты, а вблизи поверхности оно возрастает до сокрушающих 90 атм (примерно 0,1 т/см2). Чтобы найти подобное давление на Земле, придется спуститься в океан до глубины 1000м.


Полеты «Маринеров» и «Венер» показали также, что атмосфера Венеры состоит почти целиком из углекислого газа. Он составляет 97% атмосферы Венеры, 2% приходится на азот и 1% – на все другие газы вместе взятые. Для сравнения заметим, что в атмосфере Земли содержится примерно 80% азота, 20% кислорода и менее 0,1% углекислого газа.

Еще более полная информация о Венере была получена в результате полетов советских и американских ракет в середине 70-х годов. 5 февраля 1974 г. «Маринер-10» пролетел мимо Венеры на пути к Меркурию. Во время его сближения с Венерой было получено много фотографий, показавших, что атмосфера планеты в высшей степени турбулентна. Снимок планеты в целом приведен на рис.3.

По фотографиям «Маринера-10» было обнаружено явление, замеченное ранее в ходе наземных наблюдений. Атмосфера очень быстро вращается вокруг планеты. По наблюдениям некоторых деталей в облаках было установлено, что атмосфера делает полный оборот вокруг планеты всего за четыре дня. Сама планета, как мы уже знаем, вращается значительно медленнее, совершая оборот вокруг оси за 243 дня. Это значит, что на Венере скорость ветра должна быть гигантской – обычно 100 м/с. Атмосфера, как и сама планета, имеет обратное вращение.


Поскольку атмосфера Венеры такая толстая и столь быстро движется вокруг планеты, многие ученые раньше считали, что фотографирование поверхности планеты – это пустая трата времени и сил. Предполагалось, что толстая атмосфера не пропускает солнечный свет и поверхность постоянно находится в темноте. Ведь по существу это должна быть черная как смоль поверхность – такая поверхность у нас на Земле находится на глубине 1000м ниже уровня океана. Если даже какой-то свет и проникает через эту атмосферу, то из-за чрезвычайно больших скоростей ветра вряд ли можно увидеть что-нибудь, кроме сглаженной поверхности, продуваемой песком. Во всяком случае, так думали довольно многие.

В октябре 1975 г. Советский Союз достиг впечатляющего двойного успеха, осуществив мягкие посадки «Венеры-9» и «Венеры-10». Оба космических аппарата выжили на поверхности планеты достаточно продолжительное время, чтобы передать панорамы мест посадки. К всеобщему удивлению, по всей площади можно было видеть камни с острыми углами. Как видно на рис. 27, место посадки «Венеры-9» кажется более густо усыпанным камнями, чем место посадки «Венеры-10». Помимо температуры и давления советские космические аппараты измерили также скорость ветра, которая оказалась удивительно низкой – всего только 3,5 м/с. Такая низкая скорость ветра на поверхности Венеры означает, что в атмосфере должен существовать слой с огромным градиентом скорости, где происходит переход от высокой скорости к низкой.


После «Маринера-10» и неоднократных высадок на планету советских «Венер» (последние – «Венера-13» и «Венера-14» передали большое количество данных о составе и свойствах атмосферы, а также панорамные снимки планеты, см.рис.4), планета на некоторое время «осталась в покое». Уже в 90-х годах изучение планеты продолжилось с помощью американских зондов «Галилей» и «Магеллан», получивших качественные снимки поверхности планеты (например, рис.5).

Инопланетный гость Солнечной системы с первого взгляда мог бы подумать, что у Венеры и Земли много общего. Они почти одинаковы по размерам, массе, плотности и т. д. И орбиты их расположены неподалеку друг от друга в одной и той же части Солнечной системы. Таким образом, они должны были образоваться по существу из одного и того же первичного вещества. Но при более тщательном наблюдении вскоре обнаруживается, что планеты очень сильно различаются. Что же могло сделать эти планеты такими непохожими?

Может показаться удивительным, что на Земле так много углекислого газа. Однако земной углекислый газ химически связан в породах – в карбонатах кальция. Некоторые породы под воздействием углекислого газа воздуха могут образовать карбонаты кальция, подобно тому как железо, взаимодействуя с кислородом воздуха, образует ржавчину. Более важным обстоятельством является то, что на Земле морские живые организмы в течение сотен миллионов лет «извлекали» углекислый газ из морской воды (и, в конечном счете, из атмосферы). Образовавшиеся при этом морские ракушки, содержащие углекислоту, столетиями превращались в известняк и мрамор. И конечно, растения в течение миллиардов лет в процессе фотосинтеза удаляли углекислый газ из воздуха, обогащая при этом атмосферу кислородом. Углерод, образовавшийся из этого углекислого газа, содержится в залежах угля и нефти.


Углекислый газ как нельзя лучше способствует поддержанию все усиливающегося парникового эффекта. Что касается Венеры, то на ней действие этого эффекта ничто не в силах остановить. На Венере никогда не было достаточно холодно для того, чтобы путем химических или биологических реакций углекислый газ мог быть удален из атмосферы. По существу, на Земле могло быть не меньше углекислого газа, чем на Венере. Но на Земле – хотя она всего на 41 млн. км находится дальше от Солнца, чем Венера, – никогда не было настолько жарко, чтобы вступил в действие парниковый эффект. Поэтому на Земле могли осуществляться процессы, способствующие удалению углекислого газа из воздуха. Эти «лишние» несколько миллионов километров в расстоянии от Солнца буквально проложили границу между жизнью и смертью.

Через 5 млрд. лет в структуре Солнца произойдут большие изменения. Истратив свои запасы ядерного горючего, Солнце чрезвычайно сильно увеличится в размере. И когда поверхность Солнца распространится до нашей планеты, океаны закипят, а из пород начнет выделяться углекислый газ, тогда под постоянным облачным покровом на Земле образуется гнетущая углекислая атмосфера. Возможно, то, что мы наблюдаем сегодня на Венере, – это мрачное будущее нашей собственной планеты.

Источник: www.examen.ru

Проект "Венера-Д"


Миссия "Венера-Д" состоит из российских посадочного и орбитального аппаратов. Ранее планировалось, что этот проект будет совместным с США: в конце 2013 года была создана совместная рабочая группа, однако на некоторое время ее деятельность была приостановлена. Осенью 2015 года она возобновила свою работу.

В начале августа 2019 года в Институте космических исследований сообщили, что Россия и США обсуждают запуск в атмосферу Венеры малых зондов или аэростатов NASA в рамках миссии "Венера-Д". В качестве возможного вклада NASA рассматривается управляемая атмосферная платформа VAMP (Venus Atmospheric Manoeuvrable Platform). Другой вариант — несколько малых зондов, сделанных на основе высокотемпературной электроники, которые могут работать на поверхности Венеры несколько тысяч часов. Их можно сбросить в разные районы планеты, где они будут следить за параметрами атмосферы вблизи поверхности. Также в состав миссии могут включить свободно дрейфующие аэростаты или малый субспутник.

"Венеру-Д" предлагается запустить с помощью тяжелой ракеты-носителя "Ангара-А5". Предполагаемой датой запуска миссии назывался 2029 год. Ранее замдиректора ИКИ РАН Олег Кораблев сообщил, что стоимость опытно-конструкторских работ в рамках проекта "Венера-Д" составит примерно 17 млрд рублей. По словам президента РАН Александра Сергеева, стоимость миссии может достигать $1 млрд.


Ранее глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин сообщал, что миссия "Венера-Д" может быть включена в новую единую космическую программу "Космическая деятельность России", создание которой намечено на 2020 год.

В новость были внесены изменения (16:22 мск) — уточняются имя и фамилия спикера.

Источник: tass.ru

Исследование планеты Венера

Более того, многие аппараты погибли смертью храбрых, чтобы доставить вам не только информацию о поверхности Венеры, но и удивительные фото. Это великолепная работа советских ученых, которая только подогревала в нас интерес.

Давайте внимательно рассмотрим советскую миссию Венера, благодаря которой впервые удалось разглядеть поверхностные особенности планеты.

Космическая гонка между СССР и США привела к тому, что обе страны работали на полную мощность и пытались опередить друг друга по достижениям и скорости. СССР удалось первыми вывести на орбиту спутник, человека, лунный аппарат. Америка ответила человеком на Луне, пролетом над Марсом и Венерой.


Но больше всего советские ученые мечтали коснуться поверхности Венеры. Однако им пришлось столкнуться с проблемой – температура в 462°C. К тому же атмосферное давление превышает земное в 90 раз. Это как погружаться в глубокий океан. Да и не будем забывать о дождях из серной кислоты. Неудивительно, что были неудачные попытки.

Первая попытка прошлась на 1961 год. Но аппарату даже не удалось вырваться из земной орбиты. Далее был запуск в 1965 году, но механизм сбился с траектории. Третья попытка в том же году закончилась потерей связи и крушением об поверхность.

В 1967 году появилась Венера-4. Советские ученые мало знали об атмосферном давлении, поэтому аппарат спускался слишком медленно.

В 1969 году – Венера-5. Он также не выжил при проходе через атмосферный слой, но успел доставить важные данные на земной пункт приема. Также закончилась история с 6-й попыткой. Венера-7 в 1970-м году разбилась о поверхность, но механизму удавалось функционировать еще 23 минуты. Это помогло зафиксировать данные температуры и давления.

Ученые учли эти провалы и в космическом исследовании Венере-8 в 1972 году удалось проработать на поверхности 50 минут. Однако на механизме не было камер.


Чтобы рассчитывать на успех, исследователи решили создать совершенно новые модели. Им важно было не только удачно сесть на поверхность, но и обеспечить максимально длительную выживаемость.

В 1975 году прибыл Венера-9. Она выжила при спуске и села на поверхность. Внутри находилась охлажденная циркулирующая жидкость, которая должна была поддерживать функциональность электроники. Время жизни – 53 минуты. Удалось вычислить кислотные облака, бром и прочие токсичные химикаты. Земляне впервые получили нечеткие снимки окружающей среды.

Венера-10 продержалась 65 минут, делая поверхностные снимки на единственную камеру. К сожалению, заслонка на второй просто не открылась. В кадры попали лавовые породы.

В 1975 году целых 95 минут выживала Венера-11. Впервые с ее помощью зафиксировали формирование молнии в чужом мире. На борту была цветная камера, но ее крышка опять не открылась, поэтому снимки были черно-белыми.

110 минут продержалась Венера-12. Ученые получили сведения о химическом составе атмосферы. Что-то СССР не везло с заслонками для объективов, потому что в этот раз не открылись обе.

Рекордные 127 минут отведены для Венеры-13. На этот раз при полете в 1981 году удалось не только применить две камеры, но и запечатлеть окружающие породы. А «руки» робота проверили почву на прочность.

Венера-14 была точной копией предыдущего аппарата и отправилась через 5 дней. Ее удалось продержаться 57 минут. Она должна была провести анализ почвы, но один из колпачков разбился. Зато мы получили цветные фотографии.

На этом эпоха советских миссий по Венере подошла к концу. Больше никакие аппараты не приземлялись на поверхность. Нет никакого смысла разбивать механизмы и тратить время на самоубийство. Поэтому нужна новая устойчивая техника, которая сможет провести на поверхности недели и месяцы.

Придется хорошенько подумать над оборудованием, потому что компьютеры не выдерживают высоких температур. Сейчас инженеры НАСА работают над новыми электронными схемами.

Первым моделям удалось продержаться в подобных условиях 521 часов без сбоев. Ученые уверены, что смогут разработать роверы с более длительным периодом функциональности. Если это получится, то мы откроем новую страничку в космических исследованиях и покорим еще одну планету. Теперь вы знаете, какими были научные исследования планеты Венера. Ознакомьтесь с отправленными космическими аппаратами и рассмотрите знаменательные даты в истории изучения второй планеты от Солнца.

Знаменательные даты:

  • 650 г. до н.э. – народ майя детально описывает Венеру, а потом на ее основе создает свой высокоточный календарь;
  • 1610 г. – Галилео Галилей фиксирует фазы Венеры;
  • 1639 г. – В Англии наблюдают за первым предсказанным транзитом Венеры;
  • 1761-1769 гг. – Две европейские научные команды отслеживают крест планеты перед Солнцем. Это впервые помогает получить точные данные об удаленности от звезды;
  • 1961 г. – Ученые отправляют и получают обратно отраженный радарный сигнал, что помогает вычислить точнее нашу отдаленность от Солнца;
  • 1962 г. – Маринер-2 НАСА добирается к планете и демонстрирует высокие температурные показатели поверхности;
  • 1970 г. – Венера-7 от СССР передает 23 минуты данных с поверхности планеты. Это первое успешное приземление на Венеру;
  • 1990-1994 гг. – Магеллан НАСА устанавливается на орбитальном пути и при помощи радара сканирует 98% поверхности Венеры;
  • 2005 г. – ЕКА отправляет Венера-Экспресс для исследования атмосферного и поверхностного слоев. Прибыл в апреле 2006 года и проводил изучение до 2014-го;
  • 2015 г. – Японский орбитальный аппарат Акацуки прибывает к планете после старта в 2010-м;

Источник: v-kosmose.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.