Завоювати Венеру: як технології сприятимуть вивченню цієї токсичної планети.

Високотемпературна електроніка та довговічні апарати

Перший виклик, з яким стикнулися венеріанські дослідницькі апарати минулого століття, – це неможливість тривалої роботи на поверхні негостинної планети. Максимум – дві години в умовах екстремальних температур (в середньому 470°С) та тиску (90 земних атмосфер), після чого електроніка виходила з ладу. За цей час апарати по телезв'язку встигали передати кілька фотознімків та дані про вибурений на місці посадки ґрунт.

Для більш тривалих досліджень вимагалося створення більш стійкої до екстремальних температур електроніки – найуразливішої частини спускаємих апаратів. І така електроніка вже розроблена: як не дивно, вона в буквальному сенсі слова – лампова. З цієї технології почала розвиватися комп'ютерна техніка в середині минулого століття, і тільки ця технологія підходить для тривалої роботи в венеріанському пеклі.

«Як можна здогадатися, це прості обчислювальні машини, які за обчислювальними потужностями значно поступаються звичайним смартфонам, але у них є шанс пропрацювати місяць, а то й кілька місяців на Венері, що актуально, зокрема, для моніторингу сейсмічної активності», – зазначає експерт.

Знання про геологію Венери до цього часу були вкрай уривчастими, несистемними. Автоматичні апарати минулого століття сідали випадковим чином і аналізували ґрунт, фотографуючи поверхню лише в місці посадки. Тоді вченим вдалося встановити, що поверхня планети складається з базальту (фактично – застигання лави), але що приховано в глибинах планети досі залишається загадкою. А без відомостей про пласти порід під поверхнею планети неможливо відновити геологічну історію Венери і, як наслідок, відповісти на найважливіше вивчення планети питання: чому найближча до Землі планета стала безжиттєвою, що сталося в далекому минулому Венери?

І значний внесок у пошук відповіді на це питання можуть внести саме сейсмологічні дослідження довговічного спускаємого апарата.

Справа в тому, що для сейсмічних досліджень потрібно багато часу. Чутливі прилади, сейсмографи, чекають активності планети або результату падіння на її поверхню якогось тіла (астероїд, метеорит): такі події можуть статися завтра, через тиждень, через місяць, через кілька місяців. І тут якраз дуже б знадобився автоматичний довговічний дослідницький апарат на ламповій електроніці.

Правда, є й інший, більш швидкий, але важковиконуваний варіант: штучно викликати активність планети, підірвавши на ній потужний, можливо ядерний, заряд. Але такий заряд потрібно доставити, його потрібно закопати під ґрунт, щоб не вплинути на клімат Венери, але, найголовніше, для цього необхідно встановити кілька датчиків в різних частинах планети, щоб відтворити тривимірну картину геологічних пластів. Це більш складний і витратний шлях. Однак він з великою ймовірністю міг би дати відповідь на фундаментальне питання планетологів: чому на Венері немає магнітного поля, як на Землі?

Розумні квадрокоптери та венеріанська атмосфера

До цього часу атмосферу Венери вивчали за допомогою аеростатів. У рамках місії «Вега» (1984-1986) аеростати показали себе перспективним інструментом у руках вчених: вони не лише змогли зняти ключові дані стану атмосфери (температура, швидкість вітру, тиск), але й виявилися справжніми довгожителями в порівнянні зі спускаємими апаратами: два дні проти двох годин. Причина проста: у верхніх шарах атмосфери Венери і температура, і тиск сильно наближаються до рівня Землі.

Однак мінус класичних аеростатів – некерований характер польоту, а, отже, випадковість у зборі даних. Водночас буквально кілька років тому використання на Марсі керованого безпілотника вертольотного типу показало свою ефективність: малюк Ingenuity за три роки досліджував площу в 17 кілометрів, тоді як марсохід Opportunity за 15 років зміг подолати не більше 50 кілометрів.

«В якомусь сенсі на Венері квадрокоптерам працювати буде більш комфортно. Марсіанський вертоліт мав вкрай малі маси підйому, оскільки повітря на Червоній планеті майже відсутнє. Йому доводилося обертати гвинт дуже швидко. На Венері такої проблеми немає. Тут від вертольота не вимагатиметься багато зусиль, щоб створити дуже хорошу підйомну силу, оскільки повітря щільне, в'язке. В результаті політ буде супроводжуватися меншою навантаженням на двигун і, відповідно, меншим витратою пального. Вертоліт зможе спокійно літати, можна навіть сказати, повільно дрейфувати, перелітаючи з місця на місце, і акуратно піднімати навіть великі вантажі», – розповідає Іван Рудий.

Головна проблема для безпілотника на Венері – це екстремальні температури на поверхні, в той час як будь-який двигун, хоч електричний, хоч тепловий, потребує охолодження. Тому такий безпілотник зможе літати тільки на великій висоті, на 50-70 кілометрах, де температура наближається до земної. Причому якщо на Землі на такій висоті вертоліт якраз не зможе літати через розрідженість повітря, то на Венері, де і на самому верху атмосфера щільна, все рівно навпаки.

Ще більш перспективна ідея – запустити не один вертоліт, як це було на Марсі, а відразу тисячі маленьких безпілотників, наприклад, розміром з долоню. Самокеровані малюки можуть розлетітися в різні точки планети та зібрати найбільш повну інформацію про атмосферу в цілому. Проживуть такі вертольоти не довго, максимум пару днів, оскільки при таких розмірах у них не буде ні потужного акумулятора, ні надійних двигунів, але за короткий термін свого життя вони зможуть взяти кількістю і в сукупності зібрати дані з тисяч різних точок одночасно. Це дозволить сформувати онлайн-карту атмосферних процесів на Венері і, можливо, розкрити одну з загадок планети: кругообіг сірки у венеріанській природі.

Правда, для узгодженої роботи такої кількості дронів знадобиться запуск цілого ряду супутників, фактично, створення венеріанського аналога ГЛОНАСС або GPS, а також оснащення малюків штучним інтелектом, який забезпечить автономність і керованість під час збору даних.

Має своє перспективне застосування і аеростат, якщо його зробити керованим, на манер дирижабля, оснастивши двигуном. У так