Космопорт "Nefelana"

 

Космический аппарат в настоящее время проектируется учеными и конструкторами из нескольких институтов, среди которых помимо НПО имени Лавочкина Институт космических исследований при Академии наук, ЦНИИМАШ и Московский авиационный институт. Их совместное детище должно будет выдержать попадание в условия, которые могут смело претендовать на звание экстремальных: температура днем на Венере превышает 450 градусов, а сутки длятся свыше ста земных дней.

 

Спуск в пекло

Орбита Венеры расположена намного ближе к Солнцу, чем земная: среднее расстояние от этой планеты до звезды составляет около 100 млн км против 150 млн км у Земли. После прибытия на венерианскую орбиту аппарат разделится на две части. Но если орбитальной части подобное приближение к Солнцу ничем особенным не грозит, то вот зондам, которые планируется сбросить в атмосферу и на поверхность, придется жарко. В презентации, доступной на сайте отделения планетологии Института космических исследований, вопрос противостояния венерианской среде рассматривается особенно подробно.

При +450 градусах электронные схемы работать не могут, и даже термостойкие пластики начинают либо плавиться, либо выделять газы и терять прочность. Для полупроводниковых микросхем, стоящих в обычном компьютере, нагрев выше ста градусов уже чреват необратимыми повреждениями, не говоря уж о более высоких температурах. И хотя специальная высокотемпературная электроника существует, работать в самый разгар венерианского дня не сможет и она.

Следовательно, рассуждают исследователи, нежную начинку аппарата следует закрыть надежной теплоизоляцией. Необходимо разработать термос, который удержит внутри приемлемую температуру в течении как можно более долгого срока – в идеале, конечно, не менее сотни земных дней. Именно за такое время расположенные внутри аппарата сейсмические датчики смогут собрать достаточно данных о внутреннем строении планеты, регистрируя колебания грунта на месте посадки.

К сожалению, холодильник, способный работать в таких условиях и имеющий более-менее приемлемые габариты создать невозможно, а значит, остается только уповать на многослойную пассивную защиту, которая будет очень медленно прогреваться, оттягивая момент перегрева научных приборов.

 

Золотой шар

Внешний слой теплоизоляции, расположенный сразу за защищающим спускаемую капсулу при посадке корпусом, предполагается сделать из многослойной золотой фольги. Такой вариант со стороны может показаться слишком дорогим, но с учетом общей стоимости аппарата (ее пока не называют, но известно, что один лишь запуск ракеты, способной вывести «Венеру-Д» на полетную траекторию, обходится в миллиарды рублей) эффективность куда важнее.

Согласно проведенным конструкторами расчетам, многослойная фольга из драгоценного металла с прослойками из кварцевого волокна оказывается эффективнейшим теплоизолятором: обычный пенопласт или строительный утеплитель держат тепло в тридцать раз хуже!

Но если на материале для теплозащитной оболочке экономить не будут, то вот следующий уровень защиты будет сделан с использованием очень простого, распространенного и дешевого вещества. Шар перед сборкой попросту зальют водой и дадут ей замерзнуть: на Венеру приборы прибудут внутри ледяного блока. А для того, чтобы растопить килограмм льда даже при температуре в ноль градусов требуется столько же тепла, сколько уйдет на нагрев воды с нуля до 80 градусов: скрытая теплота плавления у льда делает его едва ли идеальным охлаждающим материалом.

Далее, когда весь лед растает, а вода начнет нагреваться под действием венерианского жара – еще больше энергии потребуется на испарение воды, тем более что по мере образования пара давление в капсуле будет расти и вместе с этим будет расти и температура кипения жидкости. «Ведерко со льдом» станет «скороваркой», и в ней оборудование сможет продержаться еще не один месяц.

 

На грунте и в атмосфере

Помимо спускаемого аппарата и спутника на орбите ученые рассчитывают еще и на выбрасываемый в атмосфере Венеры аэростат. На высоте в 48 км условия будут намного более приемлемы для работы приборов (всего 90 градусов за бортом), и исследователи собираются воспользоваться этим для более подробного изучения атмосферы и фотографирования поверхности.

Находясь под нижней кромкой верхнего слоя облаков и используя специальные светофильтры, камера аэростата сможет предоставить высококачественные, с разрешением до одного метра, изображения поверхности: для сравнения, почти такое качество имеют снимки Москвы в Google Earth, и с таким качеством ученые могут фотографировать сейчас ландшафт Марса с орбиты.

 

Орбитальная часть

Орбитальная часть «Венеры-Д» будет не только передавать данные с планеты на Землю. Список приборов на ее борту пока окончательно не утвержден (ученые ждут результатов европейского зонда Venus Express), но, скорее всего, там разместится способная вести съемку в видимом свете и инфракрасном излучении фотокамера, комплекс приборов для изучения окружающего Венеру облака разреженной плазмы и ультрафиолетовый спектрометр. При помощи последнего ученые смогут проанализировать химический состав атмосферы в разных точках планеты и составить карту, показывающую распределение разных химических веществ над Венерой. Возвращение на межпланетный уровень

«Венера-Д» может стать одной из первых межпланетных миссий России после длительного, с конца 1980-х годов, перерыва. Последними аппаратами, которые смогли выполнить свою миссию в межпланетном пространстве, были две «Веги», пролетевшие мимо кометы Галлея еще в 1986 году.

И, что примечательно, до этого «Веги» исследовали Венеру: с этой планетой советским конструкторам везло намного больше, чем с Марсом. Запущенные в июле 1988 в сторону Марса «Фобосы» были потеряны еще до начала основной миссии, а «Марс-96» спустя восемь лет и вовсе сгорел в атмосфере Земли через пять часов после запуска. Планировавшийся на октябрь 2009 года запуск аппарата «Фобос-грунт» тоже пришлось отложить на два года, что тоже вряд ли может расцениваться в качестве успеха отечественной космонавтики.

Впрочем, исследование Венеры это не только возможность восстановить международный престиж. Понимание физических процессов в атмосфере других планет может помочь в понимании аналогичных явлений и на Земле. Изменения климата, распространение радиоволн, возникновение землетрясений – вот то, что можно понять благодаря межпланетной станции, летящей к Венере.