Учёные НАСА готовятся создать самую подробную на сегодняшний день картину атмосферы Венеры, когда миссия под названием DAVINCI – или Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry and Imaging – сбросит зонд на поверхность планеты.
Когда в начале 2030-х годов спускаемая сфера миссии DAVINCI шириной 0,9 метра совершит свой парашютный полёт к поверхности Венеры, она будет нести прибор VASI (исследование структуры атмосферы Венеры) вместе с пятью другими инструментами. VASI будет собирать данные о температуре, давлении и ветрах в атмосфере Венеры, по мере своего продвижения к нижним слоям атмосферы планеты.
“На самом деле есть несколько больших загадок, связанных с глубинной атмосферой Венеры”, – сказал в своём заявлении Ральф Лоренц, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Мэриленде. “У нас нет всех частей этой головоломки, и DAVINCI предоставит нам эти части, измерив давление и температуру по мере приближения к поверхности”.
Плотная атмосфера Венеры скрывает несколько загадок, в том числе о том, как она устроена, а также то, как многочисленные вулканы планеты взаимодействовали с ней на протяжении тысячелетий. Одна из ключевых целей учёных при погружении зонда в атмосферу второй планеты от Солнца состоит в том, чтобы определить, является ли этот мир всё ещё вулканически активным. Зонд может определить это с помощью измерений температуры, ветров и состава атмосферы.
Решение этих загадок может дать учёным представление о том, что будет означать продолжающаяся вулканическая активность для атмосферы нашей собственной планеты.
“Долгосрочная обитаемость нашей планеты, как мы её понимаем, зависит от связи недр и атмосферы”, – сказал Лоренц. “Долгосрочное присутствие углекислого газа в нашей атмосфере, на которое мы действительно полагаемся, чтобы сохранять поверхность Земли достаточно тёплой, чтобы она оставалась пригодной для жизни, зависит от вулканов”.
Дорога в один конец
Одной из основных проблем, связанных с исследованием Венеры, являются экстремальные условия на планете, давление на поверхности которой в 90 раз выше, чем на Земле, а температура поверхности около 460 градусов по Цельсию.
Кроме того, прежде чем любой зонд сможет достичь поверхности планеты, он должен сначала пройти через облака серной кислоты в верхних слоях атмосферы Венеры. Эти облака также затрудняют наблюдение за Венерой с Земли. Из-за высокой яркости и хороших отражающих характеристик, они закрывают нам вид на поверхность планеты.
Эти угрозы означают, что системы и датчики инструмента миссии DAVINCI должны быть заключены в прочную структуру, подобную подводной лодке. Но в то время как сфера сконструирована таким образом, чтобы выдерживать сильное атмосферное давление, и изолирована, чтобы защитить датчики от сильного тепла у поверхности Венеры, датчики VASI должны быть в некоторой степени подвержены суровым условиям, чтобы выполнять свою работу.
“Венера твёрдая. Условия, особенно в нижних слоях атмосферы, делают очень сложной разработку приборов и систем для их изучения”, – сказал Лоренц. “Всё это должно быть либо защищено от окружающей среды, либо каким-то образом приспособлено к ней”.
По мере своего движения через атмосферу Венеры, VASI будет измерять температуру с помощью датчика, находящегося внутри тонкой металлической трубки, похожей на соломинку. Поскольку атмосфера будет нагревать трубку, то датчик будет измерять и записывть расширение и, следовательно, температуру, не подвергаясь непосредственному воздействию опасной среды.
Неблагоприятные условия
VASI будет собирать показания атмосферного давления с помощью встроенной в него силиконовой мембраны. С одной стороны мембраны будет находиться вакуум, а другая сторона будет обращена к атмосфере Венеры. Атмосфера давит на мембрану, растягивая её, и степень этого растяжения показывает силу атмосферного давления.
Инструмент будет измерять венерианские ветры с помощью комбинации акселерометров, которые проверяют изменения скорости и направления, и гироскопов, которые измеряют ориентацию. Миссия также будет фиксировать изменения скорости и направления ветра, отслеживая изменения частоты и длины волны радиоволн.
Названная в честь итальянского изобретателя эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, миссия DAVINCI должна быть запущена в 2029 году. Если всё пойдёт по плану, то спускаемая сфера погрузится в плотную атмосферу Венеры в 2031 году.
Спуск займёт около часа. Ожидается, что зонд не переживёт падение, но если это произойдёт, учёные НАСА готовы получить около 17 минут дополнительных научных исследований на поверхности с обречённого на гибель устройства.
