Важные моменты:
- Японский зонд «Акацуки» — действующий исследователь Венеры (на начало 2022 года). Он вышел на орбиту планеты с запозданием из-за проблем с двигателем, через пять лет после запуска.
- Главная цель миссии — выяснить, как устроена атмосфера Венеры и почему она движется намного быстрее поверхности.
- Аппарат «Акацуки», возможно, стал первым зондом, которому удалось засечь в атмосфере Венеры молнию.
Знакомство с миссией «Акацуки»
«Акацуки», также известный как Venus Climate Orbiter (VCO) и Planet-C — аппарат Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), запущенный к Венере в мае 2010 года.
Всего через несколько месяцев после запуска зонд столкнулся с трудностями, которые заставили ученых пересмотреть план миссии. Один из двигателей системы орбитального маневрирования вместо 12 минут проработал только 3, что намного меньше времени, необходимого для выхода на орбиту Венеры. Команда JAXA приняла решение оставить зонд на гелиоцентрической орбите в спящем режиме до 2015 года, после инженеры снова запустили двигатели аппарата и уже успешно вывели «Акацуки» на запланированную орбиту.
Основная цель японской миссии — исследование атмосферы Венеры. Ученые пытаются разобраться в явлении, которое до сих пор до конца объяснить не удается: почему атмосфера движется быстрее поверхности планеты. Скорость вращения атмосферы достигает 300 км/ч, а скорость вращения поверхности в районе экватора — 6 км/ч. Также с помощью зонда специалисты хотят изучить плотные венерианские облака, состоящие в основном из сернистого газа и серной кислоты, и природу вероятных молний в этих облаках. Зонд ищет и «неизвестный атмосферный УФ-поглотитель» — таинственный компонент, который отвечает за поглощение большей части солнечной энергии в верхних слоях облаков.
Что из себя представляет японский зонд
«Акацуки» представляет собой научную автоматическую станцию массой чуть более 500 кг, с 12 двигателями и 2 солнечными батареями. Размер станции 1,04 × 1,45 × 1,4 м.
Солнечные батареи вырабатывают около 700 Вт электроэнергии и питают научные приборы. Двигательная установка работает на жидком топливе — паре гидразин-азотный тетраоксид, а двигатели орбитального маневрирования — на продуктах разложения гидразина.
У японского зонда есть 6 научных приборов. Самый важный — ультра-стабильный генератор радиоизлучения (Ultra-stable oscillator, USO). Он измеряет плотность паров серной кислоты и концентрацию электронов в ионосфере. При помощи USO специалисты исследуют, как меняется венерианская атмосфера на разных высотах.
Пять остальных инструментов — камеры, которые ведут наблюдения в разных диапазонах электромагнитного излучения: ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном. При помощи средневолновой инфракрасной камеры (Longwave Infrared Camera, LIR) зонд наблюдает за верхним слоем атмосферы, измеряет температуру облачного слоя. Эти данные помогут ученым понять, как движутся и “смешиваются” облака. Две другие ИК-камеры вышли из строя в 2016 году, их использовали для наблюдений за нижним слоем атмосферы, для поиска действующих вулканов и изучения тепла, исходящего от поверхности планеты.
Камера Lightning and Airglow Camera (LAC) ведет наблюдения в видимом диапазоне электромагнитного излучения: ищет молнии на ночной стороне Венеры. Также прибор фиксирует атомы кислорода, который светится в атмосфере и позволяет ученым отслеживать движение венерианского воздуха во время венерианской ночи.
Основные открытия «Акацуки»
Свое первое открытие японский зонд сделал всего через несколько часов после выхода на орбиту вокруг Венеры в 2015 году. «Акацуки» обнаружил в атмосфере дугообразную структуру, вероятно, из облаков, протянувшуюся от одного полюса планеты до другого. Любопытным было то, что эта структура, несмотря на сильные ветры (их скорость иногда доходит до 350 км/ч), оставалась неподвижно висеть на высоте 65 км над возвышенностью Земля Афродиты.
Чуть позже наблюдения зонда показали, что эти структуры в атмосфере Венеры не редкость, обычно они появляются над горными цепями и могут оставаться в неподвижном состоянии на протяжении месяца. Исследователи пришли к выводу, что такие дуги образуются благодаря атмосферным гравитационным волнам, которые обычно наблюдаются при обтекании ветровыми потоками горных массивов. Атмосферные гравитационные волны формируются в газовой оболочке Венеры, когда на объем воздуха начинает действовать сила тяжести. Не стоит их путать с гравитационными волнами, которые представляют собой рябь в пространстве-времени.
Данные «Акацуки» помогли ученым понять, что атмосферные гравитационные волны формируются над горными склонами не только на больших высотах, как считалось ранее, но и могут образовываться ближе к поверхности.
В 2020 году ученые выпустили статью, в которой выдвинули предположение, почему атмосфера Венеры движется быстрее ее поверхности. По мнению авторов работы, необычно быстрое вращение атмосферы поддерживается благодаря тепловым приливам.
Данные наблюдений, которые зонд вел в УФ- и ИК-диапазонах с 2015 по 2018 годы, помогли исследователям отследить движения облаков и определить скорость ветров на разных широтах. После ученые построили модель переноса углового момента в атмосфере, в этой модели было отражено количество вращательного движения, сколько массы вращается, как она распределена в пространстве и с какой угловой скоростью происходит это вращение.
Модель показала, что угловой момент, то есть быстрое вращение атмосферы, возникает и поддерживается за счет тепловых приливов. Эти приливы представляют собой изменения атмосферного давления, которые вызывает солнечный нагрев вблизи экватора планеты.
В марте 2020 года во время исследования ночной стороны Венеры «Акацуки» зарегистрировал вспышку света, которая, по словам ученых, могла быть либо молнией, либо метеором, сгоревшим в атмосфере планеты. Если это действительно была молния, тогда японский зонд можно считать первым аппаратом в истории, кому удалось “увидеть” это явление на Венере.
Спасибо, что прочитали материал. Надеемся, он вам понравился! Ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал
---------
Смотрите нас на youtube. Читайте в Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости
