Мы уже говорили о Марсе, о его освоении, о задачах, которые необходимо для этого решить. Но рядом с нами есть еще одна удивительная планета - Венера. Может ли Венера стать новым домом для землян и какую пользу для обывателей освоение Венеры может нам принести?
История
Испокон веков к планете Венере в мире было особое отношение. Венера была видна невооруженным глазом благодаря яркому свечению на небе, поэтому она привлекала внимание людей. Это привело к тому, что в различных культурах планета Венера ассоциировалась с богиней любви, красоты и женственности, что отражалось в её названии и мифологических представлениях.
Долгое время Венера вызывала интерес и ученых, так как её облачная атмосфера скрывала поверхность планеты. Древние ученые считали, что раз там много облаков, значит там часто идут дожди, а где вода - там жизнь.
Точно так же как с Марсом, ученые возлагали большие надежды на наличие жизни на Венере, вплоть до первых полётов туда. Как пуритане отправились в неизвестность, стремясь создать новое общество и покорять неизведанные земли, так и ученые отправили первые аппараты в абсолютную неизвестность исследовать Венеру.
Венера была первой планетой, которую посетил космический корабль. В 1962 году «Маринер-2» NASA пролетел мимо планеты и обнаружил, что это горячий мир без магнитного поля. Но несмотря на это, ученые все же надеялись найти на Венере жизнь. Астроном Карл Саган в статье 1967 года писал, что формы жизни на поверхности, вынужденные адаптироваться, могли уйти в небо. Если жизнь действительно существует в атмосфере Венеры, это может быть последним остатком разрушенной биосферы.
После этого Советский Союз стал мировым лидером в ранних исследованиях Венеры, отправив на планету множество атмосферных зондов и до десяти спускаемых аппаратов. По сей день СССР остается единственной страной, которая посадила космический корабль на поверхность и передала данные и изображения обратно на Землю. Примечательно, что первые отправленные на Венеру аппараты были просто раздавлены в атмосфере, т.к. не были рассчитаны на такое давление. Успешной была линейка аппаратов Венера 7 - Венера 14, которые принесли нам много знаний о составе атмосфере, климате и даже фотографии с поверхности Венеры.
Что же представляет собой наш потенциальный дом?
Удивительно, но Венера похожа на кипящую кастрюлю с закрытой крышкой. Из-за большого содержания углекислого газа на Венере возникает парниковый эффект - инфракрасное излучение (другими словами тепло от Солнца) не может свободно покинуть атмосферу Венеры, так как углекислый газ поглощает этот тип излучения и задерживает его в атмосфере. Это создает эффект подобный парниковому: тепло удерживается в атмосфере, что приводит к нагреву планеты.
Поэтому температура на Венере достигает 500 градусов, что даже больше, чем на Меркурии, хотя он находится ближе к Солнцу. Атмосфера Венеры очень плотная, а атмосферное давление - в 90 раз(!!!) больше, чем атмосферное давление на Земле. Вот с таким придется столкнуться будущим поселенцам!
В основном это углекислый газ (около 96%), немного азота (около 3%) и очень небольшое количество водяного пара (0,003%). Венера также имеет толстый слой облаков серной кислоты. Сера в облаках придает Венере желтоватый вид. Облака в атмосфере Венеры также движутся очень быстро, достигая скорости 220 миль в час (350 км/ч).
Забавно, но Венера вращается назад по сравнению с большинством других планет. Это означает, что на Венере Солнце восходит на западе и заходит на востоке. А еще это вращение происходит очень медленно – всего один раз в 243 земных дня. Венера — самая медленно вращающаяся планета Солнечной системы. На самом деле, день на Венере длиннее, чем год на Венере! Год на Венере (время обращения ее вокруг Солнца) составляет 225 земных дней.
Кстати, гравитация на Венере почти как на Земле, т.к. размеры и масса схожи. Ваш вес на Венере будет всего на 10% меньше, чем на Земле.
Признаки жизни и возрождение интереса к Венере
Можно сказать, что Венера сейчас снова на коне - интерес к планете резко возрос.
В аналитическом центре Space Ambition мы проанализировали количество статей, написанных за последние годы о Венере, по источнику Корнельского университета. Цифра даже опережает количество статей о Марсе, плюс мы отчетливо видим возросший тренд на публикации за год.
В 2020 году ученые объявили, что обнаружили газообразный фосфин — потенциальную биосигнатуру, то есть химическое вещество, тесно связанное с биологическими процессами — в облаках Венеры на высоте 50 километров (примерно 31 миля) над поверхностью, где температура и давление гораздо больше похожи на земные. Присутствие фосфина с тех пор оспаривалось, а затем снова подтверждалось, но с альтернативным объяснением его происхождения, снова оспорено и повторно обнаружено в нижних слоях атмосферы. Вердикт о том, существует ли фосфин в облаках Венеры и будет ли его присутствие означать, что существуют формы жизни, производящие его, до сих пор не решен.
Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA впервые обнаружили в атмосфере Венеры аминокислоту глицин, входящую в состав земных белков.
Открытие молекул фосфина и глицина в атмосфере Венеры не означает, что ученые нашли доказательство инопланетной жизни. Это обнаружение является просто свидетельством явления, которое ученые пока не могут объяснить.
На высоте тридцати миль (около 50 километров) от поверхности Венеры температура колеблется от 86 до 158 градусов по Фаренгейту (от 30 до 70 по Цельсию). В этом температурном диапазоне могла бы разместиться земная жизнь, например, «экстремофильные» микробы. А атмосферное давление на этой высоте аналогично тому, что мы наблюдаем на поверхности Земли.
А зачем нам вообще исследовать Венеру?
На наш взгляд, ответ тот же, зачем исследовать космос!
- Научное понимание: изучение Венеры может помочь углубить наше понимание формирования и развития планет, включая процессы глобального потепления и эволюции атмосферы. Это может расширить наши знания о планетарных системах в целом, а также понять, что привело к тому, почему на Венере такой ужасный климат
- Технологический прогресс: разработка технологий, способных выдерживать экстремальные условия Венеры, может принести значительные технологические прорывы. Эти технологии могут быть полезны как для будущих экспедиций в глубокий космос, так и могут использоваться на Земле
Космос ближе, чем мы думаем, много технологий пришли в нашу жизнь именно благодаря космосу!
К примеру в искусственных сердечных насосах используются технологии, разработанные для Space Shuttle, в кроссовках Nike Airmax - технология лунных скафандров и так далее.
Мы с аналитическим центром Space Ambition провели исследование и проанализировали ключевые технологии, которые нужно разработать для исследования Венеры и которые могут использоваться потом на Земле.
Мы были удивлены, но человечество уже получило технологический выхлоп от исследований.
Планы по исследованию Венеры приводят к появлению новых компьютерных чипов для работы в условиях высокой температуры на Земле. Для поддержки миссий на поверхность Венеры и в другие места, исследовательский центр NASA имени Гленна в Кливленде разрабатывает технологию интегральных схем с экстремальными температурами.
Дело в том, что на космическом корабле или планетарном спускаемом аппарате, средства контроля окружающей среды для охлаждения электроники занимают место и увеличивают массу. Устраняя это требование к охлаждению, инженеры могут освободить место для более полезной научной нагрузки и использовать меньше энергии. Здесь области применения высокотемпературных интегральных схем включают мониторинг и оптимизацию работы реактивных двигателей, подземные исследования для бурения скважин и ядерные реакторы с расплавленной солью и это лишь некоторые из них.
Конечно, одна из ключевых проблем, которые необходимо решить - проблема электроэнергии. Текущие аккумуляторы при высоких температурах могут подвергаться тепловому разложению, терять емкость и т.д.
Особенность конструкции семи советских станций «Венера», благодаря которым аппараты СССР прожили на Венере до 2х часов, заключалась в том, что электронная начинка этих аппаратов была размещена в специальных герметичных термокамерах, охлажденных до -10 °C. Наличие этих громоздких «термосов» на борту увеличивало массу и стоимость аппаратов, однако только так можно было решить проблему работы электроники в чрезвычайно горячих условиях.
Поэтому, помимо новых микрочипов, разрабатываются и новые аккумуляторы, которые, конечно же будут использоваться на Земле. А как же добывать энергию с Венеры помимо существующих способов? Есть пара гипотез. Т.к. Венера обладает очень плотной атмосферой и там постоянно дуют ветра, даже небольшой порыв ветра несет мощную энергию, что можно использовать в ветряных двигателях.
С другой стороны, Венера находится ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому солнечный световой поток плотнее. Но плотные облака не позволяют эффективно получать солнечную энергию. Поэтому ученые предлагают потенциальное решение, чтобы обойти эти ограничения - сбор большого количества видимой солнечной энергии над атмосферой Венеры и беспроводную передачу этой энергии на поверхность на длине волны, которая может более эффективно проникать сквозь плотный слой облаков.
Необычная атмосфера Венеры может так же использоваться для неклассических способов перемещения в атмосфере!
Профили температуры и давления на высоте 55-75 км над поверхностью Венеры очень похожи на земные, от уровня моря примерно до 30 км, где проводятся многочисленные наземные полеты на солнечных воздушных шарах, поэтому для исследования данных высот может быть эффективно использование аэростатов.
Чтобы лучше исследовать атмосферу, необходимо большое количество измерений на разных высотах. Успешно были проведены испытательные полеты вертолета NASA helicopter Ingenuity на Марсе в условиях разреженной атмосферы. На Венере такие системы будут еще более эффективны из-за большой плотности атмосферы. Более того, ученые рассматривают системы с машущим крылом. Ученые рассмотрели аппараты размером со шмеля и колибри, с размахом крыльев 30 мм и 30 см и доказали их эффективность.
Ну а если взглянуть на более классические примеры - аппараты даже с малыми аэродинамическими возможностями могут легко маневрировать в атмосфере Венеры. Поэтому, можно ожидать, что атмосферу Венеры будут исследовать мини-самолеты!
К сожалению, назначенных дат пусков миссий на Венеру пока нет - они все в разработке.
Планируемые миссии на Венеру:
2024 - Индия - орбитальный аппарат Венеры под названием Шукраян, оснащенный радаром и инфракрасной камерой для составления карты поверхности. Стоимость предстоящей миссии составит от $ 60 млн до $120 млн, в зависимости от уровня оснащения.
2029 - NASA DAVINCI - после 2029 года. Она состоит из орбитального аппарата и спускаемого в атмосферу зонда. Зонд проведет высокоточные измерения содержания газовых примесей в атмосфере Венеры.
2030 - Орбитальный аппарат NASA VERITAS составит карту инфракрасных излучений с поверхности Венеры, чтобы определить тип ее горных пород, который в основном неизвестен и определить, выбрасывают ли активные вулканы водяной пар в атмосферу, а так же изучит тектонические плиты.
НАСА выделяет на разработку около 500 миллионов долларов на каждую миссию.
2030 - Роскосмос Миссия Венера-Д - продолжение цепочки советских миссий. Предполагает долговременное пребывание на Венере (2 недели).
Миссия EnVision ЕКА - после 2031 года. Орбитальный аппарат обеспечит комплексное представление о Венере - от ее ядра до верхних слоев атмосферы.
Стоимость - $ 653 млн
И напоследок:
Новый Год и Рождество напоминают нам о ценности дома, о тепле и любви, которые мы находим рядом с близкими. Однако, когда мы мечтаем о новых домах для человечества, Венера является захватывающим объектом исследований и возможностей.
Представьте новый дом для нас - планету, которая кажется на первый взгляд невозможной для обитания. Но именно в этой невозможности лежат вызовы, стимулы для наших умов и сердец. Так было с освоением Луны, кстати.
Исследование Венеры - это не только шаг в неизведанные глубины космоса, но и возможность создать что-то невероятное. Это шанс разработать технологии, которые преобразят наше представление о том, что возможно. И кто знает, возможно, в этих золотых облаках и кислотном хаосе мы найдем ключ к новым возможностям для человечества.
