Автоматика в помощь: исследования Венеры в прошлом и будущем
Несмотря на то, что человеку удалось добраться до Луны, освоение даже ближайших к Земле планет ведётся при помощи автоматических устройств. И если на поверхность Красной планеты вполне может ступить нога человека, то качественный скачок знаний о Венере возможен только с изобретением всё более совершенных автоматических устройств.
О проблемах в исследовании самой близкой к Земле планеты рассказал на открытой лекции студентам МАИ эксперт ИКИ РАН Дмитрий Горинов.
Венерианский парадокс
Вторая планета Солнечной системы получила романтическое имя римской богини плодородия Венеры. Не менее говорящие имена учёные дали трём «континентам» («террам») планеты: «Иштар», «Афродита», «Лада» — шумерской, древнегреческой и древнерусской покровительниц плодородия.
Ещё в начале ХХ века, наблюдая в увеличительные линзы телескопов завораживающее голубое свечение Венеры, астрономы считали, что на планете должна существовать жизнь. Писатели-фантасты, в их числе знаменитый автор книг о Тарзане Эдгар Берроуз, воображали приключения землян, проникших за завесу плотного слоя венерианских облаков.
Казалось, такие фантазии могли иметь под собой основание. В самом деле, наблюдая с Земли, Венеру вполне можно назвать планетой-сестрой.
— Земля и Венера похожи друг на друга многими характеристиками. Во-первых, это соседние, две самые близкие планеты в Солнечной системе. Сформировались они из одного и того же материала и получают примерно одно и то же количество солнечной энергии. У них примерно одинаковая масса и размер. Казалось бы, они должны развиваться примерно в одном и том же направлении, по одному и тому же сценарию, но в действительности Венера — это, конечно, совсем другой мир, — рассказывает эксперт ИКИ РАН Дмитрий Горинов.
Первые же автоматические спускаемые аппараты, долетевшие до «голубой» планеты, принесли неутешительные вести: на планете не то, что нет жизни, на ней даже не самая слабая космическая техника не может прожить и нескольких часов. Так героически погибли, не успев выполнить свою миссию, советские аппараты 1960-х годов «Венера — 4», «Венера — 5», «Венера — 6».
Усовершенствованные советские «Венеры» 1970-х годов, взяв пробы грунта, проанализировав атмосферу планеты, подтвердили, что планета мертва. Атмосфера её состоит из углекислоты, облака — из серной кислоты, покрыта она вулканическим базальтом (застывшая лава), а давление и плотность атмосферы таковы, что даже маленький на Земле ветер скоростью всего 1-2 м/с буквально сбивает с ног. Не обнадёживает и температура длящегося две трети земного года дня: 470°С. Что касается такого притягательного для астрономов прошлого голубого цвета планеты, то он объясняется тем, что часть солнечного излучения экранируется плотным слоем сернокислотных облаков.
Именно по этой причине — слишком короткий срок жизни исследовательских аппаратов, несмотря на успешную посадку 10 автоматических межпланетных станций, полёт двух исследовательских аэростатов и нескольких орбитальных аппаратов, мы знаем о Венере очень мало. Спускаемые аппараты и аэростаты обычно переставали подавать сигналы спустя пару часов после начала работы. Орбитальные аппараты жили дольше: «Венера — 9», «Венера — 10» зондировали голубую планету на протяжении 150 дней, а «Венера — 15» и «Венера — 16» — около 13 месяцев, однако и они не миновали общей судьбы: несмотря на механизмы коррекции орбиты, аппараты всё равно становились жертвой притяжения планеты.
Сквозь сернокислотные облака
Но как можно изучать такую смертельно опасную для человека планету?
Тем крупицам достоверной информации, которые мы имеем на сегодняшний день, мы обязаны автоматическим аппаратам.
Несмотря на близость планеты, составить карту Венеры с Земли проблематично: её скрывает плотный слой облаков; ультрафиолетовое излучение полностью, а инфракрасное — частично поглощаются земной атмосферой. Орбитальные аппараты «Венера-15», «Венера-16» и «Магеллан» помогли нам составить представление о поверхности планеты. Самой успешной оказалась миссия межпланетной станции «Магеллан». Именно благодаря ей мы получили точную карту планеты, которой пользуемся до сих пор.
Автоматические спускаемые аппараты-«камикадзе» сделали первые фото поверхности Венеры и проанализировали образцы грунта. Аэростаты исследовали атмосферу негостеприимной планеты.
— Все орбитальные аппараты были запрограммированы на определённый алгоритм работ, но в процессе её можно было изменять, подавая команды с Земли по телесвязи, потому что аппарат передаёт данные о своём местоположении и, если на Земле видят, что он, например, отклонился от заданной траектории, тогда оператор подаёт команду включить коррекцию двигателей. Что касается спускаемых аппаратов, то они живут так мало, что просто не остаётся времени на их контроль, поэтому они работают исключительно благодаря автоматике. Аппарат сам определяет касание поверхности, он знает, что ему нужно включить научную аппаратуру, начать фотосъёмку и т.д., — рассказывает эксперт.
Правда, иногда автоматика давала сбои. Например, аппарат «Вега — 1» при спуске испытал резкий удар, и бортовой компьютер решил, что произошло касание поверхности, хотя аппарат был ещё высоко, и запустил программу бурения поверхности. Из корабля появилось буровое устройство и в буквальном смысле слова начало сверлить — воздух.
Новая волна исследований
Большая часть имеющихся у нас сейчас эмпирических данных о Венере получены ещё в прошлом веке. После окончания холодной войны резко сократилось финансирование космических программ — и у нас, и на Западе —, стало не до Венеры. Внимание сместилось в сторону Марса: считалось, что, если на Красной планете есть снежные шапки и ледниковые озёра, то там можно найти какие-то формы жизни.
Интерес к Венере пробудился совсем недавно, когда в 2022 году при помощи наблюдений с радиотелескопа ALMA учёные предположили наличие в плотном слое облаков газа фосфина. На Земле этот газ органического происхождения, и на Венере гипотетически может быть продуктом деятельности каких-то микроорганизмов.
— На Земле микроорганизмы живут и в облаках. На большой высоте давление и температура на Венере примерно такие же, как на Земле, поэтому, в принципе, там могла бы сформироваться некая экосистема. Данные же наблюдения показывают: спектр поглощения ультрафиолетового излучения очень похож на спектр поглощения бактерий, которые обитают в кислотной среде, — говорит Дмитрий Горинов.
Эта новость вызвала сенсацию не только в научном сообществе. И теперь к позабытой на десятилетия Венере собираются сразу шесть экспедиций: одна европейская, две миссии НАСА, одна — Роскосмоса, одна — Индии и частная миссия компании Rocket Lab.
Но что эти экспедиции смогут узнать нового?
Орбитальные автоматические аппараты EnVision (ESA) и VERITAS (NASA), используя в десять раз более точные, современные радары, составят более точную карту поверхности планеты разрешением 10-30 метров на пиксель. Более того, исследователи рассчитывают, что европейский аппарат сможет показать внутреннее строение планеты на глубине до 600 метров, что даст богатый материал для венерианской геологии.
Индийский аппарат при помощи поляриметрического радара поможет увидеть разные типы застывшей лавы, из которой в основном и состоит поверхность Венеры, чтобы определить возраст и тип вулканической активности.
Миссия Rocket Lab Morning Star займётся поисками жизни: у спускаемого аппарата будет всего 5 минут на измерение верхних слоёв атмосферы, где как раз и могут обитать гипотетические микроорганизмы. Специальный прибор — нефелометр — будет искать в серных аэрозолях тяжёлые молекулы, которые могут указывать на наличие органических процессов.
Спускаемый аппарат DAVINCI (NASA) будет изучать самые реликтовые участки Венеры возрастом в миллиарды лет, так называемые «тессеры». До сих пор эти породы учёные исследовать не могли из-за сложного рельефа местности, на который сложно сделать мягкую посадку — аппарат может перевернуться. DAVINCI же для посадки не предназначен: он будет измерять атмосферу на протяжении спуска, но при этом и фотографировать поверхность.
Свою миссию на Венеру запустит и Россия: в составе космического аппарата на самую «русскую» планету Солнечной системы отправятся орбитальный и спускаемый аппараты. Последний будет включать посадочный, большой и малый аэростатные модули, которые займутся изучением поверхности планеты и её атмосферы.
Пока о каких-то прорывах на венерианском фронте говорить трудно, однако есть надежда, что оснащённые самыми современными приборами аппараты позволят получить гораздо более точные и достоверные данные, чем удалось добыть в прошлом веке.
Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России
