Ученые и инженеры испытали прототип воздушного шара Венеры в пустыне Блэк-Рок в Неваде в июле 2022 года. Уменьшенный аппарат успешно выполнил два первых испытательных полета.

Поверхность Венеры, обжигающая жара и подавляющее давление, враждебна и неумолима. Фактически, зонды, приземлившиеся там до сих пор, просуществовали максимум несколько часов. Но может быть другой способ исследовать этот опасный и увлекательный мир за пределами орбитальных аппаратов, вращающихся вокруг Солнца всего в двух шагах от Земли. Это воздушный шар. Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, штат Калифорния, сообщила 10 октября 2022 года, что воздушный робот-зонд, одна из концепций воздушной робототехники НАСА, успешно совершил два испытательных полета над Невадой.

Исследователи использовали тестовый прототип — уменьшенную версию воздушного шара, который однажды действительно сможет дрейфовать сквозь плотные облака Венеры.

Первый испытательный полет прототипа воздушного шара Венеры

Запланированный Venus Aerobot имеет диаметр 40 футов (12 метров), что составляет примерно 2/3 размера прототипа.

Испытательный полет провела группа ученых и инженеров из Лаборатории реактивного движения и корпорации Near Space Corporation в Тилламуке, штат Орегон. Их успех предполагает, что венерианские воздушные шары смогут выжить в плотной атмосфере соседнего мира. На Венере воздушный шар будет летать на высоте 55 километров над поверхностью. Чтобы соответствовать температуре и плотности атмосферы Венеры во время испытания, команда подняла испытательный шар на высоту 1 км.

Во всех отношениях воздушный шар ведет себя так, как был задуман. Джейкоб Израэлевиц, главный исследователь летных испытаний JPL, специалист по робототехнике, сказал: «Мы очень довольны характеристиками прототипа. Он запустился, продемонстрировал маневр на управляемой высоте, и после обоих полетов мы вернули его в нормальное состояние. Мы записали обширные данные этих полетов и с нетерпением ждем возможности использовать их для улучшения наших имитационных моделей перед исследованием нашей родственной планеты.

Пол Бирн из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и научный сотрудник аэрокосмической робототехники добавил: «Успех этих испытательных полетов много значит для нас: мы успешно продемонстрировали технологию, необходимую для исследования облака Венеры. Эти испытания закладывают основу для того, как мы могли бы обеспечить долгосрочное роботизированное исследование адской поверхности Венеры.

Путешествие в ветрах Венеры

Так почему воздушные шары? НАСА хочет изучить область атмосферы Венеры, которая слишком низка для анализа с помощью орбитального аппарата. В отличие от посадочных модулей, которые взрываются в течение нескольких часов, воздушные шары могут плавать на ветру неделями или даже месяцами, дрейфуя с востока на запад. Воздушный шар также может менять свою высоту на высоте от 171 000 до 203 000 футов (от 52 до 62 километров) над поверхностью.

Однако летающие роботы не одиноки. Он работает с орбитальным аппаратом над атмосферой Венеры. Помимо проведения научных экспериментов, воздушный шар также выполняет функцию ретранслятора связи с орбитальным аппаратом.

Воздушные шары в воздушных шарах

По словам исследователей, прототип представляет собой, по сути, «воздушный шар внутри воздушного шара». под давлениемгелийзаполняет жесткий внутренний резервуар. Между тем, гибкий внешний гелиевый шар может расширяться и сжиматься. Воздушные шары также могут подниматься выше или опускаться ниже. Это делается с помощьюгелийвентиляционные отверстия. Если бы команда миссии хотела поднять воздушный шар, они бы выпустили гелий из внутреннего резервуара во внешний воздушный шар. Чтобы вернуть воздушный шар на место,гелийсбрасывается обратно в резервуар. Это приводит к тому, что внешний шар сжимается и теряет некоторую плавучесть.

Коррозионная среда

На запланированной высоте 55 километров над поверхностью Венеры температура не такая ужасная, а атмосферное давление не такое сильное. Но эта часть атмосферы Венеры все же довольно сурова, поскольку облака полны капель серной кислоты. Чтобы противостоять этой агрессивной среде, инженеры построили воздушный шар из нескольких слоев материала. Материал имеет кислотостойкое покрытие, металлизацию для уменьшения солнечного нагрева и внутренний слой, который остается достаточно прочным, чтобы нести научные инструменты. Даже уплотнения устойчивы к кислоте. Летные испытания показали, что материалы и конструкция шара должны работать и на Венере. Материалы, используемые для обеспечения живучести Венеры, сложны в производстве, а надежность обращения, которую мы продемонстрировали при запуске и возвращении в Неваде, дает нам уверенность в надежности наших воздушных шаров на Венере.

На протяжении десятилетий некоторые ученые и инженеры предлагали использовать воздушные шары в качестве способа исследования Венеры. Вскоре это может стать реальностью. Изображение предоставлено НАСА.

Наука в атмосфере Венеры

Ученые оснащают воздушные шары для различных научных исследований. К ним относится поиск звуковых волн в атмосфере, вызванных венерианскими землетрясениями. Одним из наиболее интересных исследований станет состав самой атмосферы.Углекислый газСоставляет большую часть атмосферы Венеры, подпитывая безудержный парниковый эффект, который превратил Венеру на поверхности в настоящий ад. Новый анализ может дать важные подсказки о том, как именно это произошло. На самом деле, ученые говорят, что в первые дни Венера больше походила на Землю. Так что же произошло?

Конечно, с тех пор, как ученые сообщили об открытии фосфина в атмосфере Венеры в 2020 году, вопрос о возможной жизни в облаках Венеры возродил интерес. Происхождение фосфина неясно, и некоторые исследования до сих пор подвергают сомнению его существование. Но подобные миссии на воздушных шарах были бы идеальными для глубокого анализа облаков и, возможно, даже для прямой идентификации каких-либо микробов. Подобные миссии на воздушном шаре могут помочь разгадать некоторые из самых запутанных и сложных секретов.