В июле 2022 года ученые и инженеры провели испытания прототипа аэростата, имитирующего Венеру, в пустыне Блэк-Рок в штате Невада. Уменьшенная версия аппарата успешно завершила 2 первых испытательных полета.

Поверхность Венеры, с её палящим жаром и огромным давлением, враждебна и беспощадна. Фактически, зонды, которые уже приземлились там, продержались максимум несколько часов. Но, возможно, есть ещё один способ исследовать этот опасный и захватывающий мир, помимо орбитальных аппаратов, вращающихся вокруг Солнца всего в нескольких шагах от Земли. Это воздушный шар. Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, штат Калифорния, сообщила 10 октября 2022 года, что аэророботизированный воздушный шар, одна из её концепций аэророботизированных аппаратов, успешно совершил два испытательных полёта над Невадой.

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

Первый испытательный полет прототипа воздушного шара «Венера».

Планируемый аэроробот «Венера» имеет диаметр 40 футов (12 метров), что составляет примерно 2/3 размера прототипа.

Группа ученых и инженеров из Лаборатории реактивного движения (JPL) и компании Near Space Corporation в Тилламуке, штат Орегон, провела испытательный полет. Их успех предполагает, что венерианские аэростаты должны быть способны выживать в плотной атмосфере этой соседней планеты. На Венере аэростат будет лететь на высоте 55 километров над поверхностью. Чтобы соответствовать температуре и плотности атмосферы Венеры во время испытания, команда подняла испытательный аэростат на высоту 1 км.

Во всех отношениях воздушный шар ведет себя так, как и был задуман. Якоб Израэлевиц, главный исследователь летных испытаний JPL, специалист по робототехнике, сказал: «Мы очень довольны работой прототипа. Он стартовал, продемонстрировал управляемый маневр на высоте, и мы вернули его в рабочее состояние после обоих полетов. Мы собрали обширные данные с этих полетов и с нетерпением ждем возможности использовать их для улучшения наших моделей моделирования перед исследованием нашей планеты-сестры».

Пол Бирн из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, научный сотрудник в области аэрокосмической робототехники, добавил: «Успех этих испытательных полетов очень 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 под ветре Венеры

Так почему же воздушные шары? НАСА хочет изучить область атмосферы Венеры, которая находится слишком низко для анализа орбитальным аппаратом. В отличие от посадочных модулей, которые взрываются за несколько часов, воздушные шары могут парить в ветре неделями или даже месяцами, дрейфуя с востока на запад. Шар также может менять свою высоту от 171 000 до 203 000 футов (от 52 до 62 километров) над поверхностью.

Однако летающие роботы не совсем одиноки. Они работают в связке с орбитальным аппаратом над атмосферой Венеры. Помимо проведения научных экспериментов, аэростат также выступает в качестве ретранслятора связи с орбитальным аппаратом.

Воздушные шары внутри воздушных шаров

По словам исследователей, прототип представляет собой, по сути, «воздушный шар внутри воздушного шара». Под давлениемгелийНаполняется жесткий внутренний резервуар. В то же время гибкий внешний гелиевый шар может расширяться и сжиматься. Шары также могут подниматься выше или опускаться ниже. Это достигается с помощью...гелийвентиляционные отверстия. Если бы команда миссии хотела поднять воздушный шар, она бы выпустила гелий из внутреннего резервуара во внешний шар. Чтобы вернуть шар на место,гелийСливное давление возвращается в резервуар. Это приводит к сжатию внешнего баллона и потере им части плавучести.

Коррозионная среда

На запланированной высоте 55 километров над поверхностью Венеры температура не такая критичная, а атмосферное давление не такое высокое. Но эта часть атмосферы Венеры всё ещё довольно суровая, поскольку облака полны капель серной кислоты. Чтобы противостоять этой агрессивной среде, инженеры построили аэростат из нескольких слоёв материала. Материал имеет кислотостойкое покрытие, металлизацию для уменьшения солнечного нагрева и внутренний слой, достаточно прочный для размещения научных приборов. Даже уплотнения кислотостойкие. Лётные испытания показали, что материалы и конструкция аэростата должны работать и на Венере. Материалы, используемые для обеспечения устойчивости на Венере, сложны в производстве, и надёжность в обращении, продемонстрированная нами при запуске и возвращении в Неваде, вселяет в нас уверенность в надёжности наших аэростатов на Венере.

На протяжении десятилетий некоторые ученые и инженеры предлагали использовать воздушные шары для исследования Венеры. Возможно, это скоро станет реальностью. Изображение предоставлено НАСА.

Научные исследования в атмосфере Венеры

Ученые оснащают аэростаты для различных научных исследований. Среди них – поиск звуковых волн в атмосфере, возникающих в результате землетрясений на Венере. Наиболее интересными станут исследования состава самой атмосферы.Углекислый газСостав атмосферы составляет большую часть атмосферы Венеры, подпитывая неуправляемый парниковый эффект, который превратил Венеру в настоящий ад на поверхности. Новый анализ может дать важные подсказки о том, как именно это произошло. На самом деле, ученые говорят, что на ранних этапах своего развития Венера была больше похожа на Землю. Так что же случилось?

Конечно, после того как ученые сообщили об обнаружении фосфина в атмосфере Венеры в 2020 году, вопрос о возможной жизни в облаках Венеры вновь вызвал большой интерес. Происхождение фосфина до сих пор не установлено, и некоторые исследования ставят под сомнение его существование. Но полеты на аэростатах, подобные этому, были бы идеальными для глубокого анализа облаков и, возможно, даже для непосредственной идентификации любых микроорганизмов. Полеты на аэростатах могли бы помочь разгадать некоторые из самых запутанных и сложных тайн.