Возвращение на Венеру и что это значит для Земли

Сью Смрекар действительно хочет вернуться на Венеру. В своем кабинете в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, ученый-планетолог показывает 30-летнее изображение поверхности Венеры, сделанное космическим кораблем Магеллан, напоминая о том, сколько времени прошло с тех пор, как американская миссия совершила полет вокруг планеты. Изображение показывает адский пейзаж: молодая поверхность с большим количеством вулканов. Их больше чем на любом другом теле в солнечной системе, гигантские трещины, высокие горные пояса и температуры, достаточно горячие, чтобы расплавить свинец.

Климат Венеры, в настоящее время перегретый парниковыми газами, может быть похож на земной, с водой в мелких океанах. Он может даже иметь зоны субдукции, такие как на Земле, области, где слои планеты погружается под другие.

«Венера похожа на плохой случай для Земли», - сказала Смрекар. «Мы считаем, что они начали с того же состава, той же воды и углекислого газа. Но они пошли двумя совершенно разными путями. Так почему? Каковы основные силы, ответственные за различия?»

Смрекар работает с Исследовательско-аналитической группой Венеры (VEXAG), коалицией ученых и инженеров, исследующей способы повторного посещения планеты, после полета аппарата Магеллан много десятилетий назад. Хотя их подходы различаются, группа соглашается с тем, что Венера могла бы рассказать нам что-то жизненно важное о нашей планете: что случилось с перегретым климатом нашего планетарного близнеца и что это значит для жизни на Земле?

Орбитальные аппараты

Венера не самая близкая планета к Солнцу, но она самая горячая в нашей солнечной системе. Между интенсивной жарой (480 градусов Цельсия), едкими серными облаками и сокрушительной атмосферой, которая в 90 раз плотнее, чем на Земле - посадка космического корабля там невероятно сложна. Из девяти советских кораблей достигших поверхности, ни один не проработал дольше 127 минут.

Из относительной безопасности космоса орбитальный аппарат может использовать радиолокационную и ближнюю инфракрасную спектроскопию для наблюдения за слоями облаков, измерения изменений ландшафта во времени и определения того, движется ли поверхность. Он может искать индикаторы прошлой воды, а также вулканической активности и других сил, которые могли сформировать планету.

Смрекар, которая работает над проектом орбитального спутника под названием VERITAS, не считает, что у Венеры есть тектоника плит, как у Земли. Но она видит возможные намеки на субдукцию - что происходит, когда две плиты сходятся и одна скользит под другой.

«Мы очень мало знаем о составе поверхности Венеры», - сказала она. «Мы думаем, что есть континенты, как на Земле, которые могли сформироваться в результате прошлой субдукции. Но у нас нет информации, чтобы действительно доказать это».

Ответы не только углубят наше понимание того, почему Венера и Земля теперь так различны; они могли бы сузить условия, которые понадобятся ученым, чтобы найти похожую на Землю планету в другом месте.

Воздушные шары

Орбитальные аппараты - не единственное средство изучения Венеры сверху. Инженеры JPL Аттила Комжати и Сиддхарт Кришнамурти представляют армаду воздушных шаров с горячим воздухом, которые смогут управлять сильными ветрами в верхних слоях атмосферы Венеры, где температуры близки к земным.

«На Венере еще не было миссии с воздушными шарами, но воздушные шары - отличный способ исследовать Венеру, потому что атмосфера такая плотная, а поверхность очень суровая», - сказал Кришнамурти. «Воздушный шар похож на мечту, где вы находитесь достаточно близко, но вы также находитесь в гораздо более благоприятной среде, где ваши датчики смогут работать достаточно долго, чтобы дать вам действительно значимую информацию».

Команда оснастит воздушные шары сейсмометрами, достаточно чувствительными чтобы обнаружить землетрясений на планете внизу. На Земле во время землетрясения, вибрация проникает в атмосферу как волны инфразвука (противоположность ультразвука). Кришнамурти и Комьяти продемонстрировали, что эта техника осуществима с использованием серебряных воздушных шаров, которые измеряли слабые сигналы над земными участками с подземными толчками. И это даже без учетом плотной атмосферы Венеры, где эксперимент, скорее всего, даст еще более сильные результаты.

«Если поверхность земли двигается, она будет больше трясти воздух на Венере, чем на Земле», - объясняет Кришнамурти.

Однако, чтобы получить эти сейсмические данные, миссия на воздушном шара должна будет бороться с ветрами ураганной силы на Венере. Идеальный воздушный шар, как определено Исследовательской группой по Венере, мог бы контролировать свои движения, по крайней мере в одном направлении. Команда Кришнамурти и Комьяти не зашла так далеко, но они предложили золотую середину: воздушные шары будут двигаться по направлению ветра вокруг планеты с постоянной скоростью, отправляя свои результаты обратно на орбиту.

Посадочные зонды

Среди многих проблем, стоящих перед посадочным аппаратом для Венеры, находятся облака, блокирующие Солнце: без солнечного света солнечная энергия будет сильно ограничена. Но планета слишком горячая, чтобы другие источники энергии могли бы долго здесь работать. «В солнечной системе больше нет подобных сред на поверхности».

По умолчанию срок службы миссии будет сокращен из-за того, что электроника космического корабля начнет выходить из строя через несколько часов. Холл говорит, что количество энергии, необходимое для работы холодильника, способного защитить космический корабль, потребует больше батарей, чем может вместить посадочный аппарат.

«Нет никакой надежды на охлаждение спускаемого аппарата», - добавил он. «Все, что вы можете сделать, это замедлить скорость, с которой он разрушается».

НАСА заинтересовано в разработке «горячих технологий», которые смогут выжить несколько дней или даже недель в экстремальных условиях. Хотя концепция Холлуса с Венерой не подошла к следующему этапу утверждения, она привела к его текущей работе, связанной с Венерой: термостойкой системе бурения и отбора проб, которая могла бы брать пробы венерианской почвы для анализа. Холл работает с Honeybee Robotics над разработкой электродвигателей нового поколения, которые приводят в действие дрели в экстремальных условиях, а инженер JPL Джо Мелко разрабатывает пневматическую систему отбора проб.

Вместе они работают с прототипами в большой испытательной камере JPL со стальными стенками, которая имитирует условия планеты вплоть до атмосферы, которая является удушающей - 100% углекислого газа. С каждым успешным испытанием команды приближают человечество на один шаг к тому, чтобы раздвинуть границы исследования на этой самой негостеприимной планете.