«Венера-Д»: To Venus together

Объединенная научная рабочая группа Института космических исследований и Роскосмоса с одной стороны и NASA с другой по проекту "Венера-Д" сформулировала научные задачи и определила комплекс научных приборов для изучения Венеры. Это первый совместный проект, когда не российское научное оборудование стоит на американском космическом аппарате, а, наоборот, NASA участвует в межпланетной миссии России.

Перспективы реализации проекта еще недавно висели на волоске — после отказа США в визе главе Роскосмоса Дмитрию Рогозину. На переговоры отправился президент РАН Александр Сергеев. Во время его визита в США стороны договорились провести очередную встречу в Москве в октябре 2019 года.

О судьбе проекта по исследованию планеты с адскими условиями на поверхности — давлением в 100 атмосфер и температурой почти в 500 градусов Цельсия, покрытой 20 км слоем облаков из серной кислоты, а также поиске жизни в этих условиях в интервью корреспонденту РИА Новости Дмитрию Струговцу рассказала ведущий научный сотрудник Института космических исследований, соруководитель двухсторонней научной рабочей группы по проекту "Венера-Д" с российской стороны Людмила Засова.

— Как получилось, что США решили принять участие в российском проекте по исследованию Венеры?

— Предложения об отправке на Венеру долгоживущей станции, а буква "Д" в названии означает "долгоживущая", впервые прозвучали в 2003 году. В рамках Федеральной космической программы на 2006-2015 годы мы успешно прорабатывали ее облик в рамках научно-исследовательской работы. Проект был достаточно известен, в документах VEXAG (Венерианская аналитическая группа NASA) на него ссылались как на российскую флагманскую миссию. Из-за недостаточного финансирования проект был в 2014 году исключен из Федеральной космической программы и не включен в следующую — на 2016-2025 годы.

В 2012 году в рамках планетного симпозиума в ИКИ состоялось совещание ученых из России, США, Европы и других стран и регионов, заинтересованных в изучении Венеры. Участниками был подписан протокол, в котором говорилось о важности международного космического проекта для изучения Венеры, а первым кандидатом на роль этого проекта предлагался проект "Венера-Д".

В 2013 году была создана Объединенная научная рабочая группа ИКИ/"Роскосмос" – NASA по проекту "Венера-Д". Однако, еще не начав реально работать, в 2014 году группа была закрыта в рамках политических санкций со стороны США. Однако весной 2015 года после встречи делегаций РАН и академии наук США работа группы была возобновлена.

С российской стороны в состав группы входят представители "Роскосмоса", Института космических исследований, ГЕОХИ РАН, НПО им. Лавочкина и ЦНИИмаш. С американской стороны — представители штаб-квартиры и научных центров NASA, университетов и исследовательских центров.

Работа ведется на основании Хартии, подписанной в 2015 году директором ИКИ Львом Зеленым и директором Планетного отделения NASA Джеймсом Грином. Задачи, поставленные группе директорами, коротко состояли в следующем: детально изучить состав миссии, научные приборы, научные задачи, которые решает оригинальный проект "Венера-Д", сравнить с дорожной картой исследования Венеры NASA для того, чтобы найти "пробелы", то есть определить области для возможного вклада NASA, чтобы дополнить проект научными приборами и/или элементами миссии. Поначалу каждую из сторон представляло по шесть-восемь человек, теперь в группе 23 человека. В основном число увеличилось за счет российских специалистов. За время работы группы было проведено более 70 телеконференций, состоялось 9 встреч группы, все в Москве.

— Что именно заинтересовало США в проекте?

— Думаю, многие стороны проекта, в том числе и вопрос финансовой экономии. Ближайшая к Земле, но такая трудная для изучения планета, требует одновременных долговременных дистанционных исследований с орбиты, прямых измерений станциями на поверхности и атмосферными платформами. Такая сложная миссия, выполняемая двумя агентствами, дешевле для каждого их них, кроме того используется научный потенциал и задел двух стран.

Опыт, который имелся в свое время в СССР в исследовании Венеры в 70–80-х годах прошлого века, также имеет значение. Венера в то время имела все основания называться "русской планетой". В СССР на НПО им. С.А. Лавочкина был создан уникальный посадочный аппарат, серии "Венера/Вега", который совершил 10 посадок на поверхность Венеры, все успешные, обеспечив работу научной аппаратуры в адских условиях на "дне" венерианской атмосферы до двух часов.

— Как сейчас выглядит облик миссии?

— В настоящие время закончена научная стадия исследования – сформулированы научные задачи, определены приоритеты, предложена концепция миссии для решения этих сложных задач, оценена архитектура миссии. Сейчас мы готовы открыть стадию "А" по американскому обозначению или этап опытно-конструкторских работ, как они называются в России.

В результате работы Объединенной научной рабочей группы проработана и предложена для оценки "Роскосмосу" и NASA концепция миссии, состоящая из двух базовых элементов: орбитального и посадочного аппаратов. Оба российские. На посадочном аппарате, который, как планируется, проработает на поверхности Венеры 2-3 часа, будет установлена малая долгоживущая станция NASA, которая продолжит работу в течение 60 земных суток, после того как основной посадочный аппарат перестанет функционировать.

Оценки показывают, что эта сложная и беспрецедентная по научным задачам и составу аппаратов космическая миссия может быть запущена с космодрома Восточный с помощью ракеты "Ангара-А5". На траекторию полета к Венере предполагается вывести 6,5-7 тонн груза в зависимости от "окна старта" в 2026, 2028, 2029, 2031 годах.

Первоначально, в 2003 году, проект предполагал создание долгоживущего посадочного аппарата сроком работы на поверхности Венеры 30 суток. Однако оказалось, что в России не производится электроники, способной работать при 500 градусах Цельсия. Проект был пересмотрен, были включены орбитальный модуль и посадочный типа "Венера/Вега". Изучались дополнительные элементы: два аэростатных зонда с высотой плавания 48 и 60 км типа аэростата проекта "Вега", посадочная станция сроком жизни 24 часа на поверхности, а также субспутник.

— Как будет осуществляться связь "Венеры-Д" с Землей?

— Научные данные со всех аппаратов будут передаваться на орбитальный аппарат, а с орбитального – на Землю. Для приема будут использованы российские станции, работающие в Х-диапазоне радиоспектра. Обсуждается также возможность использования американских станций Ка-диапазона, которые позволят многократно увеличить объем передаваемой информации. У нас в России таких станций пока нет.

— То есть в проекте "Венера-Д" российская часть – сама "Венера", американская – "Д" (долгоживущая)?

— Да, получается, что так (смеется).

— Переименовывать не планируется?

— Нет, все привыкли к этому названию Venera-D.

— После того как посадочная станция проработает 2-3 часа, что с ней случится на поверхности планеты? Что произошло с предыдущими станциями?

— Что-то расплавилось, что-то, возможно, уцелело. Первыми умирают микроэлектроника и сложные приборы. Они находятся внутри космического аппарата, потому что не способны работать в условиях атмосферы Венеры.

— Вы сказали, что из элементов, работающих на поверхности, NASA добавило в миссию только свою малую станцию, то есть научные задачи, которые были предложены российской стороной изначально, в итоге нашли поддержку у американских коллег?

— Нет, это не так. Рабочая группа после детального изучения целей и научных задач "Венеры-Д" пришла к выводу, что более полно они могут быть решены с включением дополнительных элементов миссии. К потенциально возможным дополнительным элементам относятся, во-первых, две более сложные станции для изучения сейсмики и атмосферы (предложенный NASA), способные прожить в адских условиях на поверхности Венеры 120 суток. Сейчас все модели внутреннего строения Венеры, не имея иных экспериментальных данных, строятся на основе изучения сейсмических явлений на Земле. Эти станции, если они войдут в состав миссии, совершенно прорывной для науки инструмент. Каждая из них весит по 60 килограммов. Они будут отделяться заранее и отдельно входить в атмосферу, независимо от российского спускаемого аппарата.

Второй возможный дополнительный элемент (также NASA) — атмосферная платформа, то есть летательный аппарат, плавающий в атмосфере Венеры. Было предложено семь типов платформ, после обсуждения Объединенной научной рабочей группой был выбран вариант аэростата с переменной высотой плавания.

Третье возможное дополнение – один-два российских субспутника, которые будут наблюдать Венеру, один с дневной, другой с ночной стороны. Основная цель — исследовать плазму солнечного ветра и ее взаимодействие с планетой.

— Планируется ли привлекать в проект другие страны, помимо Америки?

— На данном этапе в качестве отдельных научных организаций в проекте планируется участие Японии и Европы. Для орбитального аппарата Япония предлагает инфракрасную и ультрафиолетовую камеры (в данный момент подобные камеры работают на японском орбитере "Акацуки"), Италия — два картирующих спектрометра (один из которых VIRTIS работал на миссии "Венера-Экспресс"), Германия — камеру для наблюдения поверхности на ночной стороне Венеры в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, что важно для поиска возможной термальной и вулканической активности.

— Каким образом планируется протестировать работоспособность аппаратуры на Земле? Где взять давление в 100 атмосфер и температуру в 500 градусов?

— Такая камера была во времена СССР на НПО им. Лавочкина для тестирования аппаратов "Венера/Вега". В принципе, она может быть восстановлена. В ней создается давление 100 атмосфер и температура 500 градусов Цельсия. Размеры камеры достаточны для испытания посадочного аппарата целиком.

В Исследовательском центре им. Гленна NASA работает камера для имитации венерианских условий: температуры, давления, состава атмосферы. Она будет использована для испытаний приборов, а также для лабораторных экспериментов в условиях атмосферы и поверхности Венеры.

— Чувствуете ли вы при общении с американской стороной какое-то напряжение, учитывая политические разногласия между Россией и США?

— Абсолютно нет. У нас идеальные дружеские отношения. Единая команда, у которой общая цель – миссия к Венере. Лозунг нашей команды: To Venus together (К Венере вместе).

— В какую сумму оценивается проект?

— Эти вопросы должны обсуждаться на встрече в октябре 2019 года в Москве.

— Сейчас какое-то финансирование проекта с российской стороны осуществляется?

— В Институте космических исследований выделена тема "Венера-Д", научный руководитель Зеленый Лев Матвеевич. По этой теме сотрудникам выплачивается зарплата.

— Какие меры предпринимает научная группа по "Венере-Д", руководство Института космических исследований, чтобы получить финансирование от "Роскосмоса"?

— Стараемся делать хорошо свое дело. Поиски источников финансирования не входит в задачи группы и компетенцию.

— В какие сроки может быть реализована миссия на Венеру, если вам сейчас же выделят необходимые средства?

— Обсуждаются окна старта в 2026 году, в конце 2027 года, в 2029 и 2031 годах. Если даже финансирование начнется в этом году, то к первой дате мы уже не успеваем, скорее это будет 2027 год. Сейчас для нас важно, чтобы проект был включен в Федеральную космическую программу России.

— Многие космические проекты сейчас секвестируются, а вы рассчитываете, что вам выделят дополнительные средства?

— "Венера-Д" — это очень важный проект не только с научной, но и с политической точки зрения. Во времена холодной войны был реализован совместный с NASA проект "Союз-Аполлон", и с тех пор такого глубокого двухстороннего сотрудничества не было. "Венера-Д" – первый крупный совместный с NASA научный проект. Хочу заметить, что мы стараемся максимально привлечь научное мировое сообщество для обсуждения проекта. В 2017 году было проведено две международные конференции посвященные моделированию Венеры: одна в Гленн Центре в США, вторая в Москве. В 2019 году планируем провести международную конференцию из двух частей: выбор мест посадки для "Венеры-Д" и по астробиологии — для обсуждения возможности существования жизни в облачном слое Венеры.

— Расскажите о последнем вопросе поподробнее. Возможно ли существование жизни в настоящее время на Венере?

— Облачный слой Венеры расположен на высотах 50-70 км и состоит из капель серной кислоты с концентрацией 75-85% (оставшиеся 15-25% – вода). Температура и давление в нижнем облачном слое мало отличаются от условий на поверхности Земли.

Спускаемыми аппаратами "Венера" в нижнем облачном слое Венеры обнаружены все элементы, необходимые для формирования клеток. Известен целый ряд земных бактерий, способных жить в концентрированном растворе кислоты, например Helicobacter рylori, которая живет в желудке человека в соляной кислоте.

В верхнем облачном слое Венеры существует так называемый неизвестный ультрафиолетовый поглотитель. Он отвечает за поглощение половины солнечной энергии, которая поглощается Венерой. Прямых измерений до сих пор не проводилось. Определенно отождествить состав по спектру не удается. Вопрос обсуждается уже почти полвека.

— То есть вы полагаете, что это что-то живое?

— Есть разные варианты. Первый кандидат – хлорное железо, растворенное в серной кислоте облаков Венеры. Второй вариант – сера, которой в атмосфере Венеры достаточно, но как кандидат на ультрафиолетовый поглотитель сера менее вероятна, чем хлорное железо. Но каждая из версий имеет свои недостатки. Третья версия — бактерии. Какая-то примитивная жизнь вполне могла существовать на поверхности Венеры в течение первых двух миллиардов лет после ее формирования, когда молодое Солнце имело более низкую светимость и планета могла находиться в так называемой зоне обитаемости, то есть на расстоянии от Солнца, на котором возможно существование на планете жидкой воды. Потом планета потеряла воду, парниковый эффект разогрел поверхность, но примитивная жизнь могла сохраниться в облаках. У нас в команде работает американский ученый индийского происхождения Санджей Лимэй, который считает, что непонятная "лохматость" в наблюдаемой структуре распределения ультрафиолетового поглотителя в атмосфере Венеры может быть связана с существованием колоний бактерий. Он исследовал конкретный тип бактерий, который живет в вулканической среде и питается соединениями серы, спектральный анализ в лаборатории показал, что эти бактерии действительно поглощают ультрафиолет, сходным образом с ультрафиолетовым поглотителем. В рамках миссии "Венера-Д" предполагается поставить на американский аэростат флуоресцентный микроскоп для поиска следов белковых соединений в пробах воздуха.

— Ваш коллега по Институту космических исследований Леонид Васильевич Ксанфомалити на снимках советских станций серии "Венера" обнаружил нечто похожее на движущиеся объекты, которым дал наименования "скорпион", "медвежонок", "опавший лист". Будете ли вы искать этих "животных"?

— Замечу, что когда у вас давление 100 атмосфер, то ветер даже со скоростью 1,5 метра в секунду может перемещать камни, создавая иллюзию движения. К тому же полученные изображения были достаточно зашумлены. В этих условиях отдельные кадры с камер советских станций "Венера" могли породить фантазии. Нашим посадочным аппаратом будет производиться съемка с помощью панорамных, стереокамер, камер с высоким разрешением. Полученные изображения ответят на многие вопросы.

— Что будет после "Венеры-Д"? Думали ли вы о продолжении исследования этой планеты?

— Для начала хорошо бы, чтобы осуществился проект "Венера-Д". Ведь на годы после активного изучения в 70-80 годах Венера оставалась забытой планетой, и не потому, что неинтересна, а из-за трудности изучения: наблюдений с орбиты (сквозь 20 километров толщины облачного слоя) недостаточно, необходимы прямые измерения в атмосфере и на поверхности.

Ну а после "Венеры-Д" хорошо бы сделать серию аппаратов, вернуть на Землю пробы атмосферы с возможными бактериями, отправить роверы, летательные аппараты, совершить посадку на очень старые участки поверхности — тессеры, чтобы исследовать породы, которые существовали до периода гигантских вулканических извержений, изменивших поверхность в последний миллиард лет, и получить ответ на вопрос — был ли на Венере океан и была ли возможность зарождения жизни в ранней истории планеты.

— Кто-нибудь еще собирается лететь на Венеру?

— Индия. Причем раньше, чем мы, — в 2023 году. Они планируют отправку орбитального аппарата, на котором будет установлен радиолокатор для картирования поверхности с разрешением 20-30 метров. На сегодня благодаря американскому аппарату "Магеллан" уже составлена карта планеты с разрешением 100-200 метров. Новая съемка будет полезна для уточнения будущего места посадки "Венеры-Д".

Источник: ria.ru