Европейское Космическое Агенства (ESA) готовит миссию к Венере

Мы много рассказываем о разных миссиях NASA, вскоре мы расскажем о новостях и проекте отечественной орбитальной станции РОСС, а сегодня коснемся деятельности Европейского Космического Агенства (ESA) в разработке зонда к Венере.

В начале лета мы писали об американских миссиях DAVINCI+ и VERITAS по полету к этой планете, европейцы в этом не отстают – у них готовится свой проект под названием EnVision для изучения Венеры. В настоящее время в июле-августе этого года ЕSА активно тестирует материалы для своего космического корабля, чтобы проверить, могут ли они безопасно выдержать сложный процесс входа, снижения и торможения в горячей плотной атмосфере планеты. В данном случае это особенно важно, поскольку для EnVision выбран не самый традиционный способ выхода на орбиту. Зонд ESA EnVision для исследования Венеры будет использовать аэродинамическое торможение при входе в ее атмосферу – так называемый аэробрейкинг.

Дело в том, что этот аппарат, который планируют запустить ракетой Ariane 6 с космодрома Куру в 2031 году, не сможет нести на борту достаточно много топлива, чтобы с помощью торможения двигателями выйти на расчетную целевую орбиту высотой 500 километров. Поэтому инженеры разработали план с аэродинамическим торможением об атмосферу Венеры – такая технология использовалась в миссии TGO на Марсе в 2017 году. Однако атмосфера Венеры гораздо плотнее марсианской, ее гравитация тоже существенно сильнее, поэтому разработчики EnVision вынуждены решать необычную непростую задачу.

Планируется, что выход EnVision на запланированную орбиту займет после достижения самой Венеры около двух лет, и за это время корабль совершит примерно тысячи пролетов сквозь атмосферу планеты для торможения. Заходить на торможение аппарат будет с высокоэллиптической орбиты, в дальней точке которой расстояние до Венеры составит 250 тысяч километров, а в ближней – всего 130 км. Это значит, что на высокой скорости он будет погружаться в атмосферу планеты, и чтобы все компоненты корабля выдержали нагрузку и перегрев, необходимо правильно выбрать материал для их изготовления. В специальных камерах инженеры испытывают и изучают различные сочетания материалов, их свойства и выбирают какие их них выбрать для наибольшей надежности и оптимальных показателей.

Аэродинамическое торможение вокруг Венеры будет намного сложнее, чем на Марсе. Гравитация Венеры примерно в 10 раз выше, чем у Марса. Расчетно это значит, что космический корабль при прохождении через атмосферу будет испытывать скорости примерно в два раза выше, чем, например, марсианский аппарат TGO. Вдобавок ко всему, зонд будет намного ближе к Солнцу, испытывая примерно вдвое большую солнечную интенсивность, чем на Земле. Кроме того, специалисты должны учитывать еще один фактор, ранее испытанный только на низкой околоземной орбите: сильно эрозионный атомарный кислород, который находится в верхних слоях атмосферы Венеры и имеет высокую реакционную способность. Он будет очень негативно воздействовать на материалы корабля во время пролетов через атмосферу.

«Его концентрация ощутима, - говорит менеджер миссии EnVision Томас Воирин. – При одном пролете вокруг Венеры это не имеет особого значения, но за тысячи пролетов эффект накопится. Мы должны учитывать влияние атомарного кислорода, да еще и при высокой температуре. Мы хотим убедиться, что компоненты корабля будут устойчивы к эрозии, а также сохранят свои внешние свойства. Это означает, что они не будут разрушаться и не изменят тепловых характеристик, поскольку, например, из-за изменения цвета они могут изменить тепловой баланс, а на борту зонда будут находиться чувствительные научные инструменты, которым нужна конкретная температура. Также необходимо избегать прохождения каких-то реакций с выделением газа или отслоением твердых частиц» (на последней картинке внизу справа в нашем коллаже показаны образцы материалов-кандидатов EnVision, подвергнутые воздействию атомарного кислорода в специальном генераторе LEOX от ЕSА).

Добавим к тому же, что еще в 2014 году, восемь лет назад, на аппарате Venus Express тестировалось аэродинамическое торможение в атмосфере Венеры. Этот зонд, который завершил научную работу, спускался по спирали, пока не сгорел, и ученые собрали ценные данные для использования в последующих миссиях.

Аппарат EnVision рассчитан на основную миссию в 4 с половиной года, он будет нести большой комплекс инструментов, которые позволят исследовать как геологию и структуру планеты, так и атмосферу до верхних слоев. С помощью зонда планируется выполнить радиолокационное картографирование Венеры с высоким разрешением и подробные атмосферные исследования. EnVision разработан, чтобы помочь ученым понять взаимосвязь между ее геологической активностью и атмосферой, а также выяснить, почему Венера и Земля пошли такими разными эволюционными путями и оценить, были ли на Венере когда-то океаны или была ли она пригодна для жизни.

NASA предоставит для этой миссии радар с синтезированной апертурой VenSAR, а также окажет поддержку посредством обеспечения двусторонней связи через свою сеть DSN. VenSAR предоставит несколько методов получения изображений и определения дальности с полярной орбиты.

От ESA на аппарат будут поставлены два основных прибора :

-Подповерхностный радиолокационный зонд Венеры (SRS) — представляет собой фиксированную дипольную антенну. Он будет искать границы подповерхностного материала в различных геологических ландшафтах, которые включают ударные кратеры и их заполнение, погребенные кратеры, тессеры и их края, равнины, потоки лавы и их края, а также тектонические особенности.

-Прибор Venus Spectroscopy Suite (VenSpec), который будет предоставлять данные о составе типов горных пород, выполнять атмосферные измерения с чрезвычайно высоким разрешением, отслеживать сульфированные мелкие частицы, а также таинственный ультрафиолетовый поглотитель в верхних облаках Венеры. Этот инструмент будет искать временные изменения температуры поверхности и концентрации вулканических газов в тропосфере, указывающие на извержения вулканов.