14.11.2024. - Можно ли отправить космонавтов на Венеру

Можно ли отправить космонавтов на Венеру

Первая успешная посадка на поверхность Венеры произошла в далеком 1970 году. С этого времени и до сих пор на самую близкую к Земле планету отправляют исключительно автоматические космические аппараты, чей алгоритм работы определяется компьютерными программами. Почему туда до сих пор не летают космонавты и есть ли хотя бы теоретическая возможность это сделать? На эти вопросы ответил эксперт из МАИ, старший преподаватель кафедры «Космические системы и ракетостроение» Иван Рудой.

Решить проблему выживания

Венера благодаря своему мягкому голубому свечению, которое отчетливо видят через трубу телескопа астрономы, с Земли выглядит раем, но в действительности условия на планете таковы, что скорее напоминают средневековые представления об аде. Температура более 400 градусов Цельсия круглый год, удушливая атмосфера из углекислого газа, толстый слой желтоватых облаков из серной кислоты. Стоит добавить сюда давление в 90 атмосфер – сопоставимое с тем, что в земном океане бывает на километровой глубине, и ничем не сдерживаемую галактическую радиацию, поскольку на Венере полностью отсутствует электромагнитное силовое поле. В итоге мы получаем поистине устрашающую картину. Эта планета словно создана для того, чтобы доказать человеку, что ему не стоит покидать пределы такой уютной Земли.

«Сегодня все население Венеры – это роботы. Так может быть будет не всегда, но по крайней мере в ближайшем обозримом будущем – точно. Потому что при существующих технологиях мы пока не можем решить проблему выживания в такой среде обитания», – отмечает эксперт.

В самом деле, у землян нет ни скафандра, который бы позволил выдержать давление в 90 земных атмосфер, ни возможности его туда доставить. Гипотетическое строительство на поверхности токсичной планеты постоянной станции для обитания космонавтов слишком рискованно:

«Малейшая разгерметизация или малейшая потеря устойчивости конструкции приведет к тому, что даже самая мощная станция просто схлопнется словно пустая консервная банка. Вряд ли кто захочет принимать участие в таком рискованном проекте», – считает Иван Рудой.

Билет в один конец

Но прежде чем задумываться над тем, как выживать на такой негостеприимной планете, необходимо решить вопрос, как безопасно вернуть космонавтов обратно.

В самом деле, сама по себе доставка человека на Венеру не составляла никакой технической проблемы еще в прошлом веке. При существующих мощностях ракетных двигателей полет до Венеры составляет всего четыре месяца, что больше чем в два раза быстрее, чем до Марса и во много раз быстрее, чем до Юпитера. Однако для человека это будет билет в один конец: как и для всех ранее посылаемых туда с 1960-х годов автоматических спускаемых аппаратов.

Дело в том, что мощность ракетных двигателей напрямую зависит от внешнего давления в атмосфере планеты, откуда происходит их запуск. Чем больше давление внутри двигателя, чем давление вне его, тем больше мощность. На Земле это соотношение таково, что давление в 90 земных атмосфер внутри двигателя в итоге даст 89 атмосфер, что обеспечивает ракете достаточный импульс для преодоления земного притяжения. На Венере, где давление 90 земных атмосфер, с таким двигателем произойдет обратная ситуация: поток горящих газов даже не выйдет наружу, чтобы оттолкнуть ракету от поверхности, наоборот, двигатель начнет работать как гигантский пылесос, затягивая внешнее вещество внутрь камеры сгорания. Конечно, можно сделать гораздо более мощный двигатель, но он потребует и гораздо больше топлива, а значит сильно уменьшится и полезная нагрузка, что ставит вопрос о целесообразности такой миссии.

Теоретически вернуть космонавта с поверхности Венеры можно, если оставить корабль на орбите планеты. Нужно только придумать способ доставить туда космонавта. Вот один из вариантов. С поверхности планеты космонавт мог бы подняться при помощи аэростата: фактически воздушного шара с легким газом в баллоне. Аэростаты показали свою эффективность в рамках миссий «Вега» в середине 1980-х годов. Дело в том, что в этом случае сверхбольшое давление на Венере играет как раз на руку. Чем больше давление вовне, тем больше выталкивающая сила внутри баллона аэростата, которая позволяет этому летательному аппарату поднимать больший груз. Поэтому даже небольшой венерианский аэростат вполне может поднять человека. Проблема в том, что на орбиту на таком аппарате подняться все равно не удастся, и до гипотетического корабля на Землю придется запускать в верхних слоях венерианской атмосферы какую-то мини-ракету. Это достаточно сложный для практического воплощения проект.

Поселение в венерианских облаках

Но если космонавтам-исследователям нельзя поселиться на поверхности, то можно жить – в облаках, причем в буквальном смысле слова.

В популярном фильме «Интерстеллар» обыгрывали такую ситуацию, когда астронавтам удалось длительное время жить на замерзших облаках непригодной к обитанию планеты. Что-то подобное вполне возможно и на Венере.

Дело в том, что на Венере в среднем слое атмосферы, на высоте примерно 40-70 километров, и температура воздуха, и давление примерно такие же, как на Земле. И если станцию подвесить на аэростаты, наполненные легким газом (сделав что-то вроде пассажирских дирижаблей второй четверти ХХ века только без двигателя), то такая база сможет довольно долго дрейфовать вокруг планеты на заданной высоте. При этом дрейфовать – на приличной скорости, т.к. ветер на такой высоте достаточно сильный.

В этом случае космонавт не только будет изучать планету, но и увидит ее собственными глазами, ведь теоретически тогда ему не потребуется даже скафандр, только кислородная маска, поскольку атмосфера Венеры состоит из одного углекислого газа.

Проблема в том, что мы пока не знаем, насколько вредны будут для человека венерианские облака из серной кислоты. Такие облака образуются из-за того, что на поверхности планеты очень жарко, и сера, испаряясь, сосредотачивается в верхних слоях атмосферы. Тонкий желтый аэрозоль из капель, что-то вроде мокрого тумана, безусловно, вреден для здоровья, но какова его концентрация – нам пока не известно. В любом случае, от токсичных облаков легко защитит специальный костюм: нам давно уже известны материалы, способные удерживать вредное воздействие серной кислоты, в частности, обычный пластик.

Однако такая станция, как и любой другой аэростат, сможет летать только ограниченное время, и венерианских космонавтов придется эвакуировать.

Еще можно задействовать и менее оригинальный вариант: отправить человека дрейфовать на околопланетную орбиту, устроить что-то вроде венерианского МКС. Правда, в этом случае эффективность пребывания человека будет близка к нулю: максимум, что увидит человек своими глазами – это только плотный слой венерианских облаков.

Терраформирование Венеры

Можно пойти по-другому, гораздо более затратному и длительному пути, который на сегодняшний день кажется научной фантастикой: создать на Венере земные условия существования.

Для того, чтобы на Венере смог жить человек, необходимо победить, как мы помним, четыре главных врага: атмосферу из углекислого газа, экстремально высокие температуру и давление, и радиацию.

Итак, враг номер один: углекислота. Здесь на помощь ученым приходит история нашей родной Земли. Когда-то и атмосфера нашей планеты состояла из углекислого газа, однако нам помогли микроорганизмы, поглощавшие углекислый газ и выделявшие кислород. Такие микроорганизмы до сих пор существуют на Земле, и притом способны жить в самых экстремальных условиях: в кратерах действующих вулканов, горячих гейзерах, где температура сопоставима с венерианской. Однако, чтобы сделать венерианский воздух пригодным для дыхания таким способом, потребуются многие сотни лет.

Одна из популярных идей по поводу «охлаждения» Венеры – это создание огромного паруса или зонтика, который бы позволил затенить хотя бы четверть площади планеты. По мнению экспертов, этого было бы достаточно для того, чтобы запустить необратимые планетологические изменения. Радиацию гипотетически можно блокировать созданием искусственного электромагнитного поля на орбите.

Однако остается самая технологически сложная проблема – как избавиться от избыточного давления. И на сегодняшний день она неразрешима.

Венеру покорят роботы?

Это лишь малая часть проблем, которая встает перед человечеством, если оно осмелится послать своих представителей на эту негостеприимную планету. И для их решения необходимо колоссальное количество ресурсов и времени. Насколько оправданны такие расходы?

«С научной точки зрения гораздо более оправданно отправить на Венеру не человека, а роботов, оснащенных самыми современными приборами. Да, мы вполне можем доставить космонавта на орбиту Венеры. Но что он оттуда увидит? Только толстый слой облаков. А напичканные электроникой приборы могут видеть не только в видимом спектре, но и в ультрафиолетовом и инфракрасном, могут проводить радиосканирование поверхности планеты и, таким образом, в буквальном смысле слова видеть сквозь облака. Но дело не только в этом. Если мы говорим про сбор и точность научных данных, то современная электроника в любом случае выигрывает перед восприятием человеческих органов чувств», – отмечает Иван Рудой.

Однако это совершенно не значит, что нам больше не стоит мечтать о покорении Венеры человеком.

«Задача отправки человека на другие планеты всегда будет актуальна просто потому, что в человеке заложен инстинкт экспансии. С самых древнейших времен человеку всегда хотелось плыть за горизонт, посмотреть, что там будет дальше, – рассказывает эксперт. – Так, например, были заселены ранее безлюдные острова Полинезии, американский континент, потому что первобытными людьми двигал этот инстинкт: чем больше вы как биологический вид охватываете территорий, тем больше ресурсов вы получаете на сохранение своего вида. Если посмотреть шире, это не просто один из самых древнейших механизмов человеческого мозга. Это то, что присуще даже самым примитивным формам жизни: бактериям и вирусам. Даже если такая экспансия кажется бесполезной, она очень важна для самооценки человека как вида. И для достижения этой цели у нас есть богатый арсенал существующих и перспективных умных технологий».

Источник