|
Аэробот для исследования атмосферы Венеры
|
|
|
|
В "Божественной комедии" Данте Ад описывается как "преисподняя" с девятью концентрическими кругами, у входа в которую есть табличка с надписью "Оставь всякую надежду, входящий сюда". Что касается планет Солнечной системы, то Венера настолько близка к этому описанию, насколько это вообще возможно. На поверхности температура достаточно высока, чтобы расплавить свинец (464°C; 872°F), в то время как атмосфера достаточно плотная, чтобы раздавить человеческий череп (плотность атмосферы более чем в 90 раз превышает земную). Однако над облачным покровом, примерно на высоте 47-70 км (29-43 миль) над поверхностью, температура стабильна, а атмосферное давление примерно соответствует земному.
|
|
|
|
Это делает воздушные роботизированные платформы (аэроботы), способные работать в течение многих лет, идеальным выбором для исследования "планеты-сестры Земли". Хотя прототипы были созданы в соответствии со стратегическими планами НАСА, в этих конструкциях отсутствует способ пополнения запасов плавучих газов, что ограничивает срок их службы. Согласно новому предложению исследователей из Массачусетского технологического института (MIT), использование ресурсов на месте (ISRU) может продлить срок службы аэроботов за счет использования электролиза для преобразования атмосферного углекислого газа (CO2) в плавучие газообразные продукты и источник энергии.
|
|
|
|
Командой руководил Кайл Хорн, кандидат наук с факультета аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. К нему присоединились исследователи из Лаборатории реактивного движения НАСА, обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института и компании OxEon Energy LLC. Их предложение описано в статье и презентации, сделанных на конференции по лунным планетарным наукам 2026 года, которая проходила 16-20 марта 2026 года в Вудленде, штат Техас.
|
|
|
|
|
|
|
Дизайн
|
|
|
|
Как они описывают в своей статье, аэроботы могли бы выполнять важные научные исследования в области геофизики Венеры и изучения атмосферы. Однако предложения по использованию аэростатов ограничены потерей гелия из крошечных отверстий и диффузией через оболочку аэростата. Кроме того, транспортные средства на солнечных батареях сталкиваются с трудностями из-за сверхвращающихся ветров в атмосфере Венеры, которые приводят к 50-часовому ночному облету поверхности для полетов с воздуха. Это делает стратегию пополнения запасов энергии на базе ISRU очень разумной идеей.
|
|
|
|
Их концепция основана на твердооксидном электролизере (SOE), высокотемпературном электролизере, который использует твердые керамические электролиты для преобразования CO2 в газообразный кислород (O2) и монооксид углерода. Конструкция состоит из воздушного шара диаметром 12,5 м (41 фут) с набором научных приборов весом 20 кг (44 фунта), питаемых непрерывной подачей электроэнергии мощностью 10 Вт с использованием солнечных батарей. Аэробот будет летать на рабочей высоте 61 км (~ 38 миль), снижаться до 50 км (31 мили), чтобы пополнить запас гелия через SOE, и будет иметь номинальный срок службы четыре месяца и максимальный срок эксплуатации 10 лет.
|
|
|
|
Научные исследования
|
|
|
|
Их концепция позволяет исследовать сейсмические события путем изучения структуры инфразвуковых волн, которые могут быть обнаружены на высоте 55 км (34 мили). Также существует потенциал для исследований термореактивного магнетизма (TRM). В то время как магнитные измерения в идеале проводятся вблизи поверхности, поскольку сигналы будут ослаблены экстремальными температурами земной коры, слабые сигналы TRM и мелкомасштабные магнитные аномалии все же могут быть обнаружены аэроботом при повторных пролетах над заданным районом. Аэробот также смог бы проводить полезные исследования химического состава и динамики атмосферы Венеры.
|
|
|
|
Это включает в себя изучение того, почему концентрации диоксида серы (SO2) меняются на протяжении десятилетий. Хотя предыдущие миссии на месте позволили получить некоторые данные об этом явлении, механизм его возникновения остается неясным. 10-летняя миссия могла бы изучить весь цикл изменений SO2 и непосредственно наблюдать за ними. Кроме того, перенос энергии через вертикальные слои атмосферы меняется с каждым венерианским годом (~225 дней), и 10-летняя миссия могла бы изучать изменения от года к году.
|
|
|
|
Ключевым аспектом срока службы этой миссии является возможность рекомбинации некоторых газовых продуктов, образующихся в процессе производства на государственном предприятии, для выработки электроэнергии. При совместном использовании CO и O2 могут генерировать энергию за счет сжигания кислородного топлива, хорошо известного процесса улавливания углерода или использования специализированных электрохимических элементов. Расширенные возможности, предоставляемые ISRU, также могут увеличить массу платформы для переноски инструментов или быть использованы для увеличения полезной нагрузки, например, для развертывания оборудования.
|
|
|
|
Изучение Венеры - одна из главных задач космических исследований на ближайшие десятилетия. Помимо изучения возможности того, что ее облака могут поддерживать жизнь, существуют также загадки медленного (и ретроградного) вращения планеты и того, как она стала таким жарким, адским ландшафтом, каким является сегодня. Знание ответов на эти вопросы улучшит наше понимание того, как эволюционировали скалистые планеты Солнечной системы и почему Земля стала пригодной для жизни, а Венера и Марс - нет.
|
|
|
|
Источник
|
