«Венера-Д» – возвращение России на вторую планету
На днях исследование, посвященное Венере, опубликовали сотрудники лаборатории сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН. В частности, они выяснили, что вулканизм на второй планете от Солнца слабо связан с формированием корон – долгоживущих вулканотектонических структур. Результат не только теоретически интересен, но и будет применяться при планировании будущих экспедиций на вторую планету от Солнца. О том, когда первая из этих экспедиций состоится и какие задачи стоят перед ней, в интервью Pro Космос рассказал Виктор Воронцов – профессор аэрокосмического факультета МАИ и один из разработчиков космического аппарата «Венера-Д».
"Каждые 2-3 года – пуск!"
— Давайте начнём с истории вопроса. «Венера-Д», она же «Венера Долгоживущая» должна стать первым за 45 лет отечественным космическим аппаратом, который достигнет второй планеты от Солнца. На каком наследии он базируется? И чем вызвано возвращение интереса к Венере в России – в чём важность проекта и что именно предполагается найти в атмосфере, грунте, окрестностях планеты?
— Немного о времени и Венере. Первая советская автоматическая межпланетная станция (АМС) к Венере полетела в феврале 1961 года, за два месяца до полета Юрия Гагарина. Она была создана в КБ Сергея Королёва. Первые космические аппараты, успешно достигшие Венеры и побывавшие на ее поверхности, были разработаны в ОКБ, возглавляемым Бабакиным.
Поражает интенсивность полетов в первые десятилетия исследования Венеры в Советском Союзе: за 23 года было запущено 18 космических аппаратов, совершено 10 успешных посадок на поверхность планеты. Каждые 2-3 года – пуск!
Последней и, по мнению многих специалистов, наиболее успешной и значительной, стала экспедиция проекта «Вега-1,2» («Венера-17,18»). Декабрь 1984 – запуск; июнь 1985 – посадка на поверхность и дрейф аэростатов в атмосфере Венеры; 1986 – полет к комете Галлея. Венерианские аэростаты стали первыми в мире атмосферными летательными аппаратами на другой планете, что ставит их в один ряд с первыми в мире посадочными аппаратами на Луну, Марс, Венеру, первым луноходом, доставкой грунта с Луны.
С тех пор (в следующем, 2024 году будет 40 лет), в нашем Отечестве ни одного космического аппарата к Венере не было запущено!.. К Марсу, собственно, тоже. Разумеется, отправляли в космос и «Марс-96», и «Фобос» в 2011 году, но они не были успешными – к сожалению.
Нельзя сказать, что всё это время работы по венерианским проектам не велись. Во-первых, после успешного осуществления проекта «Вега», прорабатывался проект «Веста», в котором также предполагалось решение трёх задач: исследование Венеры с помощью посадочного аппарата, теперь уже двух аэростатных зондов, и полет к астероиду «Веста». Кроме этого, рассматривались и другие технические средства контактных исследований, в частности «зонд–ветролёт», использующий естественные условия в плотной атмосфере планеты, а именно – наличие в ней сильного ветра.
Во-вторых, прорабатывались проблемные вопросы осуществления длительных исследований Венеры и возможности обеспечения живучести посадочных аппаратов на поверхности планеты, а также увеличения длительности функционирования атмосферных зондов. В-третьих, продолжались изыскательные работы по формированию проектного облика будущих подвижных поверхностных лабораторий, планетоходов и т.д.
Надо отметить, что Федеральной Космической Программой России было предусмотрен проект «Венера-Д» («Долгоживущая») с запуском КА в 2016 году. Ограничения (мягко говоря) с финансированием в постсоветские годы, последующие «секвестирования» программы, неудача с «Фобосом», переориентация на программу исследования Марса, отказ от проекта по созданию сети метеорологических мини-станций на Марсе в пользу совместного с ЕКА проекта «Экзомарс» (по доставке европейского марсохода), другие обстоятельства – всё вместе привело к изменению сроков осуществления венерианской программы. Если говорить прямо, её и не было: был проект «Венера-Д», ну и ещё, гипотетически, – «Венера-Глоб» (по аналогии с «Луна-Глоб»).
Несмотря на это, проводились научно-исследовательские работы (при очень «скромном» финансировании) по формированию проектного облика перспективного космического аппарата для длительных исследований планеты Венера. Предполагались длительные исследования с помощью орбитального аппарата (3–5 лет), повышенной длительности функционирование атмосферных (аэростатных) зондов (7–10 суток) и, можно сказать, незначительно увеличенной длительности исследования на посадочном аппарате (2-3 часа). В настоящее время, кстати, прорабатывается возможность большего увеличения длительности исследований.
Перед учеными встал новый вопрос: почему «сестра Земли» так сильно отличается от неё? Почему давление и температура у поверхности почти в 100 раз больше?! Значит там жизнь невозможна? Ни в какой форме? Да, наверное, сверхгорячая атмосфера «остудила пыл» исследователей… Но нет. Только на время.
Пожалуй, неправильно говорить, что произошло «резкое возвращение интереса к Венере», интерес был и есть, но… Действительно, после первых публикаций ученых Института космических исследований о результатах цифровой обработки снимков, полученных «Венерами» под номерами 9,10 и 13,14, и обнаружения подвижных (?) объектов возле посадочного аппарата интерес к исследованиям Венеры возрос. И более того – снова возник вопрос о возможности существования жизни на планете, несмотря на высокие давление и температуру. А ведь на Земле, и при больших значениях этих параметров среды, в океанских глубинах и в разломах земной коры есть жизнь…
Вслед за этими публикациями появились новые. А возможна ли жизнь, если не на поверхности, то в облачном слое, на высотах, где условия приближены к земным: около одной атмосферы, около тридцати градусов?.. Да ещё обнаружили газ – фосфин, который может являться продуктом жизнедеятельности бактерий. Да, были опровержения, но интересно же…
Короче говоря, важность проекта «Венера-Д» безусловна. Аргументов много:
- Продолжать исследование ближайшей к нам планеты надо. Всё-таки, несмотря на множество экспедиций, знаем мы о Венере немного;
- Особенно ценные контактные исследования посадочными аппаратами проводились в основном в экваториальных районах. А интересны и полярные области, области тессер, кратеры, горы и т.п.;
- Панорамные снимки хороши, но съемки камерами с различным разрешением, различных областей, с разных высот и т.д., могут дать новую информацию и пищу для анализа и размышлений;
- Сказанное выше касается и забора грунта в различных структурах, а также его анализа на месте, а в перспективе и на Земле;
- Явление суперротации атмосферы Венеры, подтвержденное первыми венерианскими аэростатами, всё ещё необъяснимо. Новые длительные аэростатные эксперименты с дрейфом на разных высотах и на разных широтах, возможно, прояснят некоторые вопросы.
- Не вдаваясь в подробности научных исследований и их приборную реализацию, стоит отметить важность технической осуществимости, учитывая длительный перерыв в экспедициях и необходимость отработки новых проектных решений и т.д.
— Человечество в гораздо большей степени озабочено Марсом и гипотетической возможностью его колонизации. Почему Венера остаётся в тени – только ли из-за гораздо более агрессивных условий среды? Или есть другие причины?
— Да, интерес к Марсу в настоящее время и у научной общественности, и у далёких от науки людей проявляется в большей степени, чем к Венере. В какой-то степени это традиционно. И в песне поется: «И на Марсе будут яблони цвести», и докладчик-астроном в «Карнавальной ночи» говорит: «Есть жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе – это науке неизвестно» (и, кстати, неизвестно до сих пор).
Но вот теперь можно то же самое сказать и о Венере. Конечно, условия агрессивные, но и на Марсе не очень-то земные: атмосферы почти нет, да и холодно очень. Но дело не в этом. Представляется правильным, всё же, планомерное, продуманное и всенаправленное изучение окружающего нас Мира. Начиная с ближайших наших соседей, планет Земной группы, а затем и планет-гигантов. Решение вопросов сравнительной планетологии поможет человечеству лучше узнать и свою родную планету.
Дьявол в деталях
— Приходится слышать утверждения, что между советскими аппаратами и современными лежит технологическая пропасть – но в чём конкретно она заключается? Что «увидит» "Венера-Д", о чём не могли сообщить многочисленные советские зонды?
— Утверждение, что «между советскими аппаратами и современными лежит технологическая пропасть» не совсем корректно. Безусловно, в перспективном космическом аппарате «Венера-Д» используются новые проектно-конструкторские решения, которые были наработаны в последние годы. Особенно это касается орбитально-перелетного модуля, который создается на принципах унификации – с возможностью использования для полетов и к Марсу, и к Луне, и к Венере, и к другим небесным телам. Собственно говоря, такой же подход был реализован и в советской Программе космических исследований.
Конечно, применяется новая элементная база, новые системы управления, связи и т.д. Проводится и будет проводиться, как обычно, большой объем экспериментальной отработки и т.п. Развитие и модернизация идут своим чередом. Как известно, не всё так гладко было и в последовательном (стоит подчеркнуть!) процессе реализации венерианской программы даже в советское время. Настойчивость, планомерность, устойчивость финансирования, опыт разработчиков, да и политическая воля, можно сказать, способствовали достижению целей на каждом этапе продвижения по пути исследования ближайшей к нам планеты.
Что касается спускаемых и посадочных аппаратов, а также нового технического средства исследований – аэростатного зонда (двух зондов), то очень многие проектно-конструкторские решения не устарели, и могут быть использованы в перспективном аппарате. Парашютный спуск хорошо отработан. Впервые примененная система ввода аэростатного зонда в действие и сама конфигурация дрейфующей аэростатной станции, также может послужить прототипом для нового проекта. В этой области отечественные разработки приоритетны и востребованы зарубежными специалистами, о чем можно долго говорить отдельно.
Кстати, в советское время запускали по два космических аппарата, с небольшой разбежкой по времени. Потом, начиная с «Марса-96» перешли на однопусковую схему – по-видимому, из соображений экономии. Что в результате? Потеряли один аппарат – и всё, закончились исследования.
А что «увидит» Венера-Д, покажет сама Венера-Д, если мы оснастим её необходимыми техническими средствами, приборами, фото и видеокамерами. Хотелось бы поближе, с разных ракурсов и разные виды посмотреть. Это только посмотреть и проанализировать, а еще бы и «пощупать и попробовать», извините за выражение. Очень много интересного впереди!
— Действительно много! Но до Венеры путь не близкий. Сможет ли "Венера-Д" сообщить что-то ценное, находясь ещё по дороге к планете (как, к примеру, солнечный зонд "Паркер")?
— Трудно сказать. Пока ещё рассматриваются различные сценарии полета к планете. Может быть, будет использован гравитационный маневр с пролетом мимо другого небесного тела. Может быть, в составе космического аппарата будет не один орбитальный аппарат, а, например, ещё один-два субспутника, что позволит проводить радиопросвечивание атмосферы, плазменные эксперименты и др. Об этом думают ученые, физики, экспериментаторы.
О партнёрах и «партнёрах»
— Насколько осложнило реализацию проекта фактическое дезертирство американцев? Означает ли это увеличение финансирования из российского бюджета или отказ от некоторых элементов аппарата?
- Изначально проект «Венера-Д» был чисто российским. Опыт международного сотрудничества, особенно, в проекте «Вега», продемонстрировал преимущества совместной работы. В то же время опыт разработок показал, что в случае ухода из проекта другой стороны (страны), мы можем вполне справиться с задачей и сами. И всё же, конечно, разделить бремя финансового обеспечения проекта всегда полезно.
Новые разработки или достижения зарубежных специалистов, например, в части высокотемпературной электроники для Венеры, конечно, интересны и востребованы. Поэтому российская сторона всегда приветствовала участие зарубежных коллег в проектах и предлагала сотрудничество.
На тот момент предварительный проектный облик российского космического аппарата был сформирован. В его состав входили: 1) орбитальный аппарат и 2) спускаемый аппарат (в который в свою очередь входят посадочный аппарат и два аэростатных зонда). Американцы попросили рассмотреть возможность доставки к Венере маневренной атмосферной платформы (проще говоря, надувного самолета) достаточно больших габаритов и массы. Плюс – нескольких малых долгоживущих станций с высокотемпературной электроникой, которые могли бы проработать на поверхности, по их утверждению, два месяца (сначала заявлялся даже год!).
Специалисты НПО Лавочкина были привлечены к этой работе и показали, что технически это реализуемо. Как говорится, «аппетит приходит во время еды» – быстро появились новые предложения по включению в состав КА ещё двух небольших американских модулей и американского аэростатного зонда… Далее, как известно, ситуация изменилась, и совместный российско-американский проект, который уже получил название: «Вместе к Венере» прекратил своё существование.
Мы возвращаемся к Российскому проекту «Венера-Д», и можем использовать те резервы массы, которые были предусмотрены для дополнительных элементов миссии, уже в собственных целях. К слову сказать, переход к ракетам-носителям тяжелого класса позволяет это сделать.
Однако, вопрос международного сотрудничества остается открытым и можно вспомнить о предложениях возможного участия китайской стороны в проекте «Венера-Д» – «Венера-Дружба»! Китайцы брались за разработку субспутника, подобного тому, что устанавливали на КА «Фобос», причём – в отличие от американцев – с финансированием, по контракту. Кроме того, были предложения о разработке китайского аэростата. Как мы знаем, у них есть опыт разработки такого рода технических средств. Почему бы и нет?
На пределе возможностей
— Срок активной жизни аппарата на Венере не превышает нескольких часов. Какие именно данные учёные смогут получить с поверхности планеты, пока аппаратура не сгорит? И планируется ли увеличение срока жизни посадочного модуля?
— В ходе проведения научно-исследовательских работ был сформирован не только предварительный проектный облик перспективного аппарата, но и предварительный состав научной аппаратуры и даже определены массово-габаритные характеристики приборов, их энергопотребление и «живучесть» в экстремальных условиях.
Возможности системы обеспечения теплового режима посадочного аппарата, конечно, ограничены. Продолжаются работы по поиску новых решений, новых материалов и т.д. Сейчас представляется возможным увеличить время работы на поверхности с двух до трех часов, т.е. в 1,5 раза - и это не предел.
Желательно увеличить время работы, но и трех часов может хватить, по мнению ряда ученых, для получения достаточно большого объема информации. Есть интерес к проведению экспериментов не в одном месте посадки, а в нескольких, что может стать новой задачей в организации схемы экспедиции. Ну, и опять же, должны быть продолжены работы по созданию высокотемпературной электроники. Если есть такие разработки у зарубежных специалистов – то почему мы не можем добиться того же? Время ещё есть.
— Возможно ли, что "Венера-Д" опровергнет (или наоборот – подтвердит) какие-то устоявшиеся теории о Венере, её происхождении, строении и, может быть, потенциальном терраформировании? Стоит ли такая цель и если да – то каких конкретно теорий она касается?
— Возможно, что "Венера-Д" даст новую информацию, даже обязательно даст, и могут быть новые открытия, а может быть и новые загадки. Только новые экспедиции, новые методы исследований, новые технические возможности помогут лучше узнать планету и уточнить, а может быть и действительно поменять «устоявшиеся» теории.
Потенциально терраформирование Венеры возможно, но такой цели в настоящее время никто не ставит. Хотя, энтузиасты такого развития событий имеются. Есть такая книга – «Запасная планета», это как раз о Венере. Должны быть, однако промежуточные этапы освоения планеты, и вполне технически осуществимые. Скорее всего – не на первых этапах новой венерианской программы, а чуточку позже.
К примеру – создание плавающих в облачном слое планеты станций, сначала автоматических, а потом и обитаемых. Есть много публикаций и даже фильмов на эту тему. Есть проекты по пилотируемым полетам и работе людей на поверхности в экстремальных условиях с соответствующей защитой и оборудованием. Но пока это скорее твёрдая научная фантастика.
О тех, кто на Земле
— Для тех, кто хочет успеть принять участие в проекте – какие учреждения играют в его реализации ключевую роль, кроме, разумеется, МАИ? И каких специалистов вам недостаёт? Успеют ли молодые люди, которые только сейчас поступают в ВУЗы, посидеть «за рычагами» миссии, или их ждёт только следующая – "Венера-Глоб"?
— Очень большую роль в проекте играет ИКИ РАН, как ведущий академический институт – у него большой научный потенциал и замечательная команда учёных. Причём как старшего поколения – с опытом работ по аналогичным проектам – так и молодых специалистов. То же самое можно сказать и о специалистах Роскосмоса и ведущего предприятия отрасли – НПО Лавочкина, безусловно с кооперацией.
Конечно, как всегда, есть трудности. Ветераны уходят, не всегда к ним внимательно относятся, теряется опыт, но вопросы и необходимость культивирования наставничества остаются. Процесс подготовки молодых специалистов в вузах непрерывен.
В Московском авиационном институте, к примеру, на аэрокосмическом факультете начиная с первого курса (введения в специальность) и до пятого обязательно даются знания о космических аппаратах для планетных исследований. Исследований Венеры в частности. Студенты пишут рефераты, курсовые, дипломные работы на эти темы. Проходят практику на предприятиях, знакомятся с инженерной работой.
В этом году завершился этап разработки технического предложения по проекту «Венера-Д». По техзаданию НПО Лавочкина в МАИ проводилась Научно-исследовательская работа по разработке математической модели аэростатного зонда для проекта «Венера-Д». Уже несколько выпускных квалификационных работ бакалавров и дипломных проектов по специалитету были выполнены по венерианской тематике, текущей и перспективной. Аспиранты готовят диссертационные работы по этому направлению.
Так что процесс идет. Молодые ребята уже работают и по «Венере-Д», и по «Глобу», и по «Грунту», и смотрят дальше.
— Тогда будем обоснованно оптимистичны и представим, что миссия достигла цели. Орбитальный модуль вращается вокруг планеты, спускаемый передал весь запланированный массив данных. В чём будет самый главный успех?
— Самым главным успехом миссии будет если она состоится! Если будут успешно выполнены все технические и научные задачи. Будет здорово, если появятся новые данные, подтверждающие предположения и теории. Будет здорово, если появятся новые вопросы, которые можно будет поставить перед следующими космическими аппаратами. Будет здорово, если мы вернемся к планомерному изучению Сестры Земли и сможем вынести полезную информацию для лучшего понимания процессов, происходящих на нашей планете.
Прийти в восторг и захлопать в ладоши люди могут, если оценят новые успехи и достижения. И, конечно, если будут открытия. Главный вопрос, на который до настоящего времени нет ответа – есть ли жизнь на других планетах? Пусть не такая же как на Земле, но просто – жизнь?
И если появятся данные о биологической активности на поверхности или в облаках Венеры – это будет настоящее открытие!
Самое популярное
