Миссия HAVOC: почему НАСА хочет отправить людей на Венеру

Научно-популярная фантастика начала 20-го века изображала Венеру как некую страну чудес с приятной теплой температурой, лесами, болотами и даже динозаврами. В 1950 году планетарий Хейдена в Американском музее естественной истории требовал бронирования мест для первой миссии космического туризма, задолго до современной эры Blue Origins, SpaceX и Virgin Galactic. Все, что вам нужно было сделать, это указать свой адрес и поставить галочку напротив нужного вам пункта назначения, включая Венеру.

Сегодня Венера вряд ли станет мечтой для начинающих космических туристов. Как показали многочисленные миссии за последние несколько десятилетий, планета, а не рай, представляет собой адский мир адских температур, агрессивной токсичной атмосферы и разрушительного давления на поверхности. Несмотря на это, НАСА в настоящее время работает над концептуальной пилотируемой миссией на Венеру, которая называется Операционная концепция Высотной Венеры - (HAVOC).

Но как такая миссия вообще возможна? Температура на поверхности планеты (около 460 градусов по Цельсию) на самом деле выше, чем у Меркурия, хотя Венера примерно вдвое дальше от Солнца. Это выше, чем температура плавления многих металлов, включая висмут и свинец, которые могут даже выпадать в виде «снега» на более высокие горные вершины. Поверхность представляет собой бесплодный скалистый ландшафт, состоящий из обширных равнин базальтовых пород, усеянных вулканическими элементами, и нескольких горных районов континентального масштаба.

Он также геологически молод, претерпев катастрофические всплытия. Такие экстремальные явления вызваны накоплением тепла под поверхностью, что в конечном итоге приводит к его плавлению, выделению тепла и повторному затвердеванию. Конечно, страшная перспектива для любого посетителя.

Зависать в атмосфере

К счастью, идея новой миссии НАСА заключается не в том, чтобы высадить людей на негостеприимной поверхности, а в том, чтобы использовать плотную атмосферу в качестве базы для исследований. Фактическая дата для миссии типа HAVOC публично не объявлена. Эта миссия является долгосрочным планом и в первую очередь будет зависеть от небольших тестовых миссий. Такая миссия действительно возможна, прямо сейчас, с современными технологиями. План состоит в том, чтобы использовать дирижабли, которые могут оставаться в воздухе в верхних слоях атмосферы в течение длительных периодов времени.

Как ни удивительно, верхняя атмосфера Венеры является наиболее похожим на Землю местом в Солнечной системе.Между высотами от 50 до 60 км давление и температуру можно сравнить с областями нижней атмосферы Земли. Атмосферное давление в атмосфере Венеры в 55 км составляет примерно половину давления на уровне моря на Земле. На самом деле, вы были бы в порядке без скафандра, поскольку это примерно эквивалентно давлению воздуха, с которым вы столкнетесь на вершине горы Килиманджаро. Вам также не нужно утепляться, поскольку температура здесь колеблется от 20 до 30 градусов Цельсия.

Атмосфера выше этой высоты также достаточно плотна, чтобы защитить астронавтов от ионизирующего излучения из космоса. Близость к Солнцу обеспечивает еще большее изобилие доступного солнечного излучения, чем на Земле, которое можно использовать для выработки энергии (примерно в 1,4 раза больше).

Концептуальный дирижабль будет плавать вокруг планеты, будучи унесенным ветром. Полезно, чтобы он был заполнен воздухопроницаемой газовой смесью, такой как кислород и азот, обеспечивая плавучесть. Это возможно, потому что дышащий воздух менее плотен, чем атмосфера Венеры, и, как следствие, будет подъемным газом.

Атмосфера Венеры состоит из 97 процентов углекислого газа, около 3 процентов азота и следовых количеств других газов. Он содержит капельки серной кислоты, которая образует плотные облака и вносит основной вклад в ее видимую яркость при взгляде с Земли. Фактически, планета отражает около 75 процентов света, который падает на нее от солнца. Этот высокоотражающий облачный слой существует между 45 и 65 км, с дымкой капель серной кислоты внизу примерно до 30 км. Таким образом, конструкция дирижабля должна быть устойчивой к коррозионному воздействию этой кислоты.

К счастью, у нас уже есть технология, необходимая для преодоления проблемы кислотности. Некоторые коммерчески доступные материалы, в том числе тефлон и ряд пластиков, обладают высокой кислотостойкостью и могут быть использованы для внешней оболочки дирижабля. Учитывая все эти факторы, можно предположить, что вы могли бы прогуляться по платформе за пределами дирижабля, неся только свой запас воздуха и надев костюм химической опасности.

Жизнь на Венере?

Поверхность Венеры была нанесена на карту с орбиты с помощью радара в миссии США Магеллан. Тем не менее, только несколько мест на поверхности были когда-либо посещены, в результате серии миссий Венера советских зондов в конце 1970-х. Эти зонды вернули первые - и пока только - изображения поверхности Венеры. Конечно, поверхностные условия кажутся совершенно неблагоприятными для любого вида жизни.

Однако верхняя атмосфера - это отдельная история. На Земле уже существуют определенные виды экстремофильных организмов, которые могут противостоять условиям в атмосфере на высоте, на которой будет летать HAVOC. Такие виды, как Acidianus infernus, можно найти в сильнокислых вулканических озерах в Исландии и Италии. Воздушные микробы также были обнаружены в облаках Земли. Ничто из этого не доказывает, что жизнь существует в атмосфере Венеры, но есть вероятность, что она может быть исследована такой миссией, как HAVOC.

Нынешние климатические условия и состав атмосферы являются результатом безудержного парникового эффекта (экстремальный парниковый эффект, который нельзя обратить вспять), который превратил планету из гостеприимного, похожего на Землю, мира-близнеца в его ранней истории. Хотя в настоящее время мы не ожидаем, что Земля подвергнется такому же экстремальному сценарию, она демонстрирует, что драматические изменения в климате планеты могут произойти при возникновении определенных физических условий.

Тестируя наши текущие климатические модели с использованием экстремальных явлений, наблюдаемых на Венере, мы можем более точно определить, как различные воздействия воздействия климата могут привести к драматическим изменениям. Таким образом, Венера предоставляет нам средства для проверки крайностей нашего нынешнего моделирования климата со всеми присущими им последствиями для экологического здоровья нашей собственной планеты.

Мы все еще относительно мало знаем о Венере, несмотря на то, что она является нашим ближайшим планетарным соседом. В конечном счете, изучение того, как две очень похожие планеты могут иметь такие разные прохождения, поможет нам понять эволюцию солнечной системы и, возможно, даже эволюцию других звездных систем.

Эта статья была первоначально опубликована в «Беседе» Гаретом Доррианом и Яном Уиттакером. Прочитайте оригинальную статью здесь.