Как мы знаем, к 2029-2031 годам Роскосмос планирует запустить к Венере свою миссию, впервые в современной российской истории. Научная часть «Венеры-Д», за которую отвечают ученые Института космических исследований РАН, начала активно прорабатываться в прошлом году, – с 2024 года планируется приступить к созданию эскизного проекта самого аппарата, за который отвечает НПО им. Лавочкина. Но прежде чем перейти к научным целям проекта, коротко вспомним о результатах прежних исследований.
Венера по размерам и массе очень похожа на Землю и, скорее всего, на ранней стадии эволюционировала по тому же сценарию, что и наша планета. Разгадать ее тайну означало бы разгадать и наше будущее. Советский Союз был первой страной, посадившей на горячую планету свой аппарат. Начиная с 1961 года, на расстояние до 40 миллионов километров было отправлено 19 (!) аппаратов. 8 «Венер» и 2 «Веги» удалось посадить на планету, и они передали на Землю много ценных данных.
Вклад советских ученых
Благодаря советским «Венерам» люди узнали, что температура на поверхности планеты достигает 470 градусов Цельсия, давление — 92 атмосферы, а облака состоят не из воды и льда, как наши, а из капелек серной кислоты. Наши приборы впервые измерили уровень освещенности планеты под плотным слоем облаков. Оказалось, что до нее доходит до 10% солнечных лучей, отчего даже днем там наблюдаются глубокие сумерки, а ночью – кромешная тьма, потому что у Венеры нет яркого спутника типа нашей Луны. Благодаря «Венерам» человечество узнало, что поверхность одноименной планеты имеет красноватый оттенок, а небо – оранжевый. Впервые с поверхности планеты были переданы панорамы — сначала черно-белые, а затем (с «Венеры-13» и «Венеры-14») и цветные, позволившие увидеть ее необычный пейзаж и сделать определенные выводы о геологическом прошлом. И наконец, именно благодаря советским ученым впервые удалось получить первые карты поверхности Венеры, – они были сделаны при помощи радиолокаторов с космических орбитальных аппаратов. До 1985 года к Венере было также отправлено два советских аппарата «Вега-1» и «Вега-2». Они провели исследование грунта Венеры и впервые изучили венерианскую атмосферу с помощью отделяющихся от них аэростатов: это был первый опыт воздухоплавания сквозь внеземную атмосферу в истории.
Международные и иностранные миссии
В 1960–70-х годах к Венере подлетали и американские орбитальные межпланетные станции «Маринер», Pioneer Venus («Пионер-Венера»), «Магеллан» (Magellan). Последней за несколько лет работы (с 1989 до 1994 года) удалось провести более углубленное по сравнению с нашим картографирование планеты и сделать наиболее подробные снимки всей поверхности.
Спустя 11 лет после «Магеллана», в 2005 году к Венере впервые отправилась европейская станция «Венера-Экспресс», а в 2010-м — японский аппарат «Акацуки», который летает до сих пор. О том, что им удалось разведать нового в отличие от советских «Венер» и «Вег», мы попросили рассказать ведущего по разработке научной программы комплекса научной аппаратуры космического комплекса «Венера-Д» из ИКИ РАН Дмитрия ГОРИНОВА.
– Одним из открытий «Венеры-Экспресс» были молекулярные свечения в мезосфере планеты, которые явились важным индикатором того, как происходят другие динамические процессы в верхней атмосфере, – говорит ученый. – Для «Венеры-Экспресс» была выбрана полярная орбита, благодаря чему мы впервые увидели полюс Венеры с его характерным дипольным вихрем. Кроме того, одним из ярких открытий стало неравномерное распределение теплового свечения поверхности планеты в инфракрасном диапазоне – отдельные области Венеры светятся ярче, чем другие. Соотнеся их с картой планеты, мы поняли, что обнаруженные тепловые аномалии могут быть признаком активных вулканов, из которых извергается лава.
Что касается аппарата «Акацуки», его в 2015 году вывели на сильно вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Венеры, по которой он летает до сих пор. На японском аппарате из приборов – только камеры. Так вот та из них, что снимает в дальнем инфракрасном диапазоне, «увидела» необычное явление: стационарную тепловую особенность над экваториальной возвышенностью, которая называется Землей Афродиты. Эта особенность расположена на высоте около 70 км над поверхностью.
– Что это за явление, как его удалось понять?
– Для этого я должен сначала описать вам атмосферу Венеры. Вблизи поверхности ее воздух очень плотный, около 1/10 плотности воды, это такое сверхкритическое состояние воздуха, которое возникает при высочайшей температуре и давлении. Эта массивная, очень тяжелая атмосфера, двигаясь горизонтально, всегда в одном направлении, вдруг сталкивается с возвышенностью, горной грядой. От этого взаимодействия возникает стационарная гравитационная волна, распространяющаяся вверх, по направлению к облачному слою. Этот процесс и рождает на высоте верхней границы облаков затемненную в инфракрасном диапазоне область. Надо при этом отметить, что на высоте 70 километров венерианский ветер дует с огромной скоростью (около 100 м/с), огибая всю планету за 4 дня. А эта «особенность» на экваторе стоит, огибаемая мощным атмосферным потоком и никуда не двигается.
Справка «МК» Венерианские сутки (243 земных суток) длятся дольше, чем год (225 земных суток), то есть, планета быстрее вращается вокруг Солнца, чем вокруг своей оси. А атмосфера Венеры вращается быстрее, чем сама планета, в 60 (!) раз.
По словам Горинова, есть данные, что подобное влияние поверхности на циркуляцию атмосферы имеется не только над Землей Афродиты, но и в других местах планеты, где присутствуют значимые возвышенности.
Планы на будущее
Эти и многие другие предположения предстоит проверить уже новой станции «Венера-Д». Специалисты уже рассуждают о месте посадки для него. В частности, есть идея посадить аппарат на склоне молодого и, скорей всего действующего, вулкана Идунн.
– Если бы мы сели на Идунн (из земных на него больше всего похож вулкан Этна), то смогли бы исследовать свежие (по геологическим меркам) образцы недр Венеры, которые изверглись и стекли по склону сравнительно недавно, может быть, даже всего несколько лет назад, – говорит мой собеседник.
– А если это действующий вулкан?
– Может быть и так, определенный риск потерять аппарат есть, но ведь Идунн не извергается по 24 часа 7 дней в неделю. Как и земные вулканы, он, скорее всего, извергает лаву гораздо реже. Но, конечно, у этой идеи есть еще один существенный минус и без извержения вулкана. Например, аппарату будет не слишком комфортно садиться на его покатый склон (хотя конструкция в теории и может выдержать 15-30-градусный уклон). Поэтому наиболее рациональным местом для посадки «Венеры-Д» все же пока признаются плоские региональные равнины Венеры, содержащие репрезентативный, распространенный тип грунта. В программу научных исследований входит его забор и исследование.
– Но ведь много лет назад наши советские ученые уже сажали на равнину аппараты и грунт отбирали...
– Да посадки ранее были, но не прицельные, а вслепую: и на равнинах, и на склонах, правда, это были не вулканы.
– Так что нового должна привнести новая миссия?
– Наш посадочный аппарат, по замыслу, должен работать около 2 часов. Грунт, после забора с 3-сантиметровой глубины, подвергнется анализу посредством самых современных приборов: они будут определять и химический, и минералогический составы, и изотопные соотношения элементов на порядки точнее, чем это делалось раньше. В новом проекте у нас снова появятся аэростаты для более долгого и углубленного изучения атмосферы, состава и параметров облаков. Будем всерьез искать биомаркеры типа фосфина, – это нашумевшая тема, широко обсуждаемая исследователями по всему миру.
Справка «МК». Фосфин – фтористый водород был обнаружен на верхней границе облаков Венеры в 2020 году с помощью телескопа Джеймса Кларка Максвелла на Гавайях и Атакамской большой антенной решетки миллиметрового диапазона в Чили. Известно, что фосфин продуцируется микроорганизмами, но может иметь и другое, например вулканическое, происхождение. Последние исследования, к тому же, показали, что «венерианский фосфин» по своим спектральным признакам близок к двуокиси серы, что ставит под вопрос факт его наличия в атмосфере.
– Проект «Венера-Д» изначально планировался как совместный, с США, но кооперация в итоге распалась. Что потеряет из-за этого распада научная программа?
– Вместе с американцами мы планировали отправить на Венеру долгоживущие посадочные станции, которые могли бы работать до 30-60 дней. Эти аппараты должны были быть построены на высокотемпературной электронике, способной выдержать суровые венерианские условия. Такой срок действия аппаратуры позволил бы впервые изучить сейсмическую активность планеты.
– Но американцы и европейцы готовят свои миссии на Венеру, на которых смогли бы реализовать задуманное.
– Долгоживущие посадочные станции, к сожалению, не вошли в состав ни одного из разрабатываемых ими в настоящее время проектов. Миссии, планируемые NASA и ESA, в основном состоят только из орбитальных аппаратов. Впрочем, у американцев в их проекте DAVINCI («Да Винчи») есть спускаемый аппарат, но он не предполагает мягкой посадки, его основной целью будет проведение атмосферных измерений в процессе спуска в атмосфере.
В общем, надо подождать еще каких-то шесть-восемь лет, и мы увидим, удастся ли нашим ученым, конструкторам вернуть прежнее технологическое преимущество в исследованиях наиболее благосклонной к нам в прошлом, «русской» планеты Венера.