Их называют сестрами, даже близнецами. Действительно, у них немало общего. Но характеры! Одна планета более уравновешенная и спокойная — это наша Земля. Другая — горячая и бурная — Венера. Интерес к ней сегодня проявляют многие страны. Нынешнее десятилетие и начало следующего даже называют декадой Венеры. Сразу несколько государств готовятся отправить на соседнюю планету научные станции. Среди них — российская «Венера-Д». Ее разработку ведут Институт космических исследований РАН и НПО им. С.А.Лавочкина. Рассказывает участник грандиозного проекта заведующая лабораторией ИКИ доктор физико-математических наук Людмила ЗАСОВА.
— С помощью космических аппаратов Венеру изучают с прошлого века. Почему к ней такой интерес?
— Ответ простой: это ближайшая к Земле планета и самый яркий объект на небе после Солнца и Луны. Ее можно наблюдать как перед восходом солнца, так и после заката. Венера во многом похожа на Землю. У планет-близняшек практически равные размеры, почти одинаковые плотность и масса. Они получают от Солнца примерно одинаковое количество тепла. Венера ближе к светилу, но ее облачный слой отражает 80% получаемой от него энергии. Образовались планеты едва ли не в одну эпоху и, находясь на близком расстоянии от Солнца, располагают однотипными палитрами химических элементов. Но на этом сходство и заканчивается.
В первые пару миллиардов лет их существования Солнце светило не так ярко и Венера была в зоне обитаемости (в этой области Солнечной системы на планете может существовать вода). Поэтому, предполагают астрономы, условия на Венере были схожи с современными земными: на ней, возможно, была вода, даже океан, а значит, могла зародиться жизнь. Однако светимость молодого Солнца постепенно возрастала, поверхность Венеры разогревалась, и если там был океан, то он мог испариться, а вода оказаться в атмосфере. Так как водяной пар — это парниковый газ, то температура поверхности стала постепенно подниматься. Впоследствии выделился углекислый газ, создавший вокруг планеты мощнейшую атмосферу, в результате эволюционные пути планет-сестер разошлись.
Венера, которую древние римляне назвали в честь богини красоты (не догадываясь, что в действительности она собой представляет), расположена ближе к Солнцу, и условия на ней, без преувеличения, адские. Если на Земле климат комфортный для жизни, то на Венере температура поверхности достигает 470 градусов Цельсия, давление — 92 атмосферы, причем атмосфера на 96,5% состоит из углекислого газа (на втором месте азот – 3,5%). Если магнитное поле защищает нашу планету от солнечного ветра и космических лучей, то у Венеры магнитного поля нет. Вода с планеты, попавшая в атмосферу, улетучилась в космос, хотя неизвестно, вся ли она покинула ее поверхность. Возможно, часть оказалась связанной в различных минералах. Поверхности Земли и Венеры еще достаточно молоды и подвержены непрерывному обновлению. На Земле это выражается в относительно частых, но не очень сильных землетрясениях и извержениях вулканов. А на Венере за последние 700 лет произошли гигантские всплески вулканической активности, затронувшие 80% ее поверхности. Ее буквально залило лавой.
— Но, несмотря на все сложности, Венеру исследовали?
— Да, потому что планета находится близко от Земли. Подогревало интерес к ней и то обстоятельство, что Венеру воспринимают как лабораторию по изучению возможной эволюции климата Земли. Все дело в парниковом эффекте — на Венере он естественный. Ее поверхность нагревается почти на 500 градусов, а виновны в этом углекислый газ, толстый слой облаков и водяной пар. Если бы не парниковый эффект, то температура на планете из-за слоя облаков, непрозрачных для прямых солнечных лучей, была бы ниже ноля градусов. На Земле возникшая примитивная клеточная жизнь связала углерод в форме карбонатов в океане и вечной мерзлоте в отличие от Венеры, где он оказался в атмосфере, в составе молекул углекислого газа. На Земле парниковый эффект тоже существует, но он нагревает поверхность не так сильно — примерно на 35 градусов. А не будь парникового эффекта, средняя температура на нашей планете составила бы минус 15 градусов — не было бы воды, следовательно, и жизни. Картина, прямо скажем, грустная. Сейчас на Земле благодаря глобальному потеплению медленно возрастает содержание углекислоты в атмосфере. И если средняя температура на нашей планете будет продолжать увеличиваться, то растают ледники и вечная мерзлота, а углекислый газ окажется в атмосфере и как мощный парниковый газ ускорит дальнейший рост температуры. В результате мы можем получить климат, похожий на венерианский. Чтобы этому воспрепятствовать, важно понять, как соседняя планета дошла до жизни такой.
Учтем еще один аспект. Нам нужно изучать экзопланеты, находящиеся у других звезд, но до них не долететь, а Венера — фактически наша соседка, расстояние до нее при сближении с Землей составляет приблизительно 40 миллионов километров. Многие открытые экзопланеты похожи на Венеру, хотя они разные и находятся на различных этапах эволюции. Поэтому нам важно знать, что происходило с Венерой вчера и может произойти с Землей завтра. Первые попытки исследования соседней планеты СССР предпринял в 1960-е годы. Вначале они были почему-то неудачными. Причина выяснилась позднее. Ученые представить не могли, что на поверхности Венеры такое высокое давление, и при посадке первые станции («Венера-4», «Венера-6») были просто раздавлены в атмосфере, не достигнув поверхности. И только в 1970 году «Венера-7» впервые села на планету, и ее приборы более часа передавали ценнейшую информацию. А всего успешных посадок на поверхность Венеры было десять. Американские станции также совершали удачные полеты к Венере. Они, в частности, обнаружили в ее атмосфере слой, поглощающий 50% солнечной энергии, ультрафиолетовый поглотитель, природа которого пока неизвестна. Отмечу, что основные научные достижения в изучении Венеры принадлежат российским и американским ученым. Советским ученым удалось сконструировать фактически идеальную систему доставки на планету аппаратуры и даже небольшой бурильной установки. В конце прошлого века астрономы на долгие десятилетия переключились на исследования Марса и далеко продвинулись в этом, однако в последнее время интерес к Венере возрос вновь. Сегодня помимо России и США его проявляют Индия и Япония, готовится и совместная европейская миссия.
— Как будет выглядеть наша научная станция?
— Миссия «Венера-Д» («Д» — долговременная) — наиболее крупная по сравнению с другими, относится к классу флагманских, поскольку включает не менее трех аппаратов. Запуск станции намечен на 2029 год. Причем спускаемый аппарат изготовят на основе советского образца, так хорошо себя зарекомендовавшего. Два аэростатных зонда будут исследовать плотный облачный слой планеты, находясь внутри него и меняя высоту полета. Замечу, что облака Венеры во многом схожи с земными — температура и давление внутри них близки к нашим. Поэтому только в облаках можно ожидать условий, пригодных для существования бактерий. Венера покрыта слоем облаков в 20 километров толщиной (без разрывов), расположенных на высоте 50-70 километров над поверхностью. Между прочим, атмосферу на Венере открыл еще Ломоносов в 1761 году. Но до космических полетов мы мало знали о Венере, выдвигая лишь различные предположения. Некоторые считали, что чуть ли не вся планета покрыта джунглями, что там встречаются нефтяные озера и т.д. А нам очень хотелось бы знать, как ее поверхность выглядит на самом деле. Первые ее снимки, полученные спускаемыми аппаратами, произвели сенсацию: мы увидели безжизненную, раскаленную и каменистую пустыню.
На посадочном аппарате «Венеры-Д» весом более 800 килограммов поместят приборы и бурильную установку. В сложнейших условиях — при огромной температуре и высочайшем давлении — она должна будет пробурить грунт на глубину в несколько сантиметров, доставить образцы внутрь посадочного аппарата и распределить между приборами, которые начнут его исследовать. Уникальная и сложнейшая операция! Добавлю, что всю аппаратуру, включая бурильную установку, проектирует наш ИКИ, а выполняет заказ НПО им. С.А.Лавочкина. Предполагается, что приборы смогут работать на Венере до трех часов, пока будут поддерживаться температура и давление внутри аппарата.
— Санкции могут помешать осуществлению проекта?
— Помешать, думаю, нет, а затруднить — да. Ведь проект «Венера-Д» разрабатывала объединенная группа Роскосмос — ИКИ — NASA. После прекращения совместной работы планы пришлось несколько изменить, так что нерешенных задач достаточно.
Юрий ДРИЗЕ
Нет комментариев