Kadangi jis yra mūsų artimiausias kaimynas, galite įsivaizduoti, kad puikiai suprantame Veneros planetą. Bet tu klysti. NASA šioje planetoje nesilankė daugiau nei 30 metų, o apie šią vietą yra tiek daug, kad mes vos suprasti, nuo jos geologinės istorijos iki uolienų rūšių yra jos paviršiuje, kad daug jos aplinka yra iš esmės paslaptis.
Turinys
- Kas vyksta su Veneros atmosfera?
- Du dideli iššūkiai
- Mėginių ėmimas iki galo
- Venera žmogaus mastu
- Testavimas dėl nežinomybės
- Visada ko nors naujo išmokti
Mokslininkai mano, kad Venera buvo kažkada kaip Žemė, tačiau tam tikru evoliucijos momentu jie išsiskyrė ir tapo labai skirtingomis vietomis, kokios yra šiandien. Mes žinome, kad Venera turi storą atmosferą, kuri palaiko šilumą ir daro ją karščiausia Saulės sistemos planeta. Ir mes žinome, kad jo paviršių dengia kalnai, plyšiai ir ugnikalniai, nors nežinome, ar jie vis dar aktyvūs.
Rekomenduojami vaizdo įrašai
Viena iš priežasčių, kodėl tiek daug nežinoma apie Venerą, yra ta, kad jos stora atmosfera slepia didžiąją dalį reljefo, todėl sunku pažvelgti per debesų sluoksnius, kad pamatytumėte, kas yra apačioje. Kita priežastis yra ta, kad tai šiurpinančiai nesvetinga vieta. Tarp kepimo temperatūros ir tirštos, rūgščių pripildytos atmosferos jo paviršiuje daugiau nei kelias minutes neišliko nieko žmogaus sukurto.
Susijęs
- Oro stabdymo menas ir mokslas: raktas į Veneros tyrinėjimą
- Kaip sekmadienį stebėti NASA privačios įgulos paleidimą į TKS
- Kaip stebėti, kaip NASA atskleidžia Artemidės II mėnulio astronautus
Bet jei norime daugiau sužinoti apie šią paslaptingą šalia esančią planetą, turime ją aplankyti. Ir kaip tik tai planuoja NASA DAVINCI misija, per atmosferą nuleisdama zondą, kad nukristų į paviršių rodmenis iki galo. Misija, kuri bus viena iš misijų trijulė į Venerą per ateinantį dešimtmetį, planuojama paleisti 2029 m., o atvykti į Venerą, kad ji smarkiai nukristų per atmosferą 2031 m.
Norėdami sužinoti, kaip sukurti zondą, kuris atlaikytų šią pragarišką aplinką, ir ko galime iš to pasimokyti, kalbėjomės su dviem DAVINCI komandos nariai: Jimas Garvinas, pagrindinis misijos tyrėjas ir Mike'as Sekerakas, sistemų projektas inžinierius.
Kas vyksta su Veneros atmosfera?
Venera yra planetų mokslo siena, apie kurią labai mažai žinoma, atsižvelgiant į tai, kaip ji santykinai arti mūsų yra. Tai, kas vyksta po viršutiniu debesų sluoksniu, yra ypač intriguojantis klausimas.
„Atmosferos apibūdinimas nuo debesų viršaus iki paviršiaus – tai didelis, masyvus atmosfera, kurios 75% masės yra apatiniuose 15–20 kilometrų, yra beveik neištirta“, – sakė Garvinas. sakė.
Šeštajame ir aštuntajame dešimtmečiuose į Venerą išsiųsti zondai bandė rinkti duomenis apie atmosferą ir jiems pavyko. Tačiau ankstesni atmosferos matavimai buvo nepatikimi dėl fizinių problemų su ankstesniais zondais, pvz., užsikimšusios įleidimo angos ir ribotos turimos technologijos. Tai paskatino kai kuriuos iškraipytus skaitymus, apie kuriuos Garvinas sako: „Kai kurie iš jų neturi prasmės“.
Ypač žemesnė atmosfera daugeliu atžvilgių yra paslaptis. Tai gali būti superkritinis skystis, kurio temperatūra ir slėgis yra tokie dideli, kad jis šliaužia kaip skystis. Taip pat kyla klausimas, kaip planetos paviršiuje esančios uolienos sąveikauja su atmosfera.
Atmosferos ir paviršiaus tyrimas galėtų padėti atsakyti į vieną didžiausių klausimų apie Venerą: ar jos paviršiuje kažkada buvo skysto vandens vandenynai, ir jei taip, kas su jais atsitiko?
Du dideli iššūkiai
Venera nėra palanki vieta zondui: joje dvigubai karštesnė nei orkaitėje, o paviršiuje yra didesnis slėgis nei buvus po kilometru vandenyno.
„Techniniai iššūkiai, kuriuos turime čia, yra gana įdomūs“, - sakė Sekerakas. Didžiausia bet kokios galimos misijos į Venerą problema yra karštis, nes paviršiaus temperatūra gali siekti 900 laipsnių Farenheito (475 laipsnių Celsijaus). Tai pakankamai karšta, kad ištirptų švinas, ir tai kenkia elektronikai.
Tačiau tai tik viena aplinkos iššūkio dalis. „Tačiau spaudimas neatsilieka nuo sunkumų“, - sakė Sekerakas. Slėgis paviršiuje yra maždaug 95 barai arba beveik 100 kartų didesnis už atmosferos slėgį Žemės paviršiaus, todėl zondo projektavimas tokiai aplinkai yra panašus į A pastatymą povandeninis laivas.
Kai jis bus numestas į atmosferą, DAVINCI lenktyniaus su laiku, kad surinktų visą reikalingą informaciją, kol karštis ir slėgis nesunaikins jo komponentų. Kad zondas veiktų kuo ilgiau, jis yra sferinis ir padengtas storu titano apvalkalu, kad atlaikytų slėgį ir izoliuotų nuo karščio. Tada šio apvalkalo viduje yra daugiau izoliacijos, pagamintos iš specialių medžiagų, įskaitant astrokvarcą, pluošto tipą, pagamintą iš lydyto kvarco.
Vidus sukurtas taip, kad komponentai būtų termiškai izoliuoti ir nuo išorės, kad šiluma nepatektų iš korpuso. Tada jis užpildomas anglies dioksido dujomis, siekiant apsaugoti aukštos įtampos elektroniką nuo kibirkščių ir sustabdyti bet kokių Žemės dujų nutekėjimą paleidimo metu.
Apskritai zondas, kurį komanda vadina nusileidimo sfera, yra maždaug vieno metro skersmens. Jis bus paleistas iš orbitos su parašiutu, kad sulėtintų nusileidimą, nors atmosfera padeda su tuo, nes jis toks storas, kad labiau panašu į zondo numetimą per vandenį, o ne per orą.
Iš viso zondui pasiekti paviršių prireiks 63 minučių, o per tą valandą jis surinks tiek duomenų, kiek tik gali, kol neišvengiamai sunaikins žiaurios aplinkos.
Mėginių ėmimas iki galo
Nusileidimo sfera kris per atmosferą ir ims iki galo žemyn, kad susidarytų atmosferos vaizdas nuo viršaus iki apačios.
Sferos viduje bus tokie instrumentai kaip spektrometrai, panašūs į Marso marsaeigių Curiosity ir prietaisus. Atkaklumas, kuris gali išmatuoti mėginių cheminę sudėtį, žiūrint į jų šviesos bangos ilgį sugerti. Tačiau skirtingai nuo marsaeigių, kurių mėginiui paimti ir kruopščiai išanalizuoti gali prireikti valandų ar dienų, DAVINCI mėginius paimti ir analizuoti turės per kelias minutes.
Įvairiuose rutulio taškuose yra įleidimo vožtuvai su keraminiais dangteliais, kurie nutrūksta ir patenka į dujas. Šias dujas reikia labai greitai išanalizuoti, tada išleisti orą, kad būtų galima paimti daugiau mėginių. Tai leis zondui gauti kuo išsamesnį atmosferos chemijos vaizdą visuose jo sluoksniuose.
Kol tai vyksta, kiti zondo jutikliai matuos tokius veiksnius kaip temperatūra ir slėgis, kad padėtų suprasti atmosferos struktūrą. Tada visi šie duomenys bus išsiųsti atgal į orbitą prieš zondui atsitrenkiant į paviršių.
Zondas skirtas tik mėginiams iš atmosferos, o ne nusileisti. Tačiau kai jis paliečia paviršių, yra tikimybė, kad jis išliks. Tiršta atmosfera ir parašiutas padės sulėtinti jo nusileidimą, bet „jis tikrai pasieks greitį, kuris yra mažesnis nei idealus skrydžio į kosmosą įrangai“, – juokdamasis sakė Sekerakas.
Tačiau jei zondas išgyvens nusileidimą, duomenų rinkimas gali užtrukti iki 20 minučių, kol šiluma prasiskverbia pro sferą ir apkeps elektroniką. Ir tai bus dar daugiau papildomų duomenų apie paviršiaus temperatūrą ir slėgį, taip pat esamas dujas.
Atmosferos chemijos supratimas yra tik viena DAVINCI tikslų dalis. Kita dalis, kuri gali būti labiausiai jaudinanti visuomenę, yra paslaptingo Veneros paviršiaus fotografavimas.
Venera žmogaus mastu
Zondas leisis „Veneros kalnuose, tokioje vietovėje, kurios žmonija dar nematė“, sakė Garvinas. Ir komanda nori užfiksuoti šią patirtį vizualiai ir chemiškai.
Nusileidimo sfera taip pat turės kamerą, kuri užfiksuos didelio kontrasto paviršiaus vaizdus, kuriuos vėliau bus galima sukurti 3D žemėlapiuose.
Tačiau norint, kad kamera veiktų iš metalinės sferos vidaus, jums reikia lango. Ir stiklas nėra puiki medžiaga, skirta dirbti intensyviai aukšto slėgio aplinkoje. Štai kodėl DAVINCI langas bus ne iš stiklo, o iš safyro.
„Pažodžiui tai yra labai, labai didelis safyro gabalas“, - sakė Sekerakas. "Kadangi jis turi puikių optinių savybių." Jis labai stiprus, bet ir labai aiškus, todėl neiškraipys per jį nufotografuotų vaizdų. Tačiau neišvengiamai langas, praleidžiantis šviesą, taip pat įleis daugiau šilumos, todėl inžinieriai aplink langą pridėjo fazių keitimo medžiagų. Ši medžiaga išsilydo tam tikroje temperatūroje, kad sugertų šilumos perteklių iš lango.
Tai leis fotoaparatui fotografuoti aiškius ir ryškius vaizdus nusileidimo metu. Jie bus naudojami fotografuojant Veneros reljefą nuo aukštai iki pat paviršiaus.
„Mūsų galutiniai vaizdai turės 10 centimetrų skiriamąją gebą“, - sakė Garvinas. „Tokį mastelį pamatytumėte žiūrėdami į savo svetainę.
Garvinas tikisi, kad ne tik pateiks daugybę mokslinių duomenų, bet ir fiksuos tokio masto vaizdus padėti visuomenei pajusti, kad Venera matoma kaip reali vieta, o ne tik taškas, iš kurio reikia stebėti toli.
„Norime į Venerą atnešti žmogaus regėjimą ir juslinį suvokimą“, – sakė jis. "Mes pradėsime jausti Venerą žmogaus mastu."
Testavimas dėl nežinomybės
Tikroji sudėtinga misijos į Venerą dalis yra net nesusidoroti su mums žinomais iššūkiais, tokiais kaip temperatūra ir slėgis. Bandoma numatyti, kokie iššūkiai gali kilti iš aplinkos, apie kurią turime tiek mažai informacijos.
Štai kodėl bandymai ir pasiruošimas bus didelė dalis to, ką DAVINCI komanda daro ateinančius septynerius metus, ruošiantis 2029 m.
„Atliekame blogiausio atvejo bandymus“, – paaiškino Sekerakas. "Taigi mes išbandome, kokia gali būti blogiausia aplinka."
Pavyzdžiui, mokslininkai žino, kad Veneros debesyse yra sieros rūgšties lašų, o sieros rūgštis ėda medžiagas. Ypatingą susirūpinimą kelia kevlaro diržas, kuris pritvirtins nusileidimo sferą prie parašiuto. Taigi norėdami patikrinti, ar diržas gali atlaikyti rūgščią aplinką, inžinieriai ne tik pakabina jį keliuose lašuose rūgšties – jie padengia visą paviršių. rūgštyje, tada patikrinkite diržo traukos jėgą, kad įsitikintumėte, jog ji gali išgyventi pakankamai ilgai, kad zondas galėtų pernešti per atmosferą net ir blogiausiu įmanomu atveju atveju.
Kalbant apie tai, kaip išbandote aparatinę įrangą aplinkoje, kuri skiriasi nuo Žemės, turite būti kūrybingi. Norėdami pamatyti, kiek laiko prireiks, kol metalinė sfera įkais, komanda nuvežė ją į metalo liejyklą. „Jų darbas yra išlydyti metalą“, - sakė Sekerakas. „Ir mes įdėjome į vidų savo prietaisus, kad galėtume įkaisti ir išmatuoti tą šilumos srautą.
Idėja yra sukurti pakankamai ribos kiekvienoje kritinėje sistemoje, kad būtų galima išvengti bet kokių nežinomųjų, kuriuos planeta gali mesti į sferą. Garvinas paaiškino: „Mes sukūrėme daug inžinerinių minčių ir sumažinome riziką, kaip tai darome“.
Tai netgi turi įtakos duomenų rinkimo būdui. „Jei mums bus gera diena Veneroje, tikriausiai sugrąžinsime 500 nusileidimo vaizdų“, - sakė jis. „Jei turėsime absoliučiai blogiausią žmonijai žinomą dieną, tikriausiai susigrąžinsime 35 metus. Tačiau 35 yra daug daugiau, nei mums reikia tokiam žemėlapių sudarymui. Žinoma, daugiau vaizdų reiškia daugiau informacijos, ir tai yra geriau, nes tai suteikia daugiau mokslo. Tačiau net ir esant blogiausioms sąlygoms, jie sužinos neįkainojamos informacijos.
Visada ko nors naujo išmokti
DAVINCI misija į Venerą
Apsilankymas Veneroje yra didžiulis iššūkis, net ir laikantis ambicingų didelių kosminių misijų standartų. Tačiau galimas atlygis iš to, ką galime išmokti, yra didžiulis.
Mokymasis apie Venerą bus įdomus dėl savęs. Tačiau tai taip pat svarbu mūsų supratimui apie egzoplanetas. Kadangi tokios misijos kaip James Webb kosminis teleskopas atranda ir tiria naujas planetas už mūsų saulės sistemos ribų, mums reikės atskaitos taško uolinėms planetoms, tokioms kaip Žemė, Marsas ir Venera.
Turime gana tvirtą supratimą apie esmines Žemės ir Marso charakteristikas, o pridėję duomenis iš Veneros galėsime daug geriau suprasti tolimas planetas.
„Venera taps kalibravimo tašku didelių, uolėtų, atmosferą turinčių planetų rūšims. kuriuos galėsime pamatyti ir suprasti naudodami Webbą ir didelius teleskopus, kurie yra toliau“, – Garvinas sakė.
Ir, žinoma, yra žmogiškųjų instinktų – mokytis, tyrinėti ir keliauti į naujas vietas. „Tai viena iš priežasčių, kodėl man patinka dirbti šiose kosmoso tyrinėjimo misijose – mes einame ten, apie ką daug nežinome“, – sakė Sekerakas.
Mes daug išmokome apie kūrimą Žemės ir Marso aplinkai, o dabar galime panaudoti kai kurias žinias ir pritaikyti jas kitur. Kurdami tą aplinką, mūsų technologija ištemps, o apsilankymas joje su zondu gali pradėti atskleisti kai kurias jos paslaptis. Kaip sakė Sekerakas, lankantis naujoje erdvės aplinkoje „visada yra kažkas naujo, ko gali išmokti“.
Redaktorių rekomendacijos
- Viduje beprotiškas planas pasisemti ir parsinešti namo šiek tiek Veneros atmosferos
- Kaip stebėti privačios NASA misijos atvykimą į kosminę stotį
- Kaip NASA astronautų klasė 1978 metais pakeitė kosmoso tyrinėjimų veidą
- Kaip stebėti, kaip NASA pristato naujos kartos skafandrą
- Venera, Jupiteris ir Cerera įtrauktos į NASA kovo mėnesio dangaus stebėjimo patarimus
