На самую близкую к Земле планету — Венеру — отправляют исключительно автоматические космические аппараты. Первая посадка такого аппарата на поверхность нашей соседки произошла в 1970 году. За прошедшие с этого момента десятилетия на Венере не побывал ни один космонавт. Почему и есть ли хотя бы теоретическая возможность это сделать? На эти вопросы отвечает старший преподаватель кафедры 601 «Космические системы и ракетостроение» МАИ Иван Рудой.
Условия на Венере далеки от комфортных для человека: температура более 400 градусов Цельсия круглый год, удушливая атмосфера из углекислого газа, толстый слой желтоватых облаков из серной кислоты. Сюда добавляются давление в 90 атмосфер — в земном океане такое бывает на километровой глубине — и ничем не сдерживаемая космическая радиация, поскольку на Венере полностью отсутствует электромагнитное силовое поле. В итоге мы получаем поистине устрашающую картину. Эта планета словно создана для того, чтобы доказать человеку, что ему не стоит покидать пределы такой уютной Земли.
— Сегодня всё население Венеры — это роботы. Возможно, так будет не всегда, но в обозримом будущем — точно. Потому что при существующих технологиях мы не можем решить проблему выживания в такой среде, — отмечает эксперт.
У землян нет скафандра, который бы позволил выдержать давление в 90 атмосфер, а гипотетическое строительство на поверхности токсичной планеты постоянной станции для обитания космонавтов слишком рискованно.— Малейшая разгерметизация или потеря устойчивости конструкции приведут к тому, что даже самая мощная станция просто схлопнется словно пустая консервная банка. Вряд ли кто-то захочет принимать участие в таком рискованном проекте, — считает Иван Рудой.
Но прежде чем задумываться над тем, как выживать на такой негостеприимной планете, необходимо решить вопрос безопасного возвращения обратно.
Сама по себе доставка человека на Венеру не составляла технической проблемы ещё в прошлом веке. При существующих мощностях ракетных двигателей полёт туда составляет всего четыре месяца: в два раза быстрее, чем до Марса. Однако это будет билет в один конец.
Дело в том, что мощность ракетных двигателей напрямую зависит от внешнего давления в атмосфере планеты, откуда происходит запуск. Чем больше давление внутри двигателя относительно внешней среды, тем выше мощность. На нашей планете давление в 90 атмосфер внутри двигателя даст на выходе 89 атмосфер, что обеспечит ракете достаточный импульс для преодоления земного притяжения. На Венере с таким двигателем произойдёт обратная ситуация: поток горящих газов даже не выйдет наружу, чтобы оттолкнуть ракету от поверхности. Наоборот, двигатель начнёт работать как гигантский пылесос, затягивая внешнее вещество внутрь камеры сгорания. Конечно, можно сделать более мощный двигатель, но он потребует и гораздо больше топлива, а значит, сильно уменьшится и полезная нагрузка, что ставит вопрос о целесообразности такой миссии.
Теоретически вернуть человека с поверхности Венеры можно, если оставить корабль на орбите. Нужно только придумать способ доставить туда космонавта. Например, это можно сделать при помощи аэростата: воздушного шара с лёгким газом в баллоне. Аэростаты показали свою эффективность в рамках миссий «Вега» в середине 80-х годов прошлого века. В этом случае сверхвысокое давление на Венере играет как раз на руку. Чем больше давление вовне, тем выше выталкивающая сила внутри баллона аэростата, которая позволяет ему поднимать груз. Поэтому даже небольшой венерианский аэростат может поднять человека. Проблема в том, что на орбиту на таком аппарате добраться всё равно не удастся, и в верхних слоях венерианской атмосферы придётся запускать какую-то мини-ракету. Это достаточно сложный для практического воплощения проект.
Если космонавтам-исследователям нельзя поселиться на поверхности, то можно жить в облаках, причём в буквальном смысле слова. В фильме «Интерстеллар» обыгрывали ситуацию, когда астронавтам удалось длительное время находиться на замёрзших облаках непригодной к обитанию планеты. Что-то подобное вполне возможно и на Венере.
Дело в том, что в среднем слое атмосферы Венеры, на высоте примерно 40-70 км, температура воздуха и давление примерно такие же, как на Земле. Станцию можно подвесить на аэростаты, наполненные лёгким газом, сделав что-то вроде пассажирских дирижаблей второй четверти ХХ века, только без двигателя. Такая база сможет довольно долго дрейфовать вокруг планеты. При этом — на приличной скорости, так как ветер на такой высоте достаточно сильный.
В этом случае космонавту не потребуется даже скафандр, только кислородная маска, поскольку атмосфера Венеры состоит из одного углекислого газа. Правда, специальный костюм всё же пригодится — для защиты от венерианских облаков из серной кислоты. Такие облака образуются из-за того, что на поверхности очень жарко, и сера, испаряясь, сосредотачивается в верхних слоях атмосферы. Тонкий жёлтый аэрозоль, безусловно, вреден для здоровья, но какова его концентрация — нам пока неизвестно.
Можно задействовать и менее оригинальный вариант: отправить человека на околопланетную орбиту, устроить что-то вроде венерианского МКС. Правда, в этом случае эффективность пребывания человека будет близка к нулю: максимум, что он увидит своими глазами — плотный слой венерианских облаков.
Можно пойти по другому, гораздо более затратному и длительному пути, который на сегодняшний день кажется научной фантастикой: создать на Венере земные условия существования.
Чтобы на Венере смог жить человек, необходимо победить четыре главных врага: атмосферу из углекислого газа, экстремально высокие температуру и давление, радиацию.
В борьбе с углекислотой поможет история нашей родной Земли. Когда-то и атмосфера нашей планеты состояла из углекислого газа, однако дело исправили микроорганизмы, поглощавшие его и выделявшие кислород. Такие микроорганизмы до сих пор существуют на Земле, притом они способны жить в самых экстремальных условиях: в кратерах действующих вулканов, горячих гейзерах, где температура сопоставима с венерианской. Однако, чтобы сделать венерианский воздух пригодным для дыхания таким способом, потребуются многие сотни лет.
Одна из популярных идей по поводу «охлаждения» Венеры — создание огромного паруса или зонтика, который бы позволил затенить хотя бы четверть площади планеты. По мнению экспертов, этого было бы достаточно, чтобы запустить необратимые изменения. Радиацию же гипотетически можно блокировать созданием искусственного электромагнитного поля на орбите.
Однако остаётся самая технологически сложная проблема — как избавиться от избыточного давления. И на сегодняшний день она неразрешима.
Это лишь малая часть проблем, которая встаёт перед человечеством, если оно осмелится послать своих представителей на соседнюю планету. И для их решения необходимо колоссальное количество ресурсов и времени. Насколько оправданы такие расходы?
— С научной точки зрения гораздо более логично отправить на Венеру не человека, а роботов, оснащённых самыми современными приборами. Да, мы вполне можем доставить космонавта на орбиту Венеры. Но что он оттуда увидит? А напичканные электроникой приборы смогут получать информацию в ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах, проводить радиосканирование поверхности планеты и, таким образом, видеть сквозь облака, — отмечает Иван Рудой.
Однако это совершенно не значит, что нам больше не стоит мечтать о покорении Венеры.
— Задача отправки человека на другие планеты всегда будет актуальна просто потому, что в нас заложен инстинкт экспансии. С самых древнейших времён человеку хотелось плыть за горизонт, смотреть, что там будет дальше, — рассказывает эксперт. — Так, например, были заселены ранее безлюдные острова Полинезии, американский континент. Ведь чем больше вы как биологический вид охватываете территорий, тем больше ресурсов получаете. Если посмотреть шире, это присуще даже самым примитивным формам жизни: бактериям и вирусам. Даже если такая экспансия кажется бесполезной, она очень важна для человека как вида. И для достижения этой цели у нас есть богатый арсенал существующих и перспективных умных технологий.
Фото: пресс-служба МАИЭто новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.