Как космические аппараты выдержат «адские» условия соседней планеты и найдут ли они биологические организмы.

Российские учёные подготовили аванпроект миссии на Венеру. В числе прочих задач межпланетные аппараты проверят гипотезу о существовании жизни на соседней планете. Оптимальный срок отправки экспедиции — 2031 год. В составе межпланетной станции к соседней планете отправят четыре аппарата — орбитальный комплекс, два атмосферных модуля и посадочный аппарат. Учёные предполагают, что в облачном слое Венеры могут существовать бактерии, а на поверхности могут сформироваться формы жизни, в основе которых азотные и кремниевые соединения.

Какие цели межпланетной экспедиции

В России завершили аванпроект новой экспедиции на Венеру. Как объяснили разработчики, в её задачи кроме масштабных комплексных исследований входит проверка гипотез о существовании жизни на соседней планете. По мнению специалистов, оптимальным сроком запуска будет 2031 год.

В состав межпланетной станции войдут четыре исследовательских комплекса. Это орбитальный аппарат, два атмосферных модуля и посадочный аппарат. Проект подготовлен специалистами из Российской академии наук, Института космических исследований (ИКИ) РАН, НПО Лавочкина и других организаций.

— Как предполагают учёные, в облачном слое Венеры на высоте 52–58 км, где температура и давление подобны земным, возможно существование бактерий. Кроме того, на поверхности (где жара порядка 460 °C и давление — 92 земных атмосферы) могут развиваться формы жизни на основе азотных и кремниевых соединений, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, научный руководитель ИКИ РАН академик Лев Зелёный.

Он объяснил, что гипотезу о возможности жизни на соседней планете выдвинули российские учёные. Благодаря им интерес к Венере во всём мире значительно увеличился. Сейчас для её изучения разные страны готовят целые флотилии. В гонке кроме РФ участвуют США, Китай, Индия, Евросоюз и другие. Несколько миссий планируют запустить в конце этого десятилетия.

По словам учёного, в задачи всех миссий, заявленных в зарубежных проектах, входит поиск биомаркеров, которые свидетельствуют о существовании хотя бы самых примитивных форм жизни. Большинство из них ограничится изучением планеты с высоты орбиты и запуском компактного спускаемого зонда. При этом Россия — единственная страна, которая имеет удачный опыт посадки аппаратов на поверхность Венеры. Поэтому наши возможности значительно шире, их следует использовать.

Отечественная экспедиция включает долговременные аэростаты и большой посадочный модуль, чего нет в зарубежных проектах. Именно с этими аппаратами учёные связывают надежды на главные научные открытия. В том числе на возможное обнаружение живых организмов.

Какие формы жизни могут быть на Венере

— Атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа, остальное — это азот и незначительное количество других элементов. Благодаря высоким температурам и давлению вблизи поверхности углекислый газ существует в сверхкритическом состоянии. При этих условиях исчезают различия между жидкой и газовой фазой, а «воздух» больше напоминает густой горячий кисель. В такой среде самоорганизация вещества может происходить иначе, чем на Земле. Природа этого не запрещает, поэтому при поиске биологических организмов можно не ограничиваться привычными догмами, — сказал один из разработчиков теории о жизни на Венере, старший научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН Валерий Снытников.

По его словам, отправной точкой для развития гипотезы стали изыскания российского учёного Леонида Ксанфомалити. Он обнаружил на видео, сделанных автоматической межпланетной станцией (АМС) «Венера-9» и последующими экспедициями, объекты с необычной структурой, которая может быть свойственна живым организмам. Эти объекты на разных кадрах появлялись, изменяли местоположение и исчезали.

— Опираясь на полученные данные, специалисты смоделировали молекулы, которые для венерианских организмов могут выполнять функцию ДНК, — рассказал Валерий Снытников. — Эта молекула на Земле обеспечивает хранение и передачу наследственной информации и играет ключевую роль в образовании жизни. Оказалось, что аналог носителя генокода для венерианских условий возможен, если атомы фосфора заменить на кремний.

Вместе с тем, сообщил учёный, было показано, что при сверхкритических условиях многие инертные соединения приобретают химическую активность. В том числе существуют полимеры (длинные молекулы с повторяющейся структурой), которые, если они содержат кремний, становятся устойчивыми при температурах до 500 °C. При этом они размягчаются и становятся химически более подвижными.

— Таким образом в ходе эволюции в «адских» для земной жизни условиях на поверхности Венеры могли сформироваться биологические организмы, в основе которых — кремниевые соединения, — резюмировал Валерий Снытников.

Как отметил Лев Зелёный, попытки создать подобную биосферу в лабораторных условиях на Земле невозможны, поскольку не получится учесть все факторы, которые могут привести к зарождению жизни и обеспечить бесконечное разнообразие вариантов. Поэтому единственный способ найти ответы на поставленные исследователями вопросы — это лететь на Венеру.

При этом, по словам академика, поиск жизни — важная, но не единственная задача миссии. В частности, для землян соседняя планета может стать глобальной лабораторией по изучению парникового эффекта, который разогревает атмосферу Венеры. Понимание причин этого явления позволит избежать подобного сценария на Земле.

Среди задач, которые также привлекают внимание учёных, — изучение климата, геологической активности, эффекта суперротации (при котором атмосфера планеты вращается быстрее, чем она сама) и других необычных явлений. Любопытно также взаимодействие планеты с солнечным ветром, в результате которого планета, у которой полностью отсутствует собственное магнитное поле, приобретает магнитосферу, которая в миниатюре напоминает земную.

Как аппараты будут исследовать соседнюю планету

Как объяснил главный конструктор проекта «Венера-Д», начальник проектного комплекса НПО Лавочкина Олег Седых, экспедиция будет состоять из нескольких этапов. После запуска с космодрома Восточный станция прибудет к цели через полтора года. Причём продолжительность перелёта по сравнению с предыдущими миссиями увеличена на 227 суток. Это сделано, чтобы расширить достижимые районы посадки и выбрать наиболее подходящее место.

При подлёте к Венере произойдёт отделение спускаемого аппарата. После чего станция приступит к дистанционному зондированию планеты. Время её работы составит порядка восьми лет. Кроме того, станция будет выполнять функции ретранслятора для других аппаратов. Для этого она совершит манёвр, чтобы оказаться в зоне радиовидимости спускаемого аппарата в момент его входа в атмосферу.

— Спускаемый аппарат войдёт в плотные слои атмосферы на второй космической скорости. Это свыше 10 км/с. При этом важен угол, чтобы не отрикошетить от атмосферы и не воткнуться остро. Допустимая погрешность — около 1 градуса. При этом наружная температура окружающей аппарат плазмы достигнет 15 тысяч градусов. Затем, после снижения до скорости порядка 100 м/с, защитная «скорлупа» модуля раскроется, и оттуда начнут практически «выпадать» на парашютах научные модули. Это два аэростата, которые будут проводить измерения в атмосфере на разных высотах, и посадочный модуль, — рассказал Олег Седых.

Он добавил, что по плану аэростаты будут в течение как минимум месяца парить над поверхностью Венеры, исследуя параметры газовой оболочки планеты. Постепенно они будут смещаться в сторону полюса, что позволит изучить Венеру на разных широтах.

В свою очередь, посадочный модуль будет снижаться и гасить скорость сначала с помощью парашютов, потом — посредством специального щитка. По ходу движения аппарат будет измерять параметры окружающей среды. Через три четверти часа после входа в атмосферу он достигнет поверхности, где произведёт забор и анализ проб, фото- и видеосъёмку.

Вес модуля, который совершит посадку на поверхность Венеры, составит около тонны. Его расчётное время жизни составит три часа. Оно определено окном, в течение которого модуль будет находиться в зоне доступной связи со станцией на орбите и сможет передать научные данные. Корпус посадочного модуля будет изготовлен из титанового сплава толщиной около 10 мм с теплоизоляцией, который защитит от давления почти в сто раз большего, чем на Земле.

— Атмосфера на Венере подобна горящему огненному морю, куда мы запускаем, по сути, «подводную лодку». На её поверхности будут выставлены «рожки улитки» с датчиками, сенсорами, камерами и механизмами для захвата и доставки образцов внутрь герметичного сферического объёма, — объяснил Олег Седых.

В целом, как подчеркнул Лев Зелёный, при проектировании станции приоритет был отдан проверенным решениям, потому что главная задача — это долететь и выполнить поставленные научные задачи.

— Хочется продолжить традицию советских предшественников, которые осуществили серию экспедиций к Венере в 70–80-х годах прошлого века. Недаром это небесное тело в мире называют русской планетой. Стоит напомнить, что открытие её атмосферы также сделал наш выдающийся соотечественник — Михаил Ломоносов, — напомнил академик.

Успех миссии, подчеркнул он, откроет новые горизонты для развития большого количества научных дисциплин — от внеземной геологии до экзобиологии (изучение организмов в космосе и на других планетах).

Источник: «Известия».