Для того чтобы создать космический аппарат, способный исследовать поверхность Венеры, ученым понадобятся самые новые и совершенные технологии и материалы 21-го столетия. Более детально о том, что нужно ученым для того, чтобы создать космический аппарат, способный исследовать поверхность Венеры, узнавали журналисты раздела "Наука" издания "Биржевой лидер".
В процессе работы по созданию космического аппарата, который сможет заниматься исследованием поверхности Венеры, ученым, как отмечает BBC Future, понадобятся наиболее совершенные и самые новые технологии и материалы 21-го столетия. Напомним, что человечество уже несколько десятилетий не предпринимает попыток исследовать данную планету с помощью межпланетных станций. Условия на ее поверхности являются одними из наиболее агрессивных во всей Солнечной системе, а визуальные наблюдения затрудняют облака из серной кислоты.
Олово, цинк и свинец находятся на Венере в жидком состоянии, поскольку температура ее атмосферы достигает плюс 460 градусов по Цельсию. Состоит атмосфера Венеры преимущественно из углекислого газа, а атмосферное давление там в 90 раз превышает атмосферное давление Земли и примерно соответствует давлению в земном океане на глубине 1 километр. Такое давление вполне способно раздавить прочный корпус современной подводной лодки.
Человечество заинтересовалось исследованием Венеры после длительного перерыва.
После достаточно длительного перерыва человечество снова заинтересовалось исследованием Венеры – в частности, в декабре 2015 года орбиты этой планеты достигла космическая станция "Акацуки", созданная японскими учеными. В 2020 году планируется старт аналогичных экспедиций европейского и американского космических агентств. Намерена исследовать Венеру и Российская Федерация – российские ученые работают над продолжением советских космических программ "Вега" (80-е годы) и "Венера" (70-е годы).
Во всех перечисленных выше проектах ученые планируют использовать орбитальные станции с целью изучения атмосферы Венеры, рельефа поверхности планеты и ее магнитного поля. Но для того, чтобы земные ученые смогли проникнуть в тайны, которые хранит пока вторая планета от Солнца, им потребуются посадочные модули, способные вести работы по исследованию химического состава грунта и атмосферы Венеры, а также ставить сейсмические эксперименты, позволяющие изучить внутреннее строение планеты.
Например, у российской программы, получившей название "Венера-Д", предусмотрено наличие посадочного модуля, однако аккумуляторов на борту данного модуля хватит только лишь на 3 часа работы. Стоит напомнить, что предыдущий рекорд по продолжительности работы космического аппарата на поверхности Венеры был установлен в 1982 году – он принадлежит советским ученым, создавшим спускаемый аппарат "Венера-13", проработавший в опасной и токсичной среде 127 минут: после этого аппарат полностью вышел из строя.
Для того чтобы создать космический аппарат, который будет способен продержаться в условиях агрессивной среды Венеры как минимум сутки, ученым понадобиться устойчивое к воздействию высоких температур электронное оборудование, или высокоэффективная система охлаждения, или же сочетание первого и второго. При этом ученым придется отказаться от солнечных батарей как источника питания космического аппарата, поскольку Венера постоянно окутана плотными облаками, и эффективность солнечных батарей в таких условиях будет очень низкой. Вместе с тем выходная мощность и заряд современных аккумуляторных батарей являются недостаточными для того, чтобы обеспечить питание для работы бортового оборудования.
Ученые НАСА, стремящиеся решить первую из приведенных выше проблем, активно занимаются поиском термостойких материалов, которые можно было бы использовать в компьютерных микросхемах. Гари Хантер, научный сотрудник американского космического агентства, объяснил, что для температур, достигающих отметки плюс 500 градусов, нужны новые подходы. Ученым придется создавать совершенно новые контактные элементы и совершенно новые изоляционные материалы. Фактически им придется заново пересматривать всю современную технологию сборки микросхем.
Проблема, по словам Хантера, заключается в том, что поведение многих материалов меняется под воздействием высоких температур. В частности, кремний, как известно, является полупроводником, однако если его нагреть до примерно 300 градусов, то электропроводность данного материала повысится. Данное обстоятельство делает кремний непригодным для его применения в космических аппаратах для изучения Венеры в качестве подложки для микросхем. Более того, даже если микросхемы с кремнием в качестве подложки и смогут выдержать температурное воздействие, ученым будет очень непросто найти термопрочные материалы, из которых будут изготовлены контакты.
Специалисты НАСА рассматривают в настоящее время возможность применения микросхем с карбидокремниевой керамикой, которая способна обеспечить более длительную работу в тех непростых, в том числе и температурных, условиях, с которыми на поверхности Венеры придется столкнуться космическому аппарату. Но у этого решения есть и минус – производительность таких микросхем при нынешнем уровне развития этой технологии будет более низкой, нежели у современных персональных компьютеров.
