Чи може людина полетіти на Венеру?

Автор: Ендрю Коутс, професор фізики Університетського коледжу Лондона

Венера, яку часто називають «злим близнюком» Землі, утворилася ближче до Сонця і з тих пір еволюціонувала зовсім інакше, ніж наша планета. Вона має безконтрольний парниковий ефект (це означає, що тепло повністю затримується), густу атмосферу, багату вуглекислим газом, не має магнітного поля та має поверхню, досить гарячу, щоб розплавити свинець.

Кілька безпілотних наукових місій вивчатимуть протягом наступного десятиліття, як і чому це сталося. Але тепер деякі вчені мають намір відправити туди місію з екіпажем для обльоту. Чи це хороша ідея?

Маючи трохи менший діаметр, ніж Земля, Венера обертається ближче до Сонця. Це означає, що будь-яка вода на поверхні планети випарувалася б незабаром після її утворення, спричиняючи парниковий ефект. Ранні та тривалі виверження вулканів створили лавові рівнини та збільшили вміст вуглекислого газу в атмосфері, створивши парниковий ефект, який збільшив температуру з трохи вищої, ніж на Землі, до поточного високого значення 475°C.

Хоча рік на Венері коротший за наш (225 днів), але її обертання дуже повільне (243 дні) і «ретроградне» – на противагу Землі. Повільне обертання пов’язане з відсутністю магнітного поля, що призводить до постійної втрати атмосфери. Атмосфера Венери має «суперобертання», що означає швидший рух оберту атмосфери за саму планету. Зображення з багатьох місій показують V-подібні візерунки хмар, що складаються з крапель сірчаної кислоти.

Незважаючи на суворе середовище, деякі вчені припускають, що хмари Венери на деяких висотах можуть створювати умови, придатні для життя. Нещодавні вимірювання показали можливу наявність фосфіну – потенційної ознаки життя, оскільки він постійно виробляється мікробами на Землі – у хмарах Венери, що викликало гострі дискусії. Очевидно, що нам потрібні додаткові вимірювання та дослідження, щоб визначити, звідки він походить.

Майбутні місії

Те, що ми знаємо про Венеру було зібрано з кількох останніх зондів. Наприклад, у 1970–1982 роках совєтські зонди «Венера 7–14» змогли приземлитися на сувору поверхню Венери, протримались там близько двох годин і надіслали назад зображення та дані. Але залишаються питання про те, чому еволюція Венери настільки відрізняється від Землі, які також важливі для розуміння того, на яких планетах, що обертаються навколо інших зірок, може бути життя.

Наступне десятиліття обіцяє стати періодом розквіту для дослідників Венери. У 2021 році НАСА обрало 2 місії, а саме Veritas та DaVinci+, які планується запустити в 2028–2030 роках. Европейське космічне агентство обрало EnVision для запуску на початку 2030-х років. Це взаємодоповнюючі безпілотні місії, які дадуть нам більш глибоке розуміння навколишнього середовища Венери та її еволюції.

Veritas нанесе на карту поверхню Венери, щоб визначити геологічну історію, склад гірських порід і важливість первісної води. DaVinci+ включає в себе орбітальний апарат і невеликий зонд, який спуститься через атмосферу і визначить її склад, дослідить формування і еволюцію планети, а також визначить чи був на ній коли-небудь океан. EnVision вивчатиме поверхню планети, надри та рідкісні гази в атмосфері. Він використовуватиме радар для картографування поверхні з кращою роздільною здатністю, ніж будь-коли раніше.

Індія також планує місію без екіпажу Shukrayaan-1, а росія ж в свою чергу запропонувала «Венеру-Д».

Чи потрібні пілотовані космічні польоти?

Ідея облетіти Венеру з екіпажем була запропонована наприкінці 1960-х років і передбачала використання капсули «Аполон» для здійснення польоту людей навколо планети. Але вона залишилася в минулому, після завершення програми «Аполон». Тепер проєкт «Артеміда», що представляє собою політ навколо Місяця, та інші пропозиції місій з екіпажем призвели до того, що ця ідея знову спливла в останніх журнальних статтях і на нещодавньому засіданні Міжнародної астронавтичної федерації, групи захисту інтересів та наукової організації, у вересні 2022 року.

Ідея полягає в тому, щоб облетіти Венеру на космічному кораблі з екіпажем та повернутися на Землю. Це дозволило б вченим випробувати методи глибокого космосу, зокрема керувати місією з екіпажем зі значними часовими затримками зв’язку із Землею. Таким робом, це може підготувати нас до більш складної екіпажної місії на Марс. Проте екіпаж не буде займатися посадкою чи фактичним дослідженням атмосфери на Венері – умови надто суворі.

Дослідники, які підтримують цю ідею, стверджують, що ви також можете використовувати силу тяжіння Венери, щоб змінити курс космічного корабля на Марс, що могло б заощадити час і енергію в порівнянні з прямим перельотом із Землі на Марс. Це тому, що для останнього варіанту орбіти двох планет повинні вирівнятися, а це означає, що вам доведеться чекати відповідного моменту як на шляху туди, так і назад. Однак, оскільки місія з екіпажем на Марс була б дуже складною, політ безпосередньо з Землі на Марс вимагав би простіших планів.

Відправлення людей на планету, де можуть бути живі організми, також не полегшить їх пошук. Це ризиковано – ми можемо забруднити атмосферу до того, як виявимо життя. Найкращий спосіб виявити біохімічні ознаки життя – за допомогою зондів без екіпажу. Також будуть значні термічні виклики та вище випромінювання від сонячних спалахів через ближче розташування до Сонця.

І, на жаль, з такою місією прольоту можна було б отримати лише кілька годин даних під час руху за вхідною та вихідною траєкторією. Це було б дуже дороге підприємство, яке, без сумніву, створило б дивовижні зображення та корисні додаткові дані. Однак це мало що додало б до детальних і набагато довших вище згаданих досліджень, які плануються в майбутньому. Тому я вважаю ймовірність польоту екіпажу на Венеру дуже малоймовірною.

Були також концептуальні, більш вигадливі дослідження, зокрема відправка дирижаблів з екіпажем зависати в атмосфері Венери, а не просто пролітати повз. Це чудова ідея, яка може принести більше користі науці, ніж обліт, але поки що ця концепція залишається далекою та малоймовірною.

Нині ми здійснюємо дослідження з екіпажем лише на низькій навколоземній орбіті. Проте існує проєкт «Артеміда», спрямований на польоти людей навколо Місяця та будівництво станції під назвою «Gateway» на місячній орбіті. Він призначений для наукових досліджень, забезпечення висадки екіпажу на Місяць і, що особливо важливо, для перевірки методів далекого космосу, таких як дозаправка паливом та робота у далекому середовищі, які зрештою можуть допомогти нам дістатися Марса без навчання на Венері.

Стаття вперше була опублікована англійською мовою під назвою «Venus: the trouble with sending people there» в журналі The Conversation 29 вересня 2022 р.

Переклали Олександра Гринчук, Каріна Липка та Ірина Тесленко