Аэростатный зонд для исследования атмосферы и поверхности Венеры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основании успешных посадок на поверхность посадочных аппаратов (ПА) и ввода в плавание аэростатных зондов (АЗ) обоснована целесообразность исследования Венеры дрейфующим в облачном слое ее атмосферы АЗ с использованием кратковременных снижений и посадок на ее поверхность. Проведено математическое моделирование, подтверждающее реализуемость кратковременных снижения АЗ с комплексом научной аппаратуры (КНА) в термостатированном отсеке для отбора проб грунта, аэрозолей и газов и дистанционного зондирования (ДЗ) в различных, удаленных друг от друга регионах у поверхности планеты Венера для их анализа в течение длительного дрейфа на высоте облачного слоя. На примере отдельных приборов КНА для геохимических и геофизических исследований пород Венеры показаны сценарий и возможности АЗ, которые значительно расширяют как диапазон решаемых научных задач, так и возможности самой научной аппаратуры.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. В. Сысоев

Акционерное общество “Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина”

Автор, ответственный за переписку.
Email: sysoevvk@laspace.ru
Россия, Московская область, г. Химки

Д. С. Хмель

Акционерное общество “Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина”

Email: sysoevvk@laspace.ru
Россия, Московская область, г. Химки

Е. Н. Слюта

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: sysoevvk@laspace.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Воронцов В.А., Дерюгин В.А., Карягин В.П., Кремнев P.С., Кузнецов В.В., Ланкин В.М., Пичхадзе К.М., Роговский Г.Н., Тертерашвили А.В. Метод исследования планеты Венера с помощью плавающих аэростатных станций. Математическая модель // Космич. исслед. 1988. Т. 26. Вып. 3. С. 430–433.
  2. Воронцов В.А., Пичхадзе К.М. Проектирование аэростатных зондов для исследования планет Солнечной системы. М.: Изд-во МАИ-Принт, 2009. 96 с.
  3. Воронцов В.А., Лохматова М.Г., Мартынов М.Б., Пичхадзе К.М., Симонов А.В., Хартов В.В., Засова Л.В., Зеленый Л.М., Кораблев О.И. Перспективный космический аппарат для исследования Венеры. Проект “Венера-Д” // Вестн. “НПО им. С.А. Лавочкина”. 2010. № 4. С. 62–67.
  4. Воронцов В.А., Пичхадзе К.М. Методологические основы формирования схемных решений средств десантирования и дрейфа в атмосферах планет и их спутников // Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. Т. 1 / Ред.: Ефанов В.В., Пичхадзе К.М.М.: Изд-во МАИ, 2012. С. 9–54.
  5. Воронцов В.А., Крайнов А.М., Мартынов М.Б., Пичхадзе К.М., Хартов В.В. Предложения по расширению программы исследований Венеры с учетом опыта проектных разработок НПО им. С.А. Лавочкина // Тр. МА И. 2012. № 52. С. 13.
  6. Кремнев Р.С., Карягин В.П., Балыбердин В.В., Клевцов А.А. Аэростаты в атмосфере Венеры. Киев: Наукова думка, 1985. 105 с.
  7. Лемешевский С.А., Графодатский О.С., Карчаев Х.Ж., Воронцов В.А. Космические аппараты для контактных исследований планеты Венера. Опыт и перспективы // Вестн. “НПО им. С.А. Лавочкина”. 2017. № 2. С. 52–58.
  8. Москаленко Г.М. Механика полета в атмосфере Венеры. М.: Машиностроение, 1978. 232 с.
  9. Подгорный А.Н., Балыбердин В.В., Кремнев Р.С. Эндотермические аэростаты. Киев: Наукова думка, 1988. 125 с.
  10. Сурков Ю.А. Космохимические исследования планет и спутников. М.: Наука, 1985. 310 с.
  11. Слюта Е.Н., Маров М.Я., Дунченко А.Г., Маковчук В.Ю., Морозов О.В., Назаров А.И., Иванов В.В., Погонин В.И., Роскина Е.Г., Сафронов В.В., Харлов Б.Н., Таций Л.П. Эксперимент ТЕРМО-ЛР на посадочном аппарате Луна-27: изучение теплофизических, физико-механических и электромагнитных свойств лунного грунта // Астрон. вестн. 2021. Т. 55. № 5. С. 454–475. (Slyuta E.N., Marov M.Ya., Dunchenko A.G., Makovchuk V.Yu., Morozov O.V., Nazarov A.I., Ivanov V.V., Pogonin V.I., Roskina E.A., Safronov V.V., Kharlov N.N., Tatsiy L.P. TERMO-LR experiment on the Luna-27 Lander: Study of thermophysical, physicomechanical, and electromagnetic properties of the lunar soil // Sol. Syst. Res. 2021. V. 55 № 5. P. 446–466.).
  12. Суворова З.В., Мингалев И.В., Мингалев О.В., Ахметов О.И., Волкомирская Л.Б., Гулевич О.А., Резников А.Е. Моделирование распространения видеоимпульсных сигналов георадара в литосфере Земли // Математич. моделир. 2023. Т. 35. № 12. С. 31–50.
  13. Шубин П.С. Венера. Неукротимая планета. Кемерово: Изд-во “Голос-Пресс”, 2018. 352 с.
  14. Avduevsky V.S., Marov M.Ya., Kulikov Yu.N., Shari V.P., Gorbachevskiy A.Ya., Uspenskiy G.R., Cheremukhina Z.P. Structure and parameters of the Venus atmosphere according to Venera probe data // Venus. Tucson: Univ. Arizona Press, 1983. P. 681–765.
  15. Crisp D., Titov D. The thermal balance of the Venus atmosphere // Venus II / Eds: Bouger S.W., Hunten D.M., Phillips R.J. Tucson: Univ. Arizona Press, 1997. P. 353–384.
  16. Dorrington G.E. Venus atmospheric platform options revisited // Adv. Space Res. 2010. V. 46 (3). P. 310–326.
  17. Gulevich O.A., Kaigorodov E.P., Lyakhov G.A., Reznikov A.E., Varenkov V.V., Volkomirskay L.B. Experimental study of a deep oil and gas deposit by the method of reflected electromagnetic waves // Phys. Wave Phenomena. 2021. V. 29. № 4. P. 311–320.
  18. Izutsu N., Yajima N., Honda H., Imamura T. Venus balloons using water vapor // Adv. Space Res. 2004. V. 33. P. 1831–1835.
  19. Hall J.L., Cameron J., Pauken M., Izrailevitz J., Domingues M., Wehage K. Altitude-controlled light gas balloons for Venus and Titan exploration// JPL, California Institute of Technology, Pasadena, CA., 91109// AIAA Aviation Forum 17-21 June 2019. US, Dallas: California Inst. Technology, 2019. P. 1–25.
  20. Jones J.A. Reversible fluid balloon altitude control concepts // Proc. 11 th Lighter-Than-Air Systems Tech. Conf. Clearwater Beach, FL, 1995. https://doi.org/10.2514/6.1995-1621.
  21. Kerzhanovich V.V., Hall J.L., Yavrouian A.H., Cutts J.A. Dual balloon concept for lifting payloads from the surface of Venus 2005. doi: 10.2514/6.2005-7322 https://www.researchgate.net/publication/24335581. JPL, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Dr., Pasadena, CA. 91109.
  22. Sagdeev R.Z., Linkin V.M., Blamont J.E., Preston R.A. The VEGA Venus Balloon Experiment // Science. 1986. V. 231. P. 1407–1408.
  23. Yavrouian A., Plett G., Yen S.P.S., Cutts J., Baek D. Evalution of materials for Venus aerobot applications. JPL, California Institute of Technology Pasadena, California, 91109. doi: 10.2514/6.1999-3859.
  24. Yavrouian A., Yen S.P.S., Plett G., Weissman N. High temperature materials for Venus balloon envelopes. JPL California Institute of technology Pasadena, California, 1995 AIAA-95-1617-CD
  25. Wilson C., Widemann T., Ghail R. Venus: key to understanding the evolutionof terrestrial planets // Experim. Astron. 2022. V. 54. P. 575–595.
  26. Widemann T., Smrekar S.E., Garvin J.B., Straume-Lindner A.G., Ocampo A.C., Schulte M.D. et al. Venus evolution through time: key science questions, selected mission concepts and future investigations // Space Sci. Rev. 2023. V. 219. Id. 56.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема движения СА и ПА КА ВЕГА (Sagdeev и др., 1986; Воронцов, Пичхадзе, 2012).

Скачать (125KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема движения СА и аэростатного зонда с ПА на гайдропе. Оболочка АЗ показана желтым цветом, гондола – синим, ТЗП СА – оранжевым.

Скачать (195KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема аэростата с посадочным аппаратом и грунтозаборником-пенетратором на гайдропе: 1 – баллон нулевого давления (БНД) с гелием с отражательной способностью его поверхности Аs < 0.15; 2 – баллон избыточного давления при наполнении; 3 – дополнительная оболочка с паром воды из темного материала с Аs > 0.75 с аппендиксом; 4 – отсек основной оболочки для наполнения паром и конденсирования пара; 5 – гондола с системами и амортизатором; 6 – пенетратор с грунтозаборным устройством и датчиками для контактного анализа грунта; 7 – БРЭО и КНА; 8 – крепление БРЭО и КНА с использованием плавления затвердевания вещества опор; 9 – термоизолированный бак с водой; 10 – подвес с трубопроводом для подачи воды в бак (9) с водой; 11 – гибкий гайдроп; 12 – торовая опора посадочного аппарата; 13 – внешняя термоизоляция отсека БРЭО; 14 – термоизоляция бака воды; 15 – спиральные трубы радиатора для нагрева воды; 16 – спиральная антенна бортового радиокомплекса; 17 – газперекачивающий агрегат с клапаном для впуска и выпуска газа.

Скачать (173KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Высота (слева) и скорость снижения (справа) при плавучести 0.8 для плавающей массы 1375 кг на ночной стороне.

Скачать (91KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Высота и скорость всплытия для аэростата на ночной стороне с плавающей массой 1375 кг при избытке плавучести 0.1 и возрастании перегреве газа до 1.05 и для газа с температурой атмосферы (без учета нагрева газа при плавании ниже).

Скачать (136KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024