Атмосферная маневренная платформа Венеры - Википедия - Venus Atmospheric Maneuverable Platform

Атмосферная маневренная платформа Венеры (ВАМП) - концепция миссии аэрокосмических компаний. Northrop Grumman и LGarde для мощного, долговечного, полуплавучего надувного самолета, который будет исследовать верхние слои атмосферы планеты Венера за биосигнатуры[1][2] а также выполнять атмосферные измерения. Надувной самолет имеет трапециевидную форму, которую иногда называют треугольное крыло или же летающее крыло, и будет иметь двойные пропеллеры с электрическим приводом, которые будут убираться при входе в атмосферу.

Самолет предлагается запустить в качестве вспомогательной полезной нагрузки в другой миссии космического корабля к Венере, вероятно, в России. Венера-Д в 2026 году. В дневное время VAMP сможет проводить непрерывные научные измерения, в то время как ночью аппарат будет снижаться до высоты 50 км, где он будет полностью плавучим, останется в состоянии пониженного энергопотребления и по-прежнему будет выполнять скромные научные измерения на высота плавания. Нижний слой облаков Венеры, расположенный на высоте от 47,5 до 50,5 км, является кислым, но некоторые астробиологи считают его объектом исследования из-за благоприятных условий для микробной жизни, включая умеренные температуры и давление (~ 60 ° C. и 1 атм).[3]

Обзор

Водитель науки

Дальнейшая информация: Жизнь на Венере и Атмосфера Венеры
Структура облаков в атмосфере Венеры в 1979 г., обнаруженная по данным ультрафиолетовых наблюдений со станции Орбитальный аппарат Pioneer Venus. Темные области содержат неопознанный компонент, поглощающий УФ-свет.

Обитаемость облаков Венеры является предметом обсуждения с тех пор, как ученые Гарольд Моровиц и Карл Саган предположил это в 1967 году.[3] С тех пор последующие исследования выявили возможность обитания микробов в облачных слоях Венеры из-за благоприятных химических и физических условий, включая присутствие соединений серы, диоксида углерода (CO2), воды, умеренных температур (0–60 ° C) и давления (∼0,4–2 атм). Однако известно, что условия на поверхности планеты неблагоприятны: температура превышает 450 ° C (860 ° F).[4]

Ультрафиолетовое (УФ) изображение Венеры выявляет локализованные области на высоте облаков, которые вызывают поглощение между 330 и 500 нм. УФ-контраст Венеры был впервые обнаружен на земных фотографиях в 1928 году, а затем измерен с помощью наземной поляриметрии в 1974 году, спектроскопии в 1978 году и космических аппаратов с 2008 года.[3] Несмотря на исследования космического корабля с орбиты Venus Express, Акацуки и МЕССЕНДЖЕР, и Венера входные зонды (Программа Венера ) спектроскопические наблюдения показывают, что темные пятна состоят из концентрированной серной кислоты и других неизвестных светопоглощающих частиц, но химические и физические свойства этих контрастов все еще неизвестны.[3][4]

Поскольку некоторые модели предполагают, что на Венере когда-то был обитаемый климат с жидкой водой на ее поверхности в течение целых 2 миллиардов лет, некоторые ученые предполагают, что эти особенности поглощения могли быть вызваны большими массами микроорганизмов, взвешенных в нижнем слое облаков.[3][4][5][6] и гипотетически процветать на железо и сероцентричных метаболизм.[3] На Земле некоторые экстремофил бактерии могут процветать в очень кислых условиях, могут питаться двуокисью углерода и выделять серную кислоту.[4]

Самолет

Предварительный
параметры		Единицы[7][8]
Размах крыльев
55 кв.м.
Длина
20 м
Масса
900 кг
Масса полезной нагрузки
≈50 кг
Объем полезной нагрузки
≈30 м3
Мощность солнечной батареи
≥ 8 кВт
Плавучесть газа
Водород
Максимальная скорость
30 м / с (110 км / ч)
Движение
Два гребных винта с электрическим приводом
Диаметр: 2,93 м (96 дюймов) каждый
2 лезвия каждое
Тяга: 90 - 100 фунтов силы
КожаПодогрев входа: ткань Nextel и ламинат Pyrogel
Серная кислота и солнечное тепло: тефлон PFA-AI-Vectran

Концепция атмосферной маневренной платформы Venus (VAMP) была запущена в 2012 году в результате сотрудничества между аэрокосмическими компаниями. Northrop Grumman и LGarde, и он состоит из надувного полуплавучего самолета с научной полезной нагрузкой, которая может выполнять на месте измерения атмосферы Венеры.[9] Самолет масштабируемый; меньшая версия будет иметь размах крыльев 6 м и массой 90 кг, включая инструменты;[10] У среднего размера размах крыла 30 м и масса 450 кг, а у полномасштабной версии размах крыла 55 м и масса 900 кг.[10]

VAMP будет развернут в космосе с помощью орбитального базового корабля, надуется и полетит в атмосферу Венеры без аэрооболочки.[11][12] Самолет имел бы 10% плавучести и мог бы двигаться со скоростью 110 км / ч при использовании силовой установки и, следовательно, обеспечивая 90% подъемной силы.[13] Источник питания будет солнечные батареи и батареи.[12][13]

Без движения самолет опускается на высоту ≈55 км над землей, где достигает 100% плавучести.[13][9] Пассивно плавающее транспортное средство также упрощает работу в ночное время, а также безопасный режим процедуры по восстановлению.[13] Самолет сможет эксплуатировать от нескольких месяцев до года,[14] и должен поддерживаться орбитальным спутником-ретранслятором для интерактивного - но не в реальном времени - управления.[13] ВАМП будет летать на высоте от 50 до 65 км.[14] и будет охватывать широкий диапазон широт и долгот.[13] В настоящее время ведутся исследования формы самолета, его развертывания и устойчивости различных мембран оболочки к химической (кислотной) и тепловой среде Венеры.[13][15][16] Команда также оценивает возможность использования линзообразной формы, которая значительно упростила бы упаковку, последовательность развертывания и массу конструкции, но не могла бы перемещаться так эффективно.[13]

Концепция транспортного средства также была представлена ​​в мае 2017 года как доказательство концепции для исследования других планет и лун Солнечной системы с атмосферой.[12][17]

Полезная нагрузка науки

Предварительная концепция 2013 года предусматривает набор инструментов, которые НАСА называет «эталонной миссией по дизайну флагманского корабля Венеры» для воздушного шара. Его масса оценивается в 20 кг, и для работы потребуется 50 Вт электроэнергии.[13] Условные инструменты состоят из:[7]

  • Камеры
  • благородный газ спектрометр
  • УФ-спектрометр
  • Метеорологическая станция
  • Затухающее полное отражение
  • Газовый хроматограф / масс-спектрометр (ГХ / МС)
  • Поляризационный нефлометр
  • Ультразвуковой анемометр 3D
  • Датчик электрического поля
  • Оптический микроскоп

Возможные миссии

Венера-Д

Продолжаются дискуссии о возможном участии НАСА в России. Венера-Д миссия, запланированная на конец 2020-х гг. В 2014 году российские ученые спросили НАСА, будут ли они заинтересованы в совместном использовании некоторых инструментов для миссии.[18][19] В рамках этого сотрудничества «Венера-Д» может включать в себя некоторые американские компоненты, в том числе аэростаты, субспутник, долговечную (круглосуточную) наземную станцию ​​или маневренную воздушную платформу.[4][18][20] Любое возможное сотрудничество все еще обсуждается.[4][18][19]

Инженеры, работающие над концепцией VAMP, заявляют, что самолет масштабируемый, поэтому версия «среднего размера» потенциально может летать в миссии «Венера-D». Эта версия будет иметь размах крыльев 30 м и массой 450 кг, включая приборы.[10]

Программа New Frontiers

Northrop Grumman также планирует поступить в НАСА Программа New Frontiers конкуренция.[21] В случае выбора он может быть награжден до 1 миллиарда долларов на доработку, разработку, запуск и эксплуатацию.[15] Тем не менее, эксперты отметили, что, как было предложено, VAMP не может ответить на все ключевые вопросы, требуемые научно-исследовательской программой Venus Exploration Analysis Group (VEXAG) на 2014 г., утвержденной НАСА, и будет отсутствовать измерения поверхности и измерения взаимодействия поверхности с атмосферой. .[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Астрономы размышляют о возможной жизни в облаках Венеры. Дебора Берд, Земля и небо. 31 марта 2018.
  2. ^ Ученые исследуют возможность существования жизни, скрытой в облаках Венеры. Критин Мур, Инквизитр. 1 апреля 2018.
  3. ^ а б c d е ж Санджай С. Лимай, Ракеш Могул, Дэвид Дж. Смит, Ариф Х. Ансари, Гжегож П. Словик, Параг Вайшампаян. Спектральные сигнатуры Венеры и возможность жизни в облаках. Астробиология, 2018; Дои:10.1089 / аст.2017.1783
  4. ^ а б c d е ж Девитт, Терри (30 марта 2018 г.). "Есть ли жизнь в облаках Венеры?". Science Daily.
  5. ^ «Венера могла быть раем для жизни». ABC News. 2002-09-28. Архивировано из оригинал 14 августа 2009 г.
  6. ^ Кларк, Стюарт (26 сентября 2002). «Кислотные облака Венеры могут содержать жизнь». Новый ученый.
  7. ^ а б Ключевые параметры автомобиля ВАМП - по состоянию на март 2015 г. Northrop Grumman. (PDF)
  8. ^ Характеристики и преимущества летательного аппарата ВАМП - по состоянию на март 2015 г. Northrop Grumman. (PDF)
  9. ^ а б Уолл, Майк (3 марта 2014 г.). «Невероятная технология: надувной самолет может летать по небу Венеры». Space.com.
  10. ^ а б c Атмосферная маневренная платформа Venus (VAMP) - будущая работа и масштабирование миссии. (PDF). С. Варвик, Ф. Росс, Д. Сокол. 15-е заседание Группы по исследованию исследований Венеры (VEXAG) 2017.
  11. ^ Уникальный подход к изучению атмосферы Венеры: разработка технологий для атмосферной маневренной платформы Венеры (VAMP). Самуэле, Рокко; Ли, Грег; Сокол, Даниил; Полидан, Рон; Гриффин, Кристен; Болисай, Линден; Мичи, Юки; Барнс, Натан. Корпорация Northrop Grumman. Американское астрономическое общество, заседание DPS № 46, id.416.03; Ноябрь 2014 г.
  12. ^ а б c Фото-релиз ВАМП. Northrop Grumman. 15 мая 2015.
  13. ^ а б c d е ж грамм час я Атмосферная маневренная платформа Venus (VAMP) - концепция долгоживущего дирижабля на Венере. (PDF). Кристен Гриффин, Рон Полидан, Дэниел Сокол, Дин Дэйли, Грег Ли, Стив Уорик, Натан Барнс, Линден Болисей, Билли Дербес, Юки Мичии, Арт Палисок. Корпорация Northrop Grumman и LGarde. 2013.
  14. ^ а б Научная миссия с маневренной атмосферной платформой на Венере. Northtrop Grumman Corp. Американское астрономическое общество, Заседание ДПС № 47, id.217.03; Ноябрь 2015 г.
  15. ^ а б c Леоне, Дэн (11 мая 2015 г.). "Самолет Венеры готовится к следующей миссии НАСА" Следующие границы ". Космические новости.
  16. ^ Northrop Grumman начинает испытания своего венерианского дрона VAMP. Ален Клапо, 4eРеволюция. 18 февраля 2016 г.[мертвая ссылка ]
  17. ^ Атмосферная маневренная платформа Венеры (VAMP) - концепции Pathfinder. Lee, G .; Warwick, S .; Росс, Ф .; Сокол, Д. Семинар по моделированию Венеры, состоявшийся 9–11 мая 2017 г. в Кливленде, штат Огайо. Вклад ЛПИ № 2022, id.8006; Май 2017.
  18. ^ а б c Уолл, Майк (17 января 2017 г.). "Россия и США обдумывают совместную миссию на Венеру". Космос. Получено 2017-10-29.
  19. ^ а б НАСА изучает общие научные цели Венеры с Российским институтом космических исследований. НАСА. 10 марта 2017 г.
  20. ^ Senske, D .; Засова, Л. (31 января 2017 г.). «Венера-Д: Расширяя наш горизонт климата и геологии земной планеты за счет всестороннего исследования Венеры» (PDF). НАСА.
  21. ^ Шарки, Джим (18 мая 2015 г.). «Надувной самолет Venus может побороться за следующую миссию NASA New Frontiers». Spaceflight Insider.

внешняя ссылка