Атмосферная маневренная платформа «Венера»
Атмосферная маневренная платформа Венеры ( VAMP ) — это концепция миссии аэрокосмических компаний Northrop Grumman и LGarde для мощного, долговечного, полуплавучего надувного самолета, который будет исследовать верхние слои атмосферы планеты Венера в поисках биосигнатур. [1] [2] а также выполнять атмосферные измерения. Надувной самолет имеет трапециевидную форму, которую иногда называют треугольным крылом или летающим крылом , и будет иметь два пропеллера с электроприводом, которые будут убираться при входе в атмосферу.
Предполагается, что самолет будет запущен в качестве вторичной полезной нагрузки в рамках другого космического полета на Венеру, вероятно, на российской Венере-Д в 2029 году. В дневное время ВАМП сможет проводить непрерывные научные измерения, а ночью аппарат будет снижаться на высоту 50 км. высоте, на которой он будет полностью плавучим, останется в состоянии меньшей мощности и по-прежнему будет выполнять скромные научные измерения на высоте плавания. Нижний слой облаков Венеры, расположенный на высоте от 47,5 до 50,5 км, является кислым, но некоторые астробиологи считают его целью для исследования из-за благоприятных условий для микробной жизни, включая умеренные температуры и давления (~ 60 ° C). и 1 атм). [3]
Обзор
[ редактировать ]Научный водитель
[ редактировать ]
Обитаемость облаков Венеры была предметом дискуссий с тех пор, как ученые Гарольд Моровиц и Карл Саган предположили это в 1967 году. [3] С тех пор последующие исследования выявили потенциал обитаемости микробов в слоях облаков Венеры благодаря благоприятным химическим и физическим условиям, включая присутствие соединений серы, углекислого газа (CO 2 ), воды и умеренных температур (0–60 ° C). ) и давления (~0,4–2 атм). Однако известно, что условия на поверхности планеты негостеприимны: температура превышает 450 °C (860 °F). [4]
Ультрафиолетовое (УФ) изображение Венеры показывает локализованные области на высоте облаков, которые вызывают поглощение в диапазоне от 330 до 500 нм. УФ-контраст Венеры был впервые обнаружен на наземных фотографиях в 1928 году и впоследствии измерен с помощью наземной поляриметрии в 1974 году, спектроскопии в 1978 году и с помощью космических аппаратов с 2008 года. [3] Несмотря на орбитальные исследования космических аппаратов «Венера-Экспресс» , «Акацуки» и «Мессенджер» , а также «Венера» входных зондов ( программа «Венера» ), спектроскопические наблюдения показывают, что темные пятна состоят из концентрированной серной кислоты и других неизвестных светопоглощающих частиц, но химические и физические свойства этих контрасты пока неизвестны. [3] [4]
Поскольку некоторые модели предполагают, что на Венере когда-то был обитаемый климат с жидкой водой на ее поверхности в течение 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] ориентированного на железо и серу и гипотетически процветают за счет метаболизма, . [3] На Земле некоторые бактерии- экстремофилы могут процветать в очень кислых условиях, питаться углекислым газом и выделять серную кислоту. [4]
Самолет
[ редактировать ]| Предварительный параметры | Единицы [7] [8] |
|---|---|
| Размах крыльев | 55 м |
| Длина | 20 м |
| Масса | 900 кг |
| Масса полезной нагрузки | ≈50 кг |
| Объем полезной нагрузки | ≈30 м 3 |
| Мощность солнечной батареи | ≥ 8 кВт |
| Плавучий газ | Водород |
| Максимальная скорость | 30 м/с (110 км/ч) |
| Движение | Два гребных винта с электроприводом Диаметр: 2,93 м (96 дюймов) каждый по 2 лезвия каждое Тяга: 90–100 фунтов силы |
| Кожа | Входное отопление: ткань Nextel и ламинат Pyrogel. Серная кислота и солнечное тепло: Тефлон PFA-AI-Вектран |
Концепция атмосферной маневренной платформы Венеры (VAMP) возникла в 2012 году в результате сотрудничества аэрокосмических компаний Northrop Grumman и LGarde и состоит из надувного полуплавучего самолета с научной полезной нагрузкой, который может выполнять на месте . измерения атмосферы Венеры [9] Самолет масштабируем; меньшая версия будет иметь размах крыла 6 м и массу 90 кг, включая приборы; [10] средний вариант будет иметь размах крыла 30 м и массу 450 кг, а полномасштабная версия будет иметь размах крыльев 55 м и массу 900 кг. [10]
VAMP будет развернут в космосе с помощью орбитального корабля-носителя, надуется и полетит в атмосферу Венеры без аэрооболочки. [11] [12] Самолет будет иметь 10% плавучести и сможет летать со скоростью 110 км/ч при использовании силовой установки и, следовательно, обеспечивать 90% подъемной силы. [13] Источником энергии будут 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 операции в ночное время, а также в безопасном режиме . процедуры эвакуации [13] Самолет сможет эксплуатироваться от нескольких месяцев до года. [14] и должен поддерживаться орбитальным спутником-ретранслятором связи 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 всех долгот. [13] Продолжаются исследования формы летательного аппарата, его размещения и устойчивости различных оболочек к химической (кислотной) и термической среде Венеры. [13] [15] [16] Команда также рассматривает возможность использования линзовидной формы, которая значительно упростит упаковку, последовательность развертывания и структурную массу, но не будет столь эффективной в полете. [13]
Концепция корабля также была представлена в мае 2017 года как доказательство концепции исследования других планет и спутников Солнечной системы с атмосферой. [12] [17]
Научная полезная нагрузка
[ редактировать ]Предварительная концепция 2013 года предусматривает набор инструментов, которые НАСА называет «Эталонная миссия по проектированию флагманского корабля Венеры» для воздушного шара. Его масса оценивается в 20 кг, а для работы потребуется 50 Вт электроэнергии. [13] Условные инструменты состоят из: [7]
- Камеры
- благородного газа Спектрометр
- УФ-спектрометр
- Метеостанция
- Ослабленное полное отражение
- Газовый хроматограф/масс-спектрометр (ГХ/МС)
- Поляризационный нефелометр
- 3D Ультразвуковой анемометр
- Датчик электрического поля
- Оптический микроскоп
Потенциальные миссии
[ редактировать ]- Venera-D
Продолжаются дискуссии о возможном участии НАСА в российской миссии «Венера-Д» , запланированной на конец 2020-х годов. В 2014 году российские ученые спросили НАСА, будут ли они заинтересованы в использовании некоторых инструментов для миссии. [18] [19] В рамках этого сотрудничества «Венера-Д» может включать в себя некоторые американские компоненты, в том числе воздушные шары, субспутник, долговечную (24 часа) наземную станцию или маневренную воздушную платформу. [4] [18] [20] Любое потенциальное сотрудничество все еще находится на стадии обсуждения. [4] [18] [19]
Инженеры, работающие над концепцией VAMP, заявляют, что самолет масштабируем, поэтому версия «среднего размера» потенциально может участвовать в миссии «Венера-Д». Эта версия будет иметь размах крыла 30 м и массу 450 кг, включая приборы. [10]
- Программа «Новые рубежи»
Northrop Grumman также планирует принять участие в конкурсе программы NASA New Frontiers . [21] В случае выбора он может получить до 1 миллиарда долларов на разработку, разработку, запуск и эксплуатацию. [15] Однако эксперты отметили, что, как предложено, VAMP не может ответить на все ключевые вопросы, требуемые научной дорожной картой созданной НАСА группы анализа исследования Венеры (VEXAG) на 2014 год, и в нем будут отсутствовать измерения поверхности и измерения взаимодействия поверхности с атмосферой. . [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Астрономы размышляют о возможной жизни в облаках Венеры . Дебора Берд, Земля и небо . 31 марта 2018 г.
- ^ Ученые исследуют возможность существования жизни, скрытой внутри облаков Венеры . Критин Мур, «Инквизитор» . 1 апреля 2018 года.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Санджай С. Лимайе, Ракеш Могул, Дэвид Дж. Смит, Ариф Х. Ансари, Гжегож П. Словик, Параг Вайшампаян. Спектральные характеристики Венеры и потенциал жизни в облаках. Астробиология , 2018; два : 10.1089/ast.2017.1783
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Девитт, Терри (30 марта 2018 г.). «Есть ли жизнь в облаках Венеры?» . Наука Дейли .
- ^ «Венера могла бы стать прибежищем для жизни» . Новости Эй-Би-Си. 28 сентября 2002 г. Архивировано из оригинала 14 августа 2009 года.
- ^ Кларк, Стюарт (26 сентября 2002 г.). «Кислотные облака Венеры могут содержать жизнь» . Новый учёный .
- ^ Перейти обратно: а б Ключевые параметры автомобиля VAMP. Архивировано 2 апреля 2018 г. на Wayback Machine — по состоянию на март 2015 г. Northrop Grumman. (PDF)
- ^ Характеристики и преимущества воздушного транспорта VAMP. Архивировано 2 апреля 2018 г. в Wayback Machine — по состоянию на март 2015 г. Northrop Grumman. (PDF)
- ^ Перейти обратно: а б Уолл, Майк (3 марта 2014 г.). «Невероятная технология: надувные самолеты могут путешествовать по небу Венеры» . Space.com .
- ^ Перейти обратно: а б с Атмосферная маневренная платформа Венера (ВАМП) – будущие работы и масштабирование для миссии . (PDF). С. Уорвик, Ф. Росс, Д. Сокол. 15-е заседание Аналитической группы по исследованию Венеры (VEXAG), 2017 г.
- ^ Уникальный подход к изучению атмосферы Венеры: разработка технологий для атмосферной маневренной платформы Венеры (VAMP) . Самуэле, Рокко; Ли, Грег; Сокол, Даниэль; Полидан, Рон; Гриффин, Кристен; Болисай, Линден; Мичи, Юки; Барнс, Натан. Корпорация Нортроп Грумман . Американское астрономическое общество, собрание DPS № 46, идентификатор 416.03; Ноябрь 2014.
- ^ Перейти обратно: а б с Релиз фотографии VAMP , заархивированный 4 июля 2018 г. на Wayback Machine . Нортроп Грумман. 15 мая 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Атмосферная маневренная платформа Венеры (ВАМП) — концепция долгоживущего дирижабля на Венере. Архивировано 20 октября 2016 г. в Wayback Machine (PDF). Кристен Гриффин, Рон Полидан, Дэниэл Сокол, Дин Дэйли, Грег Ли, Стив Уорвик, Нэйтан Барнс, Линден Болисэй,Билли Дербес, Юки Мичии, Арт Палисок. Корпорация Northrop Grumman и LGarde . 2013.
- ^ Перейти обратно: а б Научная миссия атмосферной маневренной платформы Венера . Northtrop Grumman Corp. Американское астрономическое общество , собрание DPS № 47, идентификатор 217.03; Ноябрь 2015.
- ^ Перейти обратно: а б с Леоне, Дэн (11 мая 2015 г.). «Самолет на Венере готовится к следующей миссии НАСА Next Frontiers» . Космические новости .
- ^ Клапо, Ален (18 февраля 2016 г.). «Нортроп Грумман начинает испытания VAMP, своего венерианского дрона» . Архивировано из оригинала 15 августа 2018 года.
- ^ Атмосферная маневренная платформа Венера (VAMP) - Концепции Pathfinder . Ли, Г.; Уорик, С.; Росс, Ф.; Сокол, Д. Семинар по моделированию Венеры, проходивший 9–11 мая 2017 г. в Кливленде, штат Огайо. Вклад ЛПИ № 2022, ID.8006; Май 2017.
- ^ Перейти обратно: а б с Уолл, Майк (17 января 2017 г.). «Россия и США планируют совместную миссию на Венеру» . Космос . Проверено 29 октября 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «НАСА изучает общие научные цели Венеры с Российским институтом космических исследований» . НАСА. 10 марта 2017 г. Проверено 25 ноября 2022 г.
- ^ Сенске, Д.; Засова, Л. (31 января 2017 г.). «Венера-Д: расширение наших горизонтов климата и геологии планет земной группы посредством всестороннего исследования Венеры» (PDF) . НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 27 апреля 2017 года.
- ^ Шарки, Джим (18 мая 2015 г.). «Надувной самолет Венера может побороться за участие в следующей миссии НАСА «Новые рубежи» . Космический полет Инсайдер .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Домашний веб-сайт VAMP в Northrop Grumman
