Аэростатный зонд для исследования атмосферы и поверхности Венеры

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

К. В. Сысоев

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

Author for correspondence.
Email: sysoevvk@laspace.ru
Russian Federation, Московская область, г. Химки

Д. С. Хмель

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

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

Е. Н. Слюта

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

Email: sysoevvk@laspace.ru
Russian Federation, Москва

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of movement of the SA and PA of the VEGA spacecraft (Sagdeev et al., 1986; Vorontsov, Pichkhadze, 2012).

Download (125KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Scheme of movement of the SA and the aerostat probe with the PA on the guide-rope. The AZ shell is shown in yellow, the gondola is blue, and the SA TZP is orange.

Download (195KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diagram of a balloon with a landing module and a soil collector-penetrator on a guide-rope: 1 - zero pressure cylinder (ZPC) with helium with a reflectivity of its surface As < 0.15; 2 - excess pressure cylinder during filling; 3 - additional shell with water vapor made of dark material with As > 0.75 with an appendix; 4 - compartment of the main shell for filling with steam and condensing steam; 5 - gondola with systems and shock absorber; 6 - penetrator with a soil collector and sensors for contact analysis of soil; 7 - avionics and kits; 8 - fastening of avionics and kits using melting solidification of the support material; 9 - heat-insulated tank with water; 10 - suspension with a pipeline for supplying water to the tank (9) with water; 11 - flexible guide-rope; 12 – toroidal support of the landing vehicle; 13 – external thermal insulation of the avionics compartment; 14 – thermal insulation of the water tank; 15 – spiral pipes of the radiator for heating water; 16 – spiral antenna of the onboard radio complex; 17 – gas pumping unit with a valve for gas inlet and outlet.

Download (173KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Altitude (left) and rate of descent (right) at 0.8 buoyancy for a floating mass of 1375 kg on the night side.

Download (91KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Altitude and ascent speed for a balloon on the night side with a floating mass of 1375 kg with an excess buoyancy of 0.1 and an increase in gas superheating to 1.05 and for gas with an atmospheric temperature (excluding heating of the gas when floating below).

Download (136KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences