Zeit zu bauen венероход!

Bei der Venus viele Probleme. Temperatur, zwei mal größer als diejenige, bei der die Pizza zubereitet in wenigen Minuten. Saurer Regen, regelmäßig вымывающие alles, was den Anspruch auf freie Meinungsäußerung. Enormen Druck, 90 mal größer als das, an dem wir auf der Erde gewohnt sind. Warum sehnen wir uns in diese Hölle? Die Venus wird oft als die Hölle, wie es ist wegen der enormen Druck, säurehaltige Atmosphäre und extrem hohen Temperaturen. Selbst mit einer dieser Bedingungen schon schwierig, wenn wir jemals beherrschen die Venus. Dass das sprechen über alle drei kurzzeitig die sowjetischen Sonden, die zur Venus gesendet, beredt darüber schweigt.

Dennoch auf der Venus könnte… Leben.

Auf den ersten Blick, dieser Planet erstaunlich ähnlich wie auf der Erde: die Schwerkraft beträgt 90% des irdischen, und Sie nur auf 30% näher an der Sonne als wir. Aber bei genauerem hinsehen offenbart sich eine furchtbare Unterschied. Wenn der mars-Atmosphäre fast nicht, bei der Venus ist es zu viel. Es ist 90 mal dichter als die Erde, besteht zum größten Teil aus Kohlendioxid (CO2) und in Wolken gehüllt Reine Schwefelsäure.

Der Treibhauseffekt der Atmosphäre der Venus nimmt eine große Menge der Sonnenwärme, wodurch die Oberfläche der Venus erfolgreich wird der heißeste Ort im Sonnensystem, abgesehen von der Sonne selbst. Bei einer Temperatur der Oberfläche in 450 Grad genug, um zu Schmelzen Zink, Blei oder die meisten organischen Materialien. Und zusammen mit dem atmosphärischen Druck, gleichwertigen Kilometer Tiefe im Ozean, sogar Atomare U-Boot zerquetscht wird.

Der Druck ist so groß, dass selbst die Kohlensäure wird durchgesetzt in der Oberfläche und bekommt eine exotische Zustand «сверхкритической Flüssigkeit», das ist weder Gas noch Flüssigkeit, aber die Eigenschaften von beiden. Auf der Erde сверхкритический CO2 ist eine gefährliche und exotische Substanz, die verwendet wird als industrielles Lösungsmittel und Sterilisator, — und auf der Oberfläche der Venus buchstäblich das Meer dieser Substanz.

Die UdSSR schickte einige Sonden auf der Venus in den 60er, 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts; es ist nicht verwunderlich, aber die meisten von Ihnen nicht bis zur Oberfläche geschafft, viele zerschellten. Die erfolgreichste war die Sonde «Venera-13», gelang es ihm, halten Sie länger als zwei Stunden, bevor auch er erlag dem starken Druck und Hitze. Die Bilder, die er schickte, zeigten unfreundlich, иссушенный und völlig Fremd uns die Welt.

Und doch konnten wir in den Wolken zu Leben dieser höllischen Planeten. 50 Kilometer über der Oberfläche der Venus ist äußerst freundlich. Dabei ist die Atmosphäre genug, um Schutz vor Strahlung, vergleichbar mit einem Bildschirm, die wir von der Atmosphäre auf der Erde. Die Temperatur ist komischerweise, auch nähert sich bequem von etwa 60 Grad Celsius. Heiß, ja, aber unsere Technologien ermöglichen es, mit Ihr fertig zu werden. Und wenn man noch ein paar Kilometer, die Temperatur fällt bis 30 Grad, dabei kann die Atmosphäre nicht zu verlieren im Schutz vor der Strahlung. Und da die Schwerkraft der Venus ist fast der gleiche wie der Erde, Siedler, die dort Leben seit Jahren, nicht erwerben spröde Knochen und schwachen Muskeln.

Und obwohl die Oberfläche der Venus wird bleiben unzugänglich für Menschen, Roboter könnten erforschen und entwickeln einen festen Boden. Sie könnten die Einwohner verwalten von cloud City in Echtzeit — mit der Erde ist das nicht möglich, da das Signal 20 Minuten gehen.

Um wirklich zu verstehen, den Planeten, müssen Sie ziehen Sie die Landeeinheit. Die Module können überprüfen Sie die Chemische Zusammensetzung der Luft und Gesteinen an der Oberfläche und verstehen, wie sehen die Bodenschätze des Planeten. Bei «Venus-D» wurde die Landeeinheit, aber die Dauer seiner Mission nicht mehr als drei Stunden. Der bisherige Rekord des überlebens auf der Oberfläche setzte Modul der UdSSR «Venera-13», landete im Jahr 1982. Es dauerte 127 Minuten in giftigen und ätzenden Umgebung der Venus.

Um die Sonde, die Leben länger — einen Tag mindestens, — erfordert eine robuste Elektronik, die hohen Temperaturen standhält, oder Kühlsystem für die Sonde, die im wesentlichen, wird in den Ofen. Er muss arbeiten ohne Solarzellen, die wenig effektiv auf dem Planeten mit der ewigen Schatten. Batterie nicht lange und nicht in der Lage, genug Strom.

Und doch an diesen Problemen arbeiten und versuchen, Sie zu lösen.

Elektronik венерианского Sonde

Wissenschaftler aus dem Glenn Research Center der NASA das sollte helfen, öffnen die Oberfläche der Venus für die Forschung.

«Mit der Weiterentwicklung von Technologien, die Elektronik kann erheblich verbessern die Konstruktion des Landers für die Venus und das Konzept der Missionen, so dass uns die erste längere Mission auf der Oberfläche der Venus», sagte Phil Нойдек, ein führender Elektroniker.

Unsere modernen Technologien ermöglichen, Sitz-Module standhalten Bedingungen auf der Oberfläche der Venus nur ein paar Stunden. Aber in wenigen Stunden viele der wissenschaftlichen Arbeit nicht machen, vor allem wenn man mit den Kosten für die Mission. Daher ist die Erhöhung der überlebensrate der Anpflanzung венерианского Modul — Schlüsselaufgabe.

Bei einer Temperatur von 460 Grad Celsius Venus fast doppelt so heißen die meisten öfen. Es ist heiß genug, um Blei Schmelzen. Bei diesem Anpressdruck auf der Venus 90 mal höher als auf der Erde, wegen der Dichte der Atmosphäre.

der Erste farbige Bild der Oberfläche der Venus

Für den Schutz der Elektronik bei früheren Launch zur Venus Apparaten, Sie enthielten in Gefäßen, die für den Schutz von Druck undTemperatur. Aber diese Schiffe ergänzen eine Menge der Masse auf die Mission und machen das senden von Modulen auf die Venus sehr teuer. Also, wenn wir über die Studie von Venus, die Schaffung eines zuverlässigen Elektronik wird verdammt wichtig.

Das Team Glenn Research Center entwickelte Festkörper-schaltkreise auf der Basis von Siliziumkarbid, die extrem zuverlässig. Zwei Systeme wurden getestet in einer speziellen Kammer, die für die genaue Reproduktion der Bedingungen auf der Venus. Diese Kamera nennt GEER (Glenn Extreme Environments Rig).

Dies ist eine spezielle 800-Liter-Kamera, die kann auf die klimatischen Bedingungen zu jedem Objekt in unserem Sonnensystem, simulieren kann die Temperatur bis zu 500 Grad Celsius und einem Druck von околовакуумного bis 90-mal größer ist als der Druck auf der Erde. GEER kann auch imitieren die exotische Atmosphäre und mischen der Gase in den genauen Proportionen. In der Kammer können vermischen sich die Gase mit einer Genauigkeit von wenigen PPM. Die Tests waren erfolgreich.

«Wir zeigten ziemlich lange elektrische Operation mit bloßen Chips — ohne Kühlung und Schutzverpackung — in der genauen physikalischen und chemischen Bedingungen der Atmosphäre auf der Oberfläche der Venus», sagt Нойдек. «Beide Systeme arbeiteten zum Zeitpunkt der Beendigung des Tests».

In der Tat diese zwei Schemata nicht nur arbeiteten nach Abschluss der Prüfung, sondern auch durchaus überlebten die Bedingungen der Venus innerhalb von 521 Stunden. Es ist 100 mal länger, als Sie sonst zeigen die bisherigen Möglichkeiten der Elektronik, entwickelt für Missionen zur Venus.

Die Diagramme Selbst wurden ursprünglich entworfen für den Einsatz bei extrem hohen Temperaturen in Motoren von Flugzeugen.

«Diese Arbeit eröffnet nicht nur das Potenzial für neue wissenschaftliche arbeiten auf der Oberfläche der Venus und anderen Planeten, sondern auch praktischen Wert haben kann für das irdische Elektronik, zum Beispiel für den Einsatz in Motoren von Flugzeugen zur Verbesserung der Wirkung und zur Reduzierung von Emissionen», sagt Gary Hunter, Chef-Entwickler Elektronik für die Oberfläche der Venus.

Minus dieses Ansatzes ist, dass solche Chips werden schwächer modernen Computer. Nach einer Präsentation des Jahres 2014, präsentiert die Venus Exploration Analysis Group bei der NASA, die Elektronik wird nach der Leistung vergleichbar mit der Elektronik der 60er Jahre. «das können Wir nicht tun dorthin «пентиумы», sagt Hunter. Aber wenn Sie ein wenig poraskinut Gehirn, kann dies genug, um Bilder und Daten mit der Sonde und senden Sie in die Umlaufbahn, auf der Orbital-Modul weiter Fortgeschritten.

Das Ziel der Forscher, laut Hunter, zwingen Elektronik arbeiten Tausende von Stunden — überleben mindestens ein Venus-Tag, der in 117 mal länger als die der Erde.

Energiesysteme венерианского Sonde

Ueber Energiesysteme, Timothy Miller und Michael Paul von der University of Pennsylvania haben vorgeschlagen, die Verwendung der Stirling-Motor.

Ein Stirling-Motor beginnt mit dem arbeitsfluid innerhalb der «kalten» Kamera (kalt bedeutet, dass die Temperatur niedriger ist, aber nicht ganz niedrig). Flüssigkeit dem Kolben komprimiert und bewegt sich in die zweite Kammer, wo es erhitzt. Die erwärmte Flüssigkeit ausdehnt, indem der zweite Kolben zugeordnet ist zuerst mit dem Rad oder Hebel. In dem Maße, wie die zweite Kappe bewegt sich, er drückt wieder Flüssigkeit zurück in den kalten Teil, wo Sie abkühlt, und der Zyklus beginnt von neuem. Solange die Quelle der Wärme, der Motor läuft weiter. Heute stirlingmotoren verwendet in Kühlsystemen und sogar auf U-Booten.

Die Technologie existiert seit 1816, erfand der Schottische Priester Robert Stirling. Miller und Paul glauben, dass diese alte Idee kann für die Raumfahrzeuge der Zukunft, und schrieb darüber in der Zeitschrift Acta Astronautica. NASA bereits finanziert die ersten Tests.

Stirlingmotor, sagt Miller, genug Energie liefern kann, die Elektronik zu kühlen und geben Werkzeuge Strom, damit Sie länger arbeiten, als im Batteriebetrieb. Arbeitsfluid dürfte das Helium, da es überträgt die Wärme effizienter im Vergleich zu anderen Gasen und nicht reagiert.

Aber alle Energie ist nicht beschränkt auf: Stirling-Motor Kraftstoff braucht. Miller und sein Team hielten auf Lithium, das brennen kann in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid und Stickstoff. (Stickstoff beträgt 4% der Luft der Venus). Lithium schmilzt auch bei einer Temperatur von 180 Grad, wodurch es effektiv flüssigen Brennstoff auf der Venus.

Dies reduziert das Gewicht des Raumschiffes an den Start — alles, was Sie brauchen, ist ein mitnehmen von Lithium. 50 Kilogramm in Kombination mit motorischen und Kraftstoff-Installation zur Verfügung stellen können Energie auf die Sonde zwei Tage, nach den Untersuchungen von Miller.

Der Motor muss konfiguriert werden wie однопоршневая System, kaltes einerseits und heißer als das andere; der Kolben schieben Lichtmaschine hin und her, wodurch Strom. Das Team Miller hielt einen kleinen Test, bei 4-5 Atmosphären; die Notwendigkeit einer zusätzlichen Finanzierung, um eine Prüfung unter Bedingungen, nah an der Venus.

Schutz von Schwefelsäure

Schützen Sie unsere Sonde von Schwefelsäure noch einfacher. Diese Lösung wurde getestet von unseren Landsleuten — und Sie haben die Ehre es zu benutzen in der Küche. Im Jahr 1985 die sowjetische Mission «Vega» durch die Venus auf dem Weg zum Kometen Halley. «Vega» brachte zwei der Kugel in die Atmosphäre der Venus, die schwammen in der Atmosphäre gerade auf einem Niveau, von dem wir sprechen, innerhalb von zwei Tagen. Die äußere Schicht dieser Kugeln war einfach Teflon. Teflon sorgt für absolute Sicherheitvon Schwefelsäure. Natürlich wird es nicht der einzige Schutzschicht, aber sicherlich das kleinste Problem.

In der Zukunft Schwefelsäure könnte brechen auf Wasser, Sauerstoff und Schwefel, und verwenden Sie für die Bedürfnisse der zukünftigen Kolonisten, die in der Lage sein, den Platz in den Wolken, Heißluftballons und fahren von dort aus, ähnlich Einwohnern des Himmels, landgestützte Roboter.

Wenn man über den Allgemeinen Erfolg der Lander zur Venus, auch eine Vielzahl anderer Probleme. Alle Geräte, die dort arbeiten, sensoren, Bohrer und atmosphärischer Sampler, muss erleben, die thermische Expansion aufgrund der Auswirkungen der extrem hohen Temperaturen. Dauerhafte neue Entwürfe benötigt werden, in vielen Fällen.

Studium der Venus erfordert, dass die NASA die Entwicklung neuer Technologien, aber Sie wird deutlich kleiner als auf dem mars. Wir wissen nicht viel über die Venus, weil ein großer Teil unserer Forschung der Venus wurden am Anfang der Raumfahrt. Unsere Technologie ist besser geworden, und wir haben seinen Blick zu den anderen Planeten, insbesondere zum mars. In den letzten Jahrzehnten auf dem mars besuchten ein Dutzend Sonden und Venus zum größten Teil ignoriert. Wir wissen nicht nur nichts darüber, wie entwickelte sich die Venus, sondern auch wie dick die Atmosphäre aus Kohlendioxid führte zu schweren Treibhauseffekt. Und es ist wichtig, angesichts der Tatsache, dass wir weiterhin fossile Brennstoffe zu verbrennen auf der Erde.