ДТО «ПОЛИТЕХНИКА»
Планетоход для исследования Венеры
Ученые всех стран давно вынашивают планы возвращения на Венеру. Советский Союз первым запустил в 1961 году к этой планете зонд и в 1969 году — спускаемый аппарат. Всего СССР отправил туда 16 успешных миссий.
Венера похожа на Землю по размеру и массе. Скорее всего, у них общее происхождение, но что-то на раннем этапе эволюции пошло не так, резко изменив условия на поверхности, климат, атмосферу.
Несмотря на то, что было множество успешных полетов к Венере, основные вопросы о ее прошлом, об устройстве ее недр и атмосферы пока еще не получили ответа. Венеру называют «русская планета». Такое название дали много лет назад наши западные партнёры. Такое прозвище Венера получила и в зарубежных СМИ. Это потому, что за всю историю человечества, кроме Советского Союза, вторую планету Солнечной системы непосредственно на её поверхности никто и никогда не исследовал.
До сих пор неясно, почему Земля и Венера так сильно отличаются друг от друга. Ученым известно, что Земля и Венера образовывались в одинаковых условиях. Но почему — то получилось так, что на Земле комфортные условия для жизни, а на Венере «адские условия». Когда-то и Венера могла быть пригодной для жизни цветущей планетой с океанами, полноводными реками и климатом, напоминавшим земной тропический. Однако в результате какой-то катастрофы влага испарилась, обнажив высохшее океаническое дно, а все вокруг превратилось в пустыню. Температура на поверхности Венеры около 500 градусов.
В настоящий момент ни одна страна не может самостоятельно обеспечить полное исследование Венеры, которое возможно только при наличии мобильных средств на поверхности планеты. Использование только зондов и посадочных модулей не может обеспечить исследования планеты на большой площади.
В 2005 году после длительного перерыва у России появились планы по созданию долгоживущей космической станции «Венера-Д», способной проработать на поверхности Венеры, с учетом «адских» условий ее атмосферы и на поверхности, не меньше месяца. Это должен был быть проект России с использованием некоторых приборов НАСА. В 2018 году научно-производственное объединение (НПО) имени С.А. Лавочкина приступило к разработке проекта долгоживущей станции.
Главными элементами проекта должны были стать российский орбитальный аппарат с самыми современными российскими, японскими и американскими приборами и посадочный аппарат на Венеру с российскими и американскими приборами. Планировалось, что посадочный аппарат должен будет выдержать жесткие условия на этой планете в течение 2 месяцев. Внешне посадочный модуль очень похож на советские «Венеры», но внутри совершенно новый. Его задача — продержаться два-три часа, а за это время собрать образцы грунта и сразу же их проанализировать.
NASA предлагало включить в состав миссии одну или несколько малых долгоживущих американских станций, которые смогут прожить на поверхности Венеры до года. Это стало возможным потому, что инженеры НАСА разработали специальные электронные устройства способные выдерживать температуру до 500 градусов и не выходить из строя. Они разрабатывали их специально для «Венеры-Д» в Научно-исследовательском центре имени Джона Гленна в Кливленде. Одну из этих долгоживущих станций планировалось установить на посадочном аппарате, а несколько сбросить в разных точках Венеры для более полного исследования.
Обычная электроника может выдержать температуру не выше 250 градусов, а потом она теряет свои рабочие свойства. В 70-80 годы советские разработчики миссий «Венера» использовали сложные системы охлаждения, которые позволили аппаратам серии «Венера» продержаться несколько часов. Но для настоящих исследований требуются недели, а лучше месяцы и годы – и обычная электроника тут не подойдет.
Но в 2022 году совместное исследование Венеры было отменено из-за американских санкций. РОСКОСМОС принял решение о самостоятельном проведении исследований Венеры. В обновленный проект «Венера-Д» входят орбитальный аппарат и спускаемый аппарат. Внутри спускаемого аппарата будут находиться посадочный аппарат, который опуститься на поверхность Венеры, и аэростатный зонд, который будет плавать в атмосфере Венеры на высоте 50-55 км от поверхности.
Миссия «Венера-Д», разработкой которой занимаются в НПО имени С.А. Лавочкина, предполагает длительное исследование Венеры с использованием широкого спектра научной аппаратуры, которая будет установлена на орбитальный, атмосферные и посадочный аппараты. Исследования, проводимые комплексом «Венеры-Д», являются уникальными и не решаются другими заявленными на следующее десятилетие иностранными миссиями. Запуск станции планируется в 2029 году.
Актуальность исследования Венеры, объективная необходимость разработки для этого мобильного аппарата — венерохода, способного длительно проводить исследования на большой поверхности Венеры, определили выбор темы моего проекта «Планетоход для исследования Венеры».
Для достижения этой цели мне пришлось решать следующие задачи: по информационным источникам изучить информацию о ведущихся в настоящее время разработках венероходов, определить возможные источники энергии на борту планетохода для обеспечения длительной работы в течение не менее года, определить требования к планетоходу, который сможет работать в жестких условиях на поверхности Венеры.
Мои инновации. Изучив имеющуюся информацию, я составил перечень требований, которые необходимо учесть при проектировании венерохода:
1. Все конструктивные материалы венерохода должны выдерживать температуру не менее 500 градусов.
2. Все колеса аппарата должны быть ведущими для лучшей проходимости.
3. Так как сейчас разработаны специальные электронные устройства, способные выдерживать температуру до 500 градусов, то можно установить на венероходе без специальной термостойкой защиты:
антенну с высоким коэффициентом усиления, которая может направлять информацию к антенне на Земле;
панорамные и навигационные камеры.
4. Надежным источником энергии для венерохода может служить ветрогенератор горизонтального типа, ось которого расположена параллельно земле. Такие ветрогенераторы более мощные, чаще всего применяются на ветровых станциях.
Функциональные возможности модели:
1. Модель может двигаться вперед и назад, с помощью 4-х электроприводов.
2. Модель может поворачиваться влево и вправо с помощью 4-х электроприводов.
3. Лопасти ветрогенератора могут вращаться в любую сторону с помощью электропривода.
4. Видеокамера может вращаться в любую сторону с помощью электропривода.
5. Антенна может вращаться в любую сторону с помощью электропривода.
Модель выполнена из картона толщиной 1 мм, некоторые детали – в несколько слоев. Окрашена акриловыми красками. Модель имеет пульт управления.