ВЕНЕРА: Изучение продолжаетсяПроект Венера-Д для комплексного исследования Венеры включен в Федеральную космическую программу России 2006 – 2015 год.
...
В разработке проекта участвуют НПО им. Лавочкина и учреждения Российской Академии наук: Институт космических исследований, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмита (НИР, 2010). Предполагается, что миссия будет включать посадочный аппарат, орбитальный аппарат и субспутник. В рамках миссии Венера-Д изучалась также концепция долгоживущего посадочного аппарата, но было признано нецелесообразно включение его в состав проекта на данном уровне доступной для использования в России техники. Рассматривалась возможность включения атмосферных зондов в проект Венера-Д, но они были также отложены до следующей миссии. Было решено упростить миссию, используя элементы уже готовых разработок: будет использован модернизированный для Венеры орбитальный аппарат проекта Фобос-Грунт, а также модернизированный посадочный аппарат, который НПО им. Лавочкина изготавливал для предыдущих венерианских миссий. Субспутник впервые будет применен для исследования Венеры, но он не является технологически сложным элементом. На всех элементах миссии будет установлен очень сложный современный комплекс научной аппаратуры.
Посадочный аппарат
Посадочному аппарату Венеры-Д предстоит совершить посадку на поверхность Венеры – впервые после более чем 30-летнего перерыва. Он будет изготовлен НПО им. Лавочкина с учетом огромного опыта прошлых лет. Экспериментам на посадочном аппарате предстоит решать одну из актуальнейших научных задач – проблему формирования и эволюции Венеры. На ПА будут установлены уникальные эксперименты для исследования элементного состава поверхности, минералогического состава, геологии, железосодержащих фаз и распределения железа по степеням окисления: Fe2+, Fe3+, Fe6+. Во время спуска в атмосфере будут произведены метеорологические измерения, а также измерения состава и изотопного состава атмосферы, включая содержание инертных газов и их изотопов, строения, микрофизики и химии облаков, электромагнитных излучений.
В состав экспериментов планируется включить современные эффективные приборы, такие как: активный гамма и нейтронный спектрометр, атомно-эмиссионный спектрометр, Мессбауэровский спектрометр, телевизионный комплекс - для исследования поверхности с разрешением до 0.2 мм; хромато-масс-спектрометр и грунтозаборное устройство, метео-комплекс, оптический спектрометр - для изучения поверхности и атмосферы; многоканальный диодно-лазерный спектрометр, нефелометр и счетчик частиц, волновой комплекс – для исследования атмосферы. К новым приборам, использующим методы, которые никогда ранее не применялись для исследования Венеры, относятся, прежде всего, миниатюризованный атомно-эмиссионный спектрометр LIPS и миниатюризированный Мессбауэровский спектрометр MIMOS2A, нацеленные на исследование поверхности, а также многоканальный диодно-лазерный спектрометр MTDL для анализа вертикального распределения состава и изотопов легких элементов.
Поверхность Венеры молодая, возраст большей части поверхности не превышает 700 млн. лет. Согласно измерениям на спускаемых аппаратах Венера 8, 9, 10, 13, 14, Вега 1, 2, а также анализу радарных изображений поверхности КА Венера 15, 16 и Магеллана установлено, что на преобладающей части поверхности планеты находятся базальтовые лавы и продукты их тектонической переработки. Поэтому в качестве места посадки выбираются такие места, где предполагается найти участки поверхности небазальтового состава. Это – тессеры, наиболее древние участки поверхности Венеры, возможно, сформировавшиеся в условиях, отличных от современной геотектонической и климатической обстановки.
Орбитальный аппарат
Орбитальный аппарат - это модернизированный для Венеры аппарат, созданный ранее для проекта Фобос - Грунт. Предполагается, что он будет работать на суточной полярной орбите. Научная нагрузка – это, прежде всего, комплекс спектрометров, от ультрафиолетовой области и до миллиметрового диапазона, которые дают возможность исследовать атмосферу от поверхности до 160 км высоты, а также поверхность на ночной стороне Венеры в области спектра ~1 мкм. Комплекс научной аппаратуры включает новые приборы, такие, как УФ гиперспектрометр - для решения проблемы природы «неизвестного» УФ-поглотителя и миллиметровый радиометр для мониторинга термического строения нижней атмосферы и состава серосодержащих составляющих; ИК – фурье-спектрометр, ключевой прибор для понимания механизма суперротации атмосферы (прибор установлен на Венере Экспресс, но не работает из-за отказа сканера); а также модернизированные эксперименты, которые работают успешно на Венере Экспресс или работали на советских миссиях.. Это относится к гиперспектрометру VIRTIS, эксперименту по солнечным и звездным просвечиваниям, к широкоугольной камере с фильтрами от УФ до ближнего ИК-диапазона (Венера Экспресс), и к эксперименту по двухчастотному радиопросвечиванию (Венера-15, 16). Комплекс приборов для изучения околопланетного пространства включает магнитометр, а также ряд приборов для исследования ионосферы, околопланетной плазмы и солнечного ветра. Комплекс научной аппаратуры на орбитере и научные задачи поставлены с учетом опыта работы миссии Венера-Экспресс
Субспутник
За всю историю исследований других планет одновременные измерения плазмы и магнитного поля на двух или нескольких аппаратах не проводились. Опыт исследований земной магнитосферы позволяет надеяться на то, что постановка плазменных экспериментов на двух (нескольких) аппаратах позволит:
впервые получить одновременные измерения в области солнечного ветра и магнитосферы Венеры
исследовать динамику областей магнитосферы Венеры, в первую очередь – области ударной волны, ионопаузы и плазменного слоя;
изучить волновые процессы в магнитосфере в ее характерных границах;
исследовать отклик ионосферы и процессов в магнитном шлейфе Венеры на межпланетные возмущения;
исследовать зависимость скорости диссипации атмосферы Венеры в зависимости от условий в межпланетной среде.
Магнитосфера Венеры, при отсутствии у планеты собственного сильного магнитного поля, представляет собой тип «наведенной» магнитосферы, и формируется при прямом взаимодействии солнечного ветра с ионосферой/атмосферой планеты, что принципиально отличает ее от земного аналога. Постановка плазменного эксперимента на двух (нескольких) спутниках в окрестности Венеры позволит впервые исследовать физические процессы в «наведенной» магнитосфере при одновременном мониторинге условий в солнечном ветре, а также разделить пространственные и временные вариации плазмы, электрических и магнитных полей в ней, что затруднительно в случае измерений на одном космическом аппарате. Выбор орбиты субспутника находится на стадии обсуждения.
Таким образом, комплексное исследование Венеры, ее поверхности, атмосферы и окружающей плазмы, планируемые в рамках проекта Венера Д, позволит значительно продвинуть наши представления об этой планете и о причинах ее наблюдаемых особенностей, а также о процессах, которые ответственны за столь различную эволюцию планет земной группы, включая нашу Землю.
Проект Венера-Д будет осуществлен с широким международным участием. Основные иностранные участники – страны западной Европы. Китай также приглашен участвовать в проекте.