On läinud kaua aega, kui keegi üritas maanduda Veenusele, mis on üks Päikesesüsteemi kõige ebasõbralikumaid planeete. See on kaetud väävelhappe pilvedega ja temperatuurid selle pinnal ulatuvad 460 kraadini ja õhurõhk on 90 korda kõrgem kui Maa oma. Plii, tsink ja tina on Veenusel vedel ning süsihappegaasi atmosfäär kaalub umbes sama palju kui meie kilomeetri sügavune ookean - see on piisav allveelaeva purustamiseks.
Kõigele vaatamata on meie aja jooksul hakanud planeet taas tähelepanu köitma: Jaapani Akatsuki missioon pääses 2015. aasta detsembris Veenuse orbiidile edukalt; 2020. aastatel toimuvad NASA ja ESA kavandatud uued missioonid. Isegi Venemaa kavatseb korrata oma väga edukaid Veenuse ja Vega missioone 70ndatel ja 80ndatel. Orbiidid osalevad kõikjal, kus uuritakse planeedi atmosfääri, magnetvälja ja geograafiat.
Planeedi tõeliseks mõistmiseks peate selle laskma. Moodulid saavad kontrollida õhu ja kivide keemilist koostist pinnal ning mõista, milline näeb välja planeedi sisemus. Venera-D-l oli maandumismoodul, kuid selle missioon ei ületanud kolme tundi. Eelmise pinna pinnal püsimise rekordi püstitas NSVL moodul Venera-13, mis maandus 1982. aastal. See kestis Veenuse toksilises ja söövitavas keskkonnas 127 minutit.
Pikemalt - vähemalt päeval - kestva sondi valmistamiseks on vaja vastupidavat elektroonikat, mis peab vastu kõrgetele temperatuuridele, või sondi jahutussüsteemi, mis on põhiliselt ahjus. Ta peab töötama ilma päikesepaneelideta, mis on igavese varjuga planeedil ebaefektiivsed. Patareid ei kesta kaua ega suuda piisavalt energiat toota.
Elektroonikast rääkides otsivad NASA teadlased arvutikiipide jaoks uusi materjale, mis töötaksid ka edaspidi kõrgel temperatuuril. "500 kraadi Celsiuse järgi mängureeglid muutuvad," ütleb NASA teadustehnik Gary Hunter. "Vajame teisi isolaatoreid ja muid kontakte … Peame uuesti leiutama, kuidas need vooluringid kokku panna."
Hunteri sõnul on probleem selles, et paljud materjalid käituvad kõrgetel temperatuuridel erinevalt. Näiteks räni on pooljuht ja kõrgel temperatuuril - umbes 300 kraadi - muutub see juhiks, mis on elektroonika jaoks vähem kasulik. Teine probleem on see, et isegi kui räni ahelad ise püsivad, on keeruline leida materjale ahelate vaheliste ühenduste jaoks, mis ei lakkaks töötamast Veenuse palavas atmosfääris.
Reklaamvideo:
Hunteri sõnul töötab NASA karbiididel põhineva ränielektroonika kallal, mis võib Veenuse pinnatemperatuuril kauem vastu pidada. Selle lähenemisviisi puuduseks on see, et sellised kiibid on nõrgemad kui tänapäevased arvutikiibid. NASA Veenuse uurimise analüüsigrupi 2014. aasta ettekande kohaselt on selline elektroonika võimsuses võrreldav 60ndate omaga. "Me ei kavatse Pentiume sinna viia," ütleb Hunter. Kuid väikese ajurünnaku korral võib piisata pildistamisest ja sondi andmete vastuvõtmisest ning selle orbiidile edasiarendamisest, keerukamasse orbitaalmoodulisse.
Teadlaste eesmärk on Hunteri sõnul panna elektroonika tööle tuhandeid tunde - elada vähemalt üks Veenuse päev, mis on Maast 117 korda pikem.
Elektrisüsteemide jaoks on Pennsylvania osariigi ülikool Timothy Miller ja Michael Paul teinud ettepaneku kasutada Stirlingi mootorit.
Stirlingi mootor käivitatakse töövedelikuga "külma" kambri sees (külm tähendab, et temperatuur on madalam, mitte päris külm). Kolb surub vedeliku kokku ja liigub teise kambrisse, kus seda kuumutatakse. Kuumutatud vedelik laieneb, liigutades teist kolbi, mis on esimesega ühendatud ratta või hoova abil. Teise kolvi liikumisel surub see vedeliku tagasi külma otsa, kus see jahtub, ja tsükkel algab uuesti. Kuni on olemas soojusallikas, töötab mootor edasi. Tänapäeval kasutatakse Stirlingi mootoreid jahutussüsteemides ja isegi allveelaevadel.
Tehnoloogia ise on eksisteerinud alates 1816. aastast, selle leiutas Šoti preester Robert Stirling. Miller ja Paul usuvad, et seda vana ideed saab kasutada tuleviku kosmoselaevade jaoks, ja kirjutasid sellest ajakirjas Acta Astronautica. NASA on juba esimesi katseid rahastanud.
Stirlingi mootor võib Milleri sõnul pakkuda piisavalt energiat elektroonika jahutamiseks ja tööriistadele elektrienergiat, et need kesta kauem kui akud. Töövedelik on kõige tõenäolisemalt heelium, kuna see edastab soojust tõhusamalt kui teised gaasid ja ei reageeri.
Kuid energia ei piirdu ainult: Stirlingi mootor vajab kütust. Miller ja tema meeskond asusid elama liitiumile, mis võib süsihappegaasi ja lämmastiku atmosfääris põleda. (Lämmastik moodustab Veenuse õhust 4%.) Liitium sulab ka 180 kraadi juures, muutes selle Veenuse jaoks tõhusaks vedelkütuseks.
Samal ajal väheneb kosmoseaparaadi kaal stardi ajal - selleks on vaja ainult liitiumit endaga kaasa võtta. Milleri uuringute kohaselt võiksid 50 kilogrammi koos jõuseadme ja kütusesüsteemiga sondi toita kaks päeva.
Mootor tuleb konfigureerida ühe kolvisüsteemina, ühel küljel külm ja teiselt poolt kuum; kolb lükkab vahelduvvoolugeneraatori edasi-tagasi, genereerides elektrit. Milleri meeskond viis läbi väikeseid katseid 4–5 atmosfääris; Veenuse lähedastes tingimustes testide läbiviimiseks on vaja lisaraha.
Lisaks ei reosta liitium keskkonda. Näib, et asustamata planeedil on see viimane asi, millele mõelda, kuid teadlastele selline lähenemine ei meeldi. Nad vajavad süsteemi, mis töötab võrdselt hästi ja puhtalt kõikides tingimustes, mitte ainult Veenuse korral.
Liitiumi põletamisel süsinikdioksiidi atmosfääris moodustub liitiumkarbonaat. Sellest järeldub, et atmosfääri uurivaid maanduri näitu ei kahjusta heitgaasid.
Kui teadlaste meeskonnal õnnestub näidata, et nende süsteem töötab 90 atmosfääri rõhul, on võimalik tõsiselt rääkida võimalikest lendudest Veenusele. Kui suudame näidata, et see töötab vähemalt nädala.
Veenus ja Maa on mitmes mõttes sarnased. Nende raadiused erinevad vaid paar protsenti ja Veenuse mass moodustab 81% kogu maast. Kui planeedid moodustusid, asusid nad Päikese udukogu naaberosades, seega on ka nende põhikoostis sarnane. Tehnoloogiad, mis võimaldavad meil luua pikaealise maanduri, võivad olla võtmeks mõistatuse lahendamisel, miks üks planeet sai eluks kodu ja teine põrgu haruks.
ILYA KHEL
