В конце года специалисты научно-исследовательского центра NASA в Лэнгли выступили с предложением организовать пилотируемую миссию на Венеру. Да, на вторую от Солнца планету земного типа, на которой даже автономным спускаемым аппаратам редко удавалось продержаться дольше пары часов, если они вообще долетали до поверхности без повреждений.

Сейчас мы наблюдаем новый виток космической гонки. Россия, США, Евросоюз, Индия и Китай – все стремятся первыми организовать обитаемые научные станции за пределами земной орбиты. В первую очередь говорят о Луне и Марсе, но даже отправка космонавтов на естественный спутник Земли считается сложной и наукоёмкой задачей. В ней предъявляются высочайшие требования к экипировке и системам жизнеобеспечения, из-за чего для доставки всего трёх космонавтов уже не хватает мощности современных ракет-носителей.

Графическое представление миссии HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept). Изображение: NASA Langley Research Center.
Графическое представление миссии HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept). Изображение: NASA Langley Research Center.

Колонизация Марса и вовсе остаётся несбыточной мечтой на текущем уровне технического оснащения. Среди десятков государственных и частных проектов есть даже не предусматривающие возвращения экспедиции на Землю, но даже эти откровенно самоубийственные миссии пока не удаётся реализовать.

Долгий полёт требует больших запасов ресурсов и хорошей психологической подготовки. Космическая радиация представляет серьёзную угрозу ещё на пути к Красной планете. Отсутствие на ней пригодной для дыхания атмосферы и доступных источников воды резко снижает автономность группы и допустимую продолжительность вахты. Длительные задержки при связи с Землёй и переменная удалённость от неё (на 56 – 401 млн. км.) приводят к невозможности оперативно оказать даже консультативную помощь экспедиции, не говоря уже об экстренной доставке грузов.

Стыковка модулей на орбите Венеры перед спуском в атмосферу (изображение: nasa.gov).
Стыковка модулей на орбите Венеры перед спуском в атмосферу (изображение: nasa.gov).

Казалось бы, любая из перечисленных причин делает подобную миссию отчаянно абсурдной, но всё познаётся в сравнении. Сейчас представители NASA пытаются убедить конгрессменов и общественность в том, что агентству по силам отправить людей даже на Венеру. Мотивируют это просто – меньшими затратами.

Победителями в номинации «Road to Hell» могли бы стать Дейл Арни (Dale Arney) и Крис Джонс (Chris Jones) за разработку мисси HAVOC. В рамках её последнего этапа сотрудники NASA предлагают поместить в верхних слоях атмосферы Венеры пилотируемый летательный аппарат класса «легче воздуха». По виду и своей сути он напоминает дирижабль в стиле хайтек. Его масса составит почти 96 тонн, длина — 129 метров, а на верхней части разместятся солнечные панели общей площадью в 1044 квадратных метров.

Пилотируемый ЛА для изучения Венеры в рамках программы HAVOC (изображение: nasa.gov).
Пилотируемый ЛА для изучения Венеры в рамках программы HAVOC (изображение: nasa.gov).

Разумеется, перед отправкой людей запланирована новая серия исследований Венеры автоматическими аппаратами. Задача современных зондов NASA – найти в этом филиале ада наименее опасное место для длительного пребывания астронавтов и наиболее выгодную орбитальную позицию для дистанционного наблюдения.

Благодаря советской программе «Венера», ещё в конце шестидесятых стало известно, что сестра Земли обладает очень плотной атмосферой. Она простирается на высоту до двухсот пятидесяти километров, и её не даром называют бушующей – скорость ураганов в ней достигает пятисот километров в час, причём в каждом слое направление ветра может быть своё. Поэтому управляемый спуск и продолжительные горизонтальные полёты в таких условиях считаются исключительно сложными. Так ли это везде, или есть исключения – предстоит выяснить в ближайшие годы.

Атмосферный ЛА для исследований Венеры (изображение: nasa.gov).
Атмосферный ЛА для исследований Венеры (изображение: nasa.gov).

Также NASA необходимо узнать, какова прозрачность венерианской атмосферы на разной высоте. От этого зависят расчёты требуемой мощности энергетической установки на солнечных батареях. Впервые измерение освещённости на другой планете было выполнено АМС «Венера-8», но её фотометр был активирован уже после посадки.

Атмосфера Венеры хоть и состоит преимущественно из углекислого газа и азота, в ней постоянно формируются облака хлора и серной кислоты. На какую высоту они поднимаются и где преимущественно циркулируют – выяснят уже сами астронавты, проводя длительные наблюдения непосредственно на орбите Венеры в ходе второго этапа программы.

Общая схема пилотируемой миссии HAVOC (изображение: traqueur-stellaire.net).
Общая схема пилотируемой миссии HAVOC (изображение: traqueur-stellaire.net).

Первым искусственным объектом на поверхности Венеры стала советская АМС «Венера-3» (точнее – то, что от неё осталось после удара), но лишь четвёртый спускаемый аппарат передал данные о планете, продержавшись полтора часа. Если зонды и не разрушались давлением, температурными перепадами и ударами, это делала коррозия.

Из-за парникового эффекта температура Венеры достигает 475 °С. При давлении почти в сто раз выше земного, на поверхности получается отличная скороварка. Плотная газовая оболочка обладает большой теплоёмкостью и хорошо экранирует тепловые потери в ИК-диапазоне, поэтому ночная сторона планеты не успевает заметно остыть. В результате горячий приём на Венере обеспечен практически постоянно, однако в верхних слоях атмосферы условия ожидаются куда более мягкие. Уже на высоте в 50 км модель предсказывает привычное для Земли давление около 760 мм рт. ст. и температуру до 75 °С. Правда составлена эта модель по очень скупым данным.

Торможение в атмосфере Венеры и наполнение оболочки летательного аппарата (изображение: NASA).
Торможение в атмосфере Венеры и наполнение оболочки летательного аппарата (изображение: NASA).

Расчёты показывают, что при хорошей теплоизоляции капсулы и активном охлаждении внутри неё космонавты смогут работать несколько суток, но HAVOC каким-то образом предусматривает месячную вахту. Перед её началом на Венеру отправят уменьшенную вчетверо копию летательного аппарата. Её задача – продержаться максимально долго, собрать данные о колебаниях погодных условий и подтвердить (или опровергнуть) техническую возможность дальнейшего развития программы по сценарию пилотируемой миссии.

В случае успеха на Венеру отправится одноразовый модуль, в котором будет размещена капсула с астронавтами и пустая оболочка аэростата. При достижении заданной высоты модуль раскроется в атмосфере, и оболочка начнёт заполнятся газом. Капсула превратится в гондолу и продолжит полёт.

Один из самых опасных этапов миссии – первичное торможение в верхних слоях атмосферы Венеры. Оно выполняется при помощи парашютов, которым предстоит испытать колоссальную нагрузку: в течение семи минут тормозная система должна снизить скорость модуля с 7,2 км/с до 0,45 км/с.

Возвращение астронавтов миссии HAVOC планируется по той же схеме, что и запуск гиперзвуковых ракет.
Возвращение астронавтов миссии HAVOC планируется по той же схеме, что и запуск гиперзвуковых ракет.

Сейчас авторы программы делают ставку на более выгодные условия полёта. Минимальное расстояние от Земли до Венеры почти в полтора раза меньше, чем до Марса. Радиационный фон на Венере ниже, а солнечной энергии там можно получить гораздо больше. По окончании программы исследований капсула с астронавтами должна покинуть атмосферный летательный аппарат и доставить их на космический корабль, оставшийся у Венеры на низкой орбите. На нём они достигнут высокой околоземной орбиты, после чего на другой капсуле вернуться домой.