Китайские ученые разработали систему, которая позволит будущим зондам анализировать венерианский воздух и добывать из него топливо прямо на месте. Работа опубликована в журнале Planet.
Венера — одно из самых опасных для человека мест в Солнечной системе. Давление у поверхности в 90 раз выше земного, температура превышает 460 , а все небо затянуто облаками из серной кислоты. Любая аппаратура, попавшая туда, рискует выйти из строя за считанные часы. Поэтому исследователи из Китайской академии наук и Макаоского университета создали трехступенчатую систему защиты для приборов. Если конкретнее, два слоя пористой керамики плюс тефлоновая мембрана, тот же материал, что используется в антипригарных сковородках, задерживают кислотные частицы размером от 0,1 мкм с эффективностью выше 99,99%. Встроенный нагреватель периодически выжигает серные отложения, не давая фильтрам засориться во время долгих миссий.
За очисткой следует этап концентрирования газов. Фосфин, аммиак и сероводород присутствуют в атмосфере Венеры в ничтожных количествах, и поймать их напрямую крайне сложно. Установка сначала убирает углекислый газ — он составляет около 96% венерианского воздуха и мешает разглядеть все остальное, — а затем накапливает редкие примеси в специальном поглотителе, похожем на губку для молекул. Концентрация нужных веществ возрастает настолько, что их можно достоверно опознать.
Финальный этап — анализ с помощью лазера. В орбитальном режиме прибор совмещает солнечный свет с собственным лазерным лучом: там, где они накладываются, возникает слабое мерцание, частота которого выдает химический состав атмосферы. При спуске через облачный слой на высоте 40−70 км включается другой режим. Газ закачивается в камеру с почти идеальными зеркалами на стенках, луч отражается тысячи раз и суммарно проходит несколько км. Это многократно усиливает сигнал и позволяет разглядеть даже ничтожные примеси. В итоге ученые получают данные о редких разновидностях атомов водорода, азота и серы. По их соотношению можно понять, куда делась вода с Венеры миллиарды лет назад и происходят ли там сейчас вулканические извержения.
Параллельно та же установка может работать как добывающий модуль. CO₂ можно превратить в топливо с помощью электричества, воду — разложить током на кислород для дыхания и водород для двигателей, а соединения серы легко использовать как основу химического источника энергии. Это меняет саму логику межпланетных экспедиций: аппарат прилетает не с полным баком, а заправляется на месте.
Похожие задачи решают другие проекты. NASA готовит миссию DAVINCI — зонд спустится сквозь венерианские облака с лазерным спектрометром на борту. Европейское космическое агентство разрабатывает орбитальную миссию EnVision для детального картирования планеты. Стартап Rocket Lab совместно с MIT продвигает Venus Life Finder, компактный зонд для поиска органических молекул в облачном слое. Китайская разработка отличается тем, что объединяет фильтрацию, накопление газа и двухрежимный лазерный анализ в одном модуле, пригодном как для орбиты, так и для атмосферного зонда.
Авторы рассчитывают, что подход сработает за пределами Венеры, например, на Марсе, ледяной Европе и покрытом метановыми морями Титане. Туда тоже когда-нибудь полетят люди.
Ранее мы писали о том, как «сверхпушистая» планета озадачила астрономов.
