Специалисты лаборатории LEOX (Low Earth Orbit Facility) приступили к тестированию перспективных материалов, предназначенных для строительства аппарата EnVision. В рамках своей миссии он должен будет совершить серию погружений в атмосферу Венеры.
Миссия EnVision была одобрена ESA в 2021 году. Она предполагает строительство аппарата, предназначенного для изучения атмосферы и эндогенной активности Венеры, а также составление детальной карты ее поверхности. Его запуск запланирован на начало следующего десятилетия.
Особенность EnVision заключается в том, что после прибытия к Венере он будет находиться на весьма вытянутой орбите с апоцентром, лежащим на расстоянии в 250 тысяч км от ее поверхности. Для того, чтобы приступить к выполнению своей научной программы, аппарату потребуется снизить высоту до всего 500 км.
Проблема заключается в том, что использование для выполнения этой задачи двигателей потребует огромного количества топлива, которое значительно превосходит возможности ракеты-носителя Ariane 6. Поэтому, для уменьшения высоты орбиты EnVision инженеры задействуют метод аэродинамического торможения. Его суть заключается в использовании атмосферы планеты для изменения орбитальных параметров космического аппарата.
Говоря проще, EnVision будет периодически «нырять» в венерианскую атмосферу. Ее сопротивление будет постепенно уменьшать высоту аппарата без использования какого бы то ни было топлива. По расчетам специалистов, на то, чтобы выйти на рабочую орбиту, EnVision потребуется 16 месяцев.
У ESA уже есть некоторый опыт по использованию методики аэроторможения. Так, в конце своей миссии в 2014 году аппарат Venus Express совершил серию тестовых погружений в венерианскую атмосферу. А в 2017 году прибывший к Марсу аппарат TGO использовал аэроторможение, чтобы снизить высоту своей орбиты.
Однако аэроторможение у Венеры будет намного сложнее, чем у Марса — как из-за более высоких скоростей, так и намного большей плотности атмосферы. Также нужно принимать во внимание то, что EnVision будет находиться намного ближе к Солнцу и получать в два раза больше излучения, чем если бы он находился на околоземной орбите.
И, наконец, еще один критический фактор, способный повлиять на успех миссии — атомарный кислород, присутствующий в верхних слоях венерианской атмосферы (он образуется при распаде молекул кислорода под действием солнечного излучения). Он обладает весьма мощными эрозийными свойствами и с течением времени способен причинить ущерб покрытию космического аппарата.
Поэтому уже сейчас проектировщики миссии приступили к проверке на устойчивость перспективных материалов, которые планируется использовать при строительстве EnVision. Тесты проводятся в лаборатории LEOX, являющейся частью испытательного комплекса ESTEC. В их рамках, специалисты «обстреливают» атомами кислорода находящиеся в испытательной камере образцы. Интересно, что ранее похожую проверку прошел аппарат JUICE (считается, что в окрестностях Европы и Ганимеда тоже может присутствовать атомарный кислород).
Параллельно с бомбардировкой, перспективные материалы также подвергаются нагреву до температуры в 350°C. Расчеты показывают, что во время прохождений через атмосферу Венеры, некоторые элементы EnVision будут нагреваться до подобной температуры.
Во время тестов, специалисты LEOX изучают как структурную устойчивость материалов, так и проверяют их на изменение цвета, что тоже является важным фактором. Потемнение защитного покрытия приведет к тому, что EnVision будет сильнее нагреваться, что может нарушить его тепловой баланс.
На данный момент, инженеры все еще продолжают испытания различных компонентов, предназначенных для EnVision. Ожидается, что результаты тестов будут объявлены в конце года.
Оценили 2 человека
1 кармы