Профессор и выпускник МАИ предложили концепцию исследования Венеры с помощью дронов

В конце 2020-х годов Роскосмос планирует осуществить запуск межпланетной автоматической станции «Венера-Д». Как анонсировалось ранее, первая со времён СССР миссия к Венере станет частью новой российской программы по всестороннему изучению второй от Солнца планеты. На начальном этапе предполагается провести исследования поверхности, атмосферы, окружающей плазмы и внутреннего строения Венеры.

Столь масштабный проект требует прорывных технических решений, и один из вариантов — использование в реализации поставленных задач беспилотных аппаратов. Управляемые дроны способны получать данные о венерианской атмосфере и облачном слое на разных высотах, «зависать» над исследуемой областью, забирать образцы грунта и др.

Свою концепцию исследования планеты с помощью дронов предлагают профессор кафедры 601 «Космические системы и ракетостроение» МАИ, участник ряда венерианских проектов, стоявший у истоков проекта «Венера-Д», Виктор Воронцов и выпускник института № 6 «Аэрокосмический» Михаил Яценко. Недавно авторы представили работу, посвящённую возможному использованию беспилотных аппаратов для контактного исследования Венеры, на 45-х Академических научных чтениях имени С. П. Королёва.

В качестве инструмента сбора данных о соседней планете Михаил Яценко и Виктор Воронцов предлагают использовать винтовой мультироторный летательный аппарат (МРЛА) вертикального взлёта и посадки. Он будет относительно лёгким — до 15 кг — и сможет поднимать в качестве полезного груза до 60 % собственного веса. Небольшие габаритные размеры позволят вписать его в проектируемые венерианские космические аппараты.

"Венерианское направление сегодня вернулось в космическую повестку нашей страны. Рассматривается возможность включения поэтапной программы исследования планеты в Федеральную космическую программу России, — рассказывает Михаил Яценко. — Мы предлагаем расширить схему эксперимента по контактному изучению атмосферы и поверхности планеты с помощью нового оригинального технического средства, способного функционировать на определённых эшелонах высот, где значения температуры, давления и плотности атмосферы близки к земным". 

Разместить один или несколько МРЛА можно в спускаемом аппарате сферической формы типа «Вега» диаметром 2,4 метра. Советские спускаемые аппараты «Вега-1» и «Вега-2» успешно совершили посадку на поверхность Венеры в 1985 году. Каждый из аппаратов был оснащён аэростатным зондом. Отделившись на заданной высоте, зонды передали на Землю уникальную информацию об атмосфере нашей космической соседки. Мультироторные летательные аппараты могут стать современным дополнением к аэростатным зондам, имеющим ряд существенных преимуществ.

"Конструкция аппарата типа «Вега» позволяет доставить в атмосферу Венеры до семи мультироторных летательных аппаратов одновременно, — объясняет Михаил. — Это даёт возможность выстраивать совершенно иную, комплексную схему эксперимента: производить сбор данных в разных точках, замерять сейсмическую активность в тех или иных областях и выполнять другие исследования. При этом важнейшими качествами таких аппаратов являются их управляемость и взаимозаменяемость". 

В ходе работ авторами проекта в первом приближении была разработана компоновка перспективного спускаемого аппарата. Были показаны зоны размещения мультироторных аппаратов, а также оценены размеры этих зон и массово-габаритные параметры МРЛА. Кроме этого, представлены варианты запуска МРЛА с учётом схемы движения спускаемого аппарата.

На следующих этапах планируется провести углублённые расчёты, уточнить компоновочную схему, обосновать выбор материалов для изготовления элементов мультироторного аппарата, рассмотреть вопросы работы узлов трения в венерианских условиях.

Помимо этого, будет проработан перечень научных приборов для оснащения аппарата. В число задач «венерианских дронов» могут входить измерение температуры, давления, тепловых потоков, скорости ветра; анализ строения, состава и микрофизических параметров облаков, а также химического состава атмосферы и др. При этом в качестве полезного груза могут использоваться камеры для фото- и видеосъёмки; заборники газа и газоанализаторы для исследования атмосферы; пенетраторы для изучения грунта и прочая исследовательская аппаратура.

После решения этих задач планируется создать опытный образец.

"Сроки воплощения нашего проекта напрямую зависят от того, когда будет разработана и принята новая программа изучения Венеры, поскольку предлагаемое техническое средство должно «встроиться» в перспективный венерианский космический аппарат, — говорит выпускник МАИ. — Фундаментальное и планомерное исследование Венеры требует увеличения количества венерианских миссий, использования более совершенной аппаратуры, разработки новейших технических средств, удовлетворяющих запросам современной науки. Поэтому данное направление работы будет развиваться и, возможно, откроет в будущем большие перспективы для исследований не только Венеры, но и других планет".