Istraživanje Venere - baloni u Venerinim oblacima

Letjelice "Vega" imaju svaka masu od oko pet tona. One su modificirane letjelice "Venera" novije generacije. Sastoje se od dva osnovna bloka - matičnog dijela i aparata za spuštanje na Veneru.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja1591


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao Ante Radonić, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 1, iz 1985-1986. godine.

U mjesecu lipnju (junu) ove godine napravljen je novi korak u neposrednom istraživanju površine i atmosfere nama susjednog planeta Venere. Ovom prilikom provedeni su i novi eksperimenti, kakvi se još nikad ranije nisu provodili na tom planetu. Riječ je o sovjetskom svemirskom programu "VEGA" koji je pripremljen u suradnji sa stručnjacima iz još osam zemalja. Naziv "VEGA" sadrži prva dva slova imena planeta Venere (VE) i prva dva slova imena kometa Halley na ruskom jeziku - Galley (GA). Prema tome, program obuhvaća dvije istovjetne letjelice čiji je prvi cilj planet Venera a zatim slijedi njihov let u susret Halleyevom kometu. Želja je da se sa istim letjelicama dostignu dva privlačna cilja, što je i s financijske strane vrlo ekonomično rješenje.

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 1, iz 1985/1986. godine.
Realizacija spomenutog programa praktično je počela 15. odnosno 21. prosinca (decembra) 1984. g. lansiranjem međuplanetarnih automatskih letjelica "VEGA-1" i "VEGA-2". Lansiranje je ostvareno pomoću najsnažnijih sovjetskih raketa-nosača u operativnoj upotrebi, poznatih pod imenom "Proton". To je trostepena raketa-nosač čiji prvi stupanj oko svog centralnog tijela ima još i šest buster-raketa na tekuće gorivo. Potisna sila rakete na startu iznosi oko 13.800.000 N (njutna). Ukupna visina rakete je 59,4 metra. U orbitu oko Zemlje može lansirati satelit mase 20 tona. Pomoću ovog tipa rakete dosad je prema Veneri lansirano deset međuplanetarnih letjelica (računajući i dvije "Vege"). Zanimljivo je da ranije nije bio objavljen snimak lansiranja ove rakete, a to je upravo sada učinjeno kod lansiranja letjelica tipa "Vega", s obzirom da je riječ o programu sa širokom međunarodnom suradnjom.

Letjelice "Vega" imaju svaka masu od oko pet tona. One su u stvari modificirani tip letjelice "Venera" novije generacije (koje se koriste od 1975. g.). Sastoje se od dva osnovna bloka - matičnog dijela i aparata za spuštanje na Veneru. Aparat za spuštanje, zajedno sa svojim sfernim aerodinamičkim oklopom, ima masu od oko 1.600 kg. Poslije šest mjeseci leta u putanji oko Sunca i oko 500 milijuna prevaljenih kilometara letjelice su stigle do svog prvog cilja. "Vega-1" stigla je u blizinu Venere 11. lipnja a "Vega-2" 15. lipnja ove godine.

Dva dana prije tih datuma uslijedilo je odvajanje aparata za spuštanje od matičnih dijelova letjelica. Nakon ovog razdvajanja matične letjelice su, paljenjem svog raketnog motora, ostvarile korekciju putanje. Bez te korekcije one bi se inače survale u atmosferu Venere jer bi slijedile putanju svog aparata za spuštanje. S druge strane pak, korekcija je trebala osigurati matičnim letjelicama pogodan položaj za primanje radio-signala s aparata za spuštanje, radi njihova pojačanja i emitiranja prema Zemlji. Matične letjelice projurile su tako pored Venere na udaljenosti od oko 24.500 km ("Vega-2") odnosno 39.000 km("Vega-1")od njene površine.

Ulazak u atmosferu

Aparati su uletjeli u atmosferu Venere na visini od 125 km i brzinom od preko 11 km u sekundi. Samo 35 sekundi kasnije, na visini od 86 km, otvara se pomoćni padobran. Nakon slijedećih 11 sekundi, na visini od 65 km, pomoću spomenutog padobrana odvaja se gornja polusfera sfernog oklopa aparata za spuštanje. Za tu gornju polusferu bila je pričvršćena sonda s balonom. Na visini od 61 kilometar sonda sa balonom odvaja se i započinje samostalno spuštanje na svom pomoćnom padobranu. Glavni padobran sonde otvoren je na 55 km visine. Jedan kilometar niže uslijedilo je napuhavanje balona helijem.

Aparat za spuštanje na Veneru postavlja se u zaštitni aerodinamički oklop.
Svaki balon ima promjer od 340 centimetara. Zatim je padobran, s pomoćnim mehanizmom za punjenje balona, odvojen od samog balona. Bilo je to na visini od 53 km. Balon se spustio do visine od 50 km kada je otkačen poseban balast. Poslije toga balon se "popeo" na svoju "radnu" visinu od 54 km na kojoj je nastavio let u atmosferi Venere. Na specijalnom užetu, 12 metara ispod balona, visi minijaturna gondola s instrumentima. Ona je visoka oko jedan metar i široka samo 13 centimetara, s ukupnom masom od 6,7 kilograma. Gondolu i balon projektirali su i izradili francuski stručnjaci. Tako se po prvi put balon ili aerostat našao u atmosferi jednog drugog planeta!

Jacques E. Balamont, glavni francuski stručnjak za ovaj dio programa, predložio je ovakav eksperiment s balonom za Veneru još 1967. g. On je rekao kako je atmosfera Marsa previše rijetka za korištenje balona, međutim, Saturnov mjesec Titan slijedeće je nebesko tijelo u čijoj bi se atmosferi mogli koristiti sondažni baloni. (Titan ima dovoljno gustu atmosferu). (Nije spomenuo kakve su mogućnosti za takve eksperimente u atmosferama Jupitera i Saturna, koje su vrlo turbulentne).

Dok se odvijala operacija automatskog "postavljanja" balona u atmosferi Venere, aparat za spuštanje na površinu, obavljao je istraživanja u oblačnom omotaču, spuštajući se na svom padobranu. Zatim je padobran odbačen kako bi aparat stigao do površine Venere prije nego što se previše ugrije u vrućoj atmosferi planeta. Za spuštanje mu je bila dovoljna aerodinamička kočnica nalik na izvrnuti kišobran. Za istraživanje atmosfere i površine Venere aparat za spuštanje imao je na raspolaganju svega nekoliko desetaka minuta. Za vrijeme spuštanja padobranom u oblačnom omotaču Venere, aparat je obavio istraživanja oblaka i atmosfere metodom aktivne spektrofotometrije.

Međuplanetarna letjelica "Vega" prigodom priprema za montiran je na raketu - nosač.
Novim tipom plinskog kromatografa "Sigma-3" obavljeno je istraživanje kemijskog sastava atmosfere i oblaka kao i elementarnog sastava aerosolnih čestica u oblacima. Poseban spektrometar određivao je veličinu i rasprostranjenost po visini aerosolnih čestica Pomoću aparature "Malahit" (maseni spektrometar sovjetsko-francuske proizvodnje) razdvajane su čestice oblačnog sloja prema njihovim veličinama i zatim je provođena analiza svake pojedine vrste. Drugi instrument određivao je sadržaj vodene pare u atmosferi.

Poslije slijetanja na površinu planeta, brzinom od oko 8 metara u sekundi, aparati za spuštanje obavili su kompleks znanstvenih istraživanja na površini. Pomoću specijalne bušilice probijen je površinski sloj Venerinog tla, a zatim je uzorak tla izvađen i ubačen u minijaturni laboratorij aparata radi analize i određivanja elementarnog sastava stijena na mjestu spuštanja. Pomoću jednog drugog uređaja izmjerena su fizičko-mehanička svojstva površinskog sloja.

Aparati za spuštanje uspješno su obavili kompleks istraživanja u atmosferi i na površini Venere. Oba aparata spustila su se na noćnoj strani Venere i to u ravni zvanoj Rusalka, jedan nešto sjevernije, a drugi nešto južnije od ekvatora. Poslije spuštanja aparat "Vege-1" funkcionirao je na površini Venere još 21 minutu. Na mjestu spuštanja "Vege-2" izmjerena je temperatura atmosfere od 725 K (452 stupnja Celzija) i    atmosferski pritisak 86 puta veći od atmosferskog pritiska na površini Zemlje. Uključujući ovaj najnoviji uspjeh, dosad je ukupno deset sovjetskih aparata obavljalo istraživanja na samoj površini planeta od 1970. g. do danas. Četiri od njih emitirali su na Zemlju panoramske snimke s mjesta spuštanja. Najnoviji aparati nisu bili opremljeni telefotometrima za snimanje površine. Međutim, ovaj put aparati su u atmosferu Venere dopremili sondažne balone čime je ostvaren principijelno novi eksperiment u proučavanju cirkulacije Venerine atmosfere i njenih meteoroloških parametara.

Baloni su jurili nad Venerom

Oba sondažna balona također su ostvarili uspješnu znanstvenu misiju. Za razliku od aparata za spuštanje, koji su mogli funkcionirati samo nekoliko desetaka minuta, zbog paklenskih uvjeta u donjoj atmosferi Venere, sondažni baloni mogli su funkcionirati znatno duže vrijeme. Oba balona, zapravo njihove gondole, emitirali su podatke u toku 46 sati poslije dolaska u atmosferu Venere. Bilo je to prvi put u povijesti istraživanja Venere da neki uređaji u njenoj atmosferi obavljaju istraživanja duže od dva i pol sata. Baloni su slali meteorološke izvještaje u toku dva Zemaljska dana!

Minijaturne gondole imale su instrumente za mjerenje vertikalne brzine vjetra, za mjerenje temperature, gustoće i pritiska oblačnog sloja, te instrumente za mjerenje osvijetljenosti i mjerenje svjetlosnih bljeskova. Na gornjem dijelu minijaturne gondole nalazila se mala antena, a na donjem dijelu bila je smještena baterija - izvor električne energije potrebne za rad sićušnih uređaja. U središnjem dijelu bio je smješten blok radio-sistema.

Balon "Vege-1" ušao je u Venerinu atmosferu u predjelu gdje je bila lokalna ponoć. Od tog mjesta balon je započeo svoje kretanje atmosferom u pravcu terminatora (sumračnice) i dnevne strane Venere. Naime, sav (sa Zemlje) vidljivi oblačni omotač Venere kreće se uraganskom brzinom od istoka na zapad. To su znanstvenici znali i ranije pa su točno planirali kretanje balona s noćne na dnevnu stranu Venere. Do danas nije poznato čime je izazvano takvo kretanje oblačnog sloja Venere. Međutim, shvaćanje mehanizma drugačijeg od Zemaljske cirkulacije atmosfere, moglo bi imati principijelni značaj i za saznanja o dugoperiodičnim varijacijama klime na Zemlji.

Prijem radio-signala s gondola balona, a također i određivanje njihovih koordinata i brzine premještanja u atmosferi, ostvaren je pomoću sovjetskih i međunarodnih sistema Zemaljskih radio-teleskopa. Ovo je bila značajna međunarodna akcija jer su u praćenje bili uključeni radio-teleskopi Evrope, Azije, Australije, Afrike, te Sjeverne i Južne Amerike. Vjerojatno nikada ranije toliko različitih radio-teleskopa nije pratilo let nekog svemirskog aparata, kao što je sada bio slučaj s prvim balonima u atmosferi Venere.

Balon za Veneru. Provjeravaju se instrumenti.
Čudesno je i to što je minijaturni radio-predajnik u gondolama radio-signale slao direktno na Zemlju. Radilo se o vrlo slabašnim signalima koji su se mogli na Zemlji "hvatati" samo pomoću velikih radio-teleskopa. Za prijem tih signala bio je angažiran i američki sistem "Deep Space Networks" sa svojim velikim antenama promjera 64 metra, koje se nalaze u Kaliforniji, Španjolskoj i Australiji. Radio-predajnik u gondolama radio je na frekvenciji od 1,67 GHz a imao je snagu od svega 2 watta.

On je svakih 30 ili 60 minuta emitirao znanstvene informacije na Zemlju. Svaka takva seansa emitiranja trajala je pet i pol minuta. Količina emitiranih informacija bila je 4 bita u sekundi. Svaka dva sata emitirao je posebne signale za praćenje sa Zemlje. U to vrijeme udaljenost između Zemlje i Venere iznosila je 102 milijuna kilometara, a signali su do Zemlje putovali blizu 6 minuta.

Na visini od 54 km, na kojoj su se kretali baloni, atmosferski pritisak iznosio je 60% pritiska koji vlada na površini Zemlje. Baloni, nošeni atmosferskim strujama, jurili su brzinom od 60 do 70 metara u sekundi u odnosu na površinu Venere. Dakle, jurili su ogromnom brzinom od preko 200 kilometara na sat. Pokazalo se da je atmosfera Venere vrlo turbulentna na tim visinama. Naime, balone su zračne struje dizale i spuštale za 200 do 300 metara. Brzina te vertikalne komponente kretanja dostizala je jedan metar u sekundi. Senzori na gondolama registrirali su i svjetlosne bljeskove. Njihovu prirodu tek treba proučiti. Naime, to bi mogle biti munje u atmosferi Venere, ili možda posljedice vulkanske aktivnosti.
Kada je završio svoje emitiranje, balon "Vege-1" nalazio se na dnevnoj strani Venere u oblasti gdje je po lokalnom vremenu bilo 8 sati ujutro (prema Zemaljskim pojmovima vremena). Balon "Vege-2" ušao je u atmosferu u području gdje je po lokalnom vremenu bilo 1 sat ujutro, a završio je emitiranje 46 sati kasnije u području na dnevnoj strani gdje je bilo 9 sati ujutro.

Nova saznanja

Prvi baloni u Venerinoj atmosferi uspješno su odigrali svoju ulogu. Leteći od noćne na dnevnu stranu Venere, oni su prevalili udaljenost od oko 10.000 kilometara! Mnoštvo dragocjenih podataka koje su skupili aparati za spuštanje i sondažni baloni, sada se analiziraju. No, već sad može se reći da su znanstvenici saznali mnogo novog o česticama oblačnog sloja, o njihovim dimenzijama, fizičkom stanju i kemijskom sastavu. Po prvi puta neposredno je registrirana sumporna kiselina u Venerinoj atmosferi. Sada treba utvrditi na kojim visinama oblačnoga sloja ona postoji. U atmosferi je registriran i sumporni dioksid i drugi plinovi. Od prije znamo da u Venerinoj atmosferi ima 96% ugljičnog dioksida, oko 2,5 do 4,5% dušika, oko 0,2% vodene pare te relativno malih količina sumpornog dioksida, kisika, argona, neona i helija. Svi dobiveni podaci omogućit će da se shvati bit kemijskih procesa koji se odigravaju na Veneri.

U susret Halleyevom kometu

Matične letjelice "Vega-1" i "Vega-2" nastavile su let u susret Halleyevom kometu kroz čiju će komu projuriti 6. odnosno 9. ožujka (marta) 1986. g. na daljini od 10.000 kilometara, odnosno 3.000 kilometara od njegove jezgre. Kako znamo, prema Halleyevom kometu letjet će ukupno šest međuplanetarnih letjelica: dvije sovjetske, dvije japanske, jedna zapadnoevropska i jedna američka.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!