Ученые пытаются продлить срок существования будущих посадочных модулей на Венере

Отправка посадочного модуля на Венеру имеет несколько огромных инженерных проблем. Конечно, мы бы могли осуществить процесс входа космического аппарата в атмосферу, спуска и посадки, поскольку атмосфера Венеры настолько плотная, что посадочный модуль мягко опустился бы на ее поверхность, как камень опускается в воду.

Фото из открытых источников

Однако остальная часть проекта сопряжена с трудностями. Средняя температура на поверхности составляет 455 градусов по Цельсию, достаточно высокая, чтобы расплавить свинец. Смесь химических веществ, составляющих атмосферу, таких как серная кислота, вызывает коррозию большинства металлов. А сокрушительное атмосферное давление примерно эквивалентно нахождению на глубине 1500 метров под водой.

В этих экстремальных условиях окружающей среды металлы и электроника разрушаются. Поэтому несколько миссий посадочного модуля на Венере, которые добрались до поверхности, например, советские миссии «Венера», длились всего два часа или меньше. Будущие посадочные устройства или роверы должны будут обладать характеристиками, близкими к характеристикам супергероев, чтобы выжить на поверхности второй планеты от Солнца.

Но есть еще одна проблема, которая, возможно, близка к решению: создание батарей, которые могут работать достаточно долго в адских условиях Венеры, чтобы миссия посадочного модуля стоила затраченных усилий.

Ученые НАСА совместно с компанией Advanced Thermal Batteries, Inc. (ATB) создали первую батарею, которая продемонстрировала возможность работать при температурах Венеры в течение всего солнечного дня, который составляет примерно 120 земных дней.

Фото из открытых источников / Высокотемпературные батареи, адаптированные для поверхности Венеры / Advanced Thermal Batteries, Inc.

Аккумулятор основан на системах тепловых батарей с коротким сроком службы, используемых для питания интеллектуальных ракет. Аккумулятор содержит 17 отдельных элементов и использует специально разработанные химические и конструкционные материалы.

Пока данный аккумулятор все еще находится в разработке, но инженеры воодушевлены тем, что проведенные испытания показали, что эти типы батарей способны работать в суровых условиях, например, на Венере. Кроме того, этот передовой тип аккумуляторной технологии может обеспечить новое устройство хранения энергии для будущих исследований в суровых условиях по всей Солнечной системе.

«Эта недавняя демонстрация технологии батареи с улучшенной архитектурой и электрохимией с низким саморазрядом является огромным достижением, которое многие не считали возможным», - сказал инженер Кевин Вепасник из ATB.

Батареи, по-видимому, являются единственным решением для питания посадочного модуля на Венере. Солнечные панели нежизнеспособны из-за того, что уровень освещенности на поверхности сравним с пасмурным днем на Земле, а современные конструкции солнечных панелей не выдержат высокого давления на поверхности. Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) требует доставки источника тепла на поверхность Венеры, а поскольку управление теплом уже является серьезной проблемой миссии, этот метод не является хорошим вариантом.

Но на Венере тепловые батареи могут использовать окружающие атмосферные условия для нагрева специального высокотемпературного электролита. Кроме того, они могут оставаться работоспособными без использования теплоизоляции.

НАСА заявляет, что этот новый подход к созданию батарей продемонстрировал работу при высоких температурах в течение беспрецедентных периодов времени и закладывает основу для новых технологий создания батарей и для спускаемых аппаратов на Венеру.

Работа над новым типом тепловой батареи является частью текущей работы в Исследовательском центре Гленна НАСА по разработке небольшого посадочного модуля на Венере под названием Long-Lived In situ Solar System Explorer (LLISSE). Программа использует последние достижения в области высокотемпературных систем и новую концепцию операций, чтобы обеспечить операции на поверхности Венеры в течение 60 дней или дольше, пока посадочный модуль собирает научные данные и передает их на орбитальный аппарат Венеры.

Предполагается, что LLISSE будет весить около 10 кг и будет оснащен набором небольших датчиков для измерения ветра, яркости, температуры, давления и содержания ключевых химических компонентов атмосферы. LLISSE будет представлять собой полноценную систему с электроникой, коммуникациями и приборами - для работы всего этого потребуется аккумулятор.

ATB заявляет, что они ожидают, что полный прототип аккумуляторной системы будет представлен в течение следующих 18 месяцев.