Сравнительный анализ перспективных технических средств исследования атмосферы Венеры

Язык труда и переводы:
УДК:
629.787
Дата публикации:
03 января 2023, 14:15
Категория:
Секция 09. Космонавтика и устойчивое развитие общества (концепции, проблемы, решения)
Аннотация:
Рассмотрено направление по исследованию планеты Венера, которое спустя несколько десятилетий вновь вернулось в повестку космической деятельности России. В ходе работы был проведен сравнительный анализ и возможность исследования Венеры с помощью аппаратов, находящихся в облачном слое планеты, таких как: аэростатный зонд и управляемый аэростат. Проанализированы возможности использования некоторых перспективных предложений: мультироторный летательный аппарат, дрейфующий атмосферный зонд «ветролет» и роторный летательный аппарат вертикального взлета и посадки с органами управления.
Ключевые слова:
Венера, мультироторный летательный аппарат, техническое средство, вертолет, аэростатный зонд, роторный летательный аппарат
Основной текст труда

Сегодня исследование Венеры — одно из важнейших направлений в области изучения космоса. Связано это с тем, что она очень схожа по некоторым своим параметрам с нашей планетой, поэтому ее часто зовут «сестрой» Земли. Важность исследования Венеры заключается в возможности ответить на многие вопросы касательно будущего и нашей планеты: была ли на Венере жизнь, если да — то куда она делась; какие события стали причиной создания столь неблагоприятных условий на планете и т. д.

Используемые для исследования Венеры аппараты сильно отличаются друг от друга по целевым задачам и конструкции: одни предназначены для изучения планеты с орбиты, другие нужны для непосредственного анализа грунта Венеры, третьи — атмосферные аппараты — для получения сведений о планете с относительно близкого к поверхности расстояния, но с возможностью быстро изменять свое местоположение. Такие аппараты перемещаются в облачном слое планеты, именно о них и пойдет речь.

Для осуществления заданной цели существует несколько перспективных технических средств.

Аэростатные зонды

Данные аппараты перемещаются вместе с воздушным потоком. Было установлено, что в верхних слоях атмосферы скорость ветра 120–130 м/с, однако сама планета вращается вокруг своей оси значительно медленнее. Легкий аппарат, летая в зоне быстрого ветра, мог объяснить, как такое явление возникает, или хотя бы собрать о нем больше информации [1].

Управляемый аэростат

Данное техническое средство очень похоже на аэростатный зонд, но имеет важное отличие — возможность вертикального маневрирования с помощью воздушных винтов небольшой тяги и массы, с энергоснабжением от солнечных батарей. Маневрирование управляемого аэростата по вертикали расширит зону сбора данных [1].

Мультироторные летательные аппараты

Предполагается, что такие аппараты будут построены по схеме мультикоптера. Использование мультироторных ЛА (МРЛА) для исследования Венеры имеет ряд преимуществ, по сравнению с использованием классических аэростатных зондов. Например, используя МРЛА, открывается возможность точной корректировки траектории полета ЛА и полной его управляемости. Эта важная особенность позволяет собирать необходимые данные в определенных регионах планеты, практически невзирая на возмущающие факторы [2].

Ветролет (дрейфующий зонд)

Устройство представляет собой дрейфующий зонд. Предназначен для проведения исследований в процессе дрейфа в атмосфере планеты. Данный аппарат состоит из 2-х частей: блока аппаратуры и парашюта-крыла, обеспечивающего дрейф в воздушных потоках. Использование такого аппарата весьма удешевляет аппарат, за счет использования для передвижения только движение воздушных потоков в атмосфере [1, 3].

Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с органами управления

Данный роторный аппарат напоминает по внешнему виду «торпеду», но имеет на своей продольной оси два управляющих винта, а на задней части — хвост с рулями. Такой тип устройства позволяет легко маневрировать в атмосфере планеты, имеет очень хорошие аэродинамические свойства и позволяет совершать вертикальный взлет и посадку, что открывает много возможностей при исследовании не только атмосферы, но и поверхности планеты [4].

Таким образом, в исследовании был проведен сравнительный анализ различных перспективных технических средств изучения атмосферы планеты Венера, в результате которого были выявлены конструктивные особенности этих устройств, описаны схемы функционирования и алгоритмы реализации эксперимента, а также выработаны критерии для сравнения и выделены преимущества и недостатки этих систем.

Литература
  1. Хмель Д.С., Воронцов В.А. Использование атмосферных зондов для исследования планеты Венера. Проблемы и будущее российской науки и техники. Матер. 54-х науч. чтений памяти К.Э. Циолковского: сб. тез. докл. Калуга, Политоп, 2019, с. 332–333.
  2. Яценко М.Ю., Семисорин Е.В. К вопросу динамики мультироторного летательного аппарата для исследования Венеры: спуск в атмосфере. Гагаринские чтения-2022. XLVIII Междунар. молодежная науч. конф.: сб. тез. докл. Москва, Перо, 2022, с. 356–357.
  3. Воронцов В.А., Крайнов А.М., Мартынов М.Б., Пичхадзе К.М., Хартов В.В. Предложения по расширению программы исследования Венеры с учетом опыта проектных разработок НПО им. С.А. Лавочкина. Труды МАИ, 2012, вып. 52, 13 с.
  4. Хмель Д.С. Способ полета в расширенном диапазоне скоростей на винтах с управлением вектором силы. Патент № 2371354 Российская Федерация, 2007.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.