Proč je potřeba letět k Venuši

Jedna z našich nejbližších planet je v posledních desetiletích opuštěná. Mise, které ji navštívily, by se daly spočítat na prstech jedné ruky. Přitom by mohl být její výzkum velice užitečný. (délka blogu 8 min.) 

Let k Venuši vlastně není náročnější než let k Marsu. Dokonce i co se týká spojení s misemi u Venuše, čekají tu na vědce a techniky podobné potíže jako u marsovských misí. Planety obíhají kolem Slunce na různě vzdálených drahách a různými rychlostmi. Vzdálenější planety jsou pomalejší a bližší rychlejší. Proto oběhnou Slunce za různě dlouhou dobu. V praxi to pak znamená, že se občas planeta z pohledu Země “schová” za Slunce a s příslušnou misí se nedá komunikovat. 

To mimochodem znamená,

... že pokud vezmeme v úvahu průměrné vzdálenosti v průběhu roku, je naší nejbližší planetou ta, do které byste to nejspíš nikdy neřekli. Ale o tom až v dalším blogu… 

K navedení na příletovou dráhu sondy není potřeba více energie než pro Mars. Délka letu na Venuši je srovnatelná s letem na Mars. Proč tedy lidstvo Venuši opomíjí? 

Motivace 

Na Venuši nejspíše není život v takové podobě, jak ho známe na Zemi. Mise na tuto blízkou planetu by měla být tedy motivována něčím jiným než hledáním života. Nejlepší motivací bude nejspíše - pozemské klima. 

Je to právě Venuše se svou atmosférou, skládající se převážně z CO2, co vedlo některé odborníky k tezi, že se působením vyššího podílu CO2 naše atmosféra bude oteplovat. Má to ale jeden háček. Na lokální a celkovou teplotu zemského povrchu mají vliv nejen koncentrace CO2 a energie, kterou dostáváme ze Slunce ale také bioaktivita živé hmoty (rostliny, mořské mikroorganismy) a aktivita vody (moře a oceány, mraky). Jistě je tu ještě tisíc jiných faktorů, které ovšem jednoduchá vize o enormním vlivu stopového prvku CO2 … všechny ignoruje. 

Ať už člověk významnější roli CO2 pro naše klima odmítá nebo vyznává - jedno je jisté: je velice důležité zjistit, jak probíhal minulý vývoj planety, díky které CO2-teorie vznikla. 

Proč se Venuše vyvinula tak odlišně od Země?

Kdy dosáhla atmosféra Venuše svého současného stavu s vysokým tlakem a teplotami? 

Existovaly na Venuši kdysi oceány a kontinenty?

Jak moc jsou si Země a Venuše podobné svou evoluční historií?

Proč Venuše nemá magnetické pole - i když je podobně velká jako Země a měla by mít i podobné složení?

Mise s přistáním na Venuši

Přistání na planetě s tak hustou atmosférou, jakou má Venuše, je samo o sobě jednodušší než na Marsu. Tam potřebují sondy ablativní štíty, které shoří třením o atmosféru a zpomalí sondu z cestovní na přistávací rychlost. Poté musí dále zpomalovat pomocí padáků a nakonec ještě použít přistávací motory. 

Díky husté atmosféře na Venuši odpadá použití motorů. I bez nich přistane sonda podobnou rychlostí, s jakou  přistávají na Zemi kapsle z ISS. Vzhledem k jednoduššímu přistání tu také zatím žádná z misí nehavarovala. To se o Marsu říci nedá. Připomeňme si evropský přistávací modul Schiaparelli, Mars 6, Beagle 2 nebo třeba sondu Mars Polar Lander.

Sondy Veněra přistály rychlostí zhruba 30 km/h. To znamená, že jim poslední kilometr sestupu měl trvat přibližně 2 minuty. Za dvě minuty se toho dá vyfotografovat dost na to, abychom si mohli (navzdory špatné viditelnosti, která tu s největší pravděpodobností panuje) udělat dobrý obrázek o stavu povrchu planety. 

Od podobných fotografií samozřejmě nemůžeme očekávat, že budou stejně detailní jako při pořizování fotografií na Zemi. Ve výšce 1 km je horizont vzdálen přes 100 km. Dobrá viditelnost bude ale jen na kilometr. Proto také nejspíš nemá cenu fotografovat povrch z větší výšky (viz úvahy v minulém blogu). 

Bylo by jistě zajímavé, kdyby se podařilo na povrch Venuše umístit malý jednoduchý seismograf. Podobné zařízení donedávna pracovalo na Marsu a získalo cenné poznatky o struktuře nitra Rudé planety. Ještě lepší by bylo, kdyby se na povrch Venuše sneslo hned několik jednoduchých sond, které by zkoumaly seismické pohyby synchronizovaně. 

Ještě dříve, než dojde k podobným misím, by ale na orbitální dráze Venuše musela pracovat sonda, která bude schopna dlouhodobě přenášet signály z možných přistávacích modulů na Zemi. To by neměl být žádný složitý problém - vždyť podobná sonda už kolem Venuše kroužila. 

K výsadku malých a nepříliš komplikovaných landerů by mohlo docházet dokonce velice často - a jaksi mimochodem. Venuše je totiž jednou z planet, kterou využívají sondy, které míří do vzdálených částí Slunečního systému, k tzv. swing by manévrům. Při nich se díky gravitaci planety urychlí sonda při blízkém průletu na vyšší cestovní rychlost. Ve chvíli, kdy se k Venuši přibližuje, by mohla taková sonda vypustit malý lander, který pak samostatně přistane na planetárním povrchu a bude tu nějakou dobu zkoumat seismické pohyby nebo dokonce minerální složení hornin. 

Na orbitální sondě  by mohl být také umístěn infračervený spektrometr a magnetometr, který by zkoumal magnetické pole planety.  Radar s vysokým rozlišením by mohl znovu kartografovat povrch planety - tentokrát už velice přesně. 

Levitující mise

Přistávací sonda by mohla nést na palubě také malý balón, který bude po vypuštění levitovat v atmosféře Venuše. Nachází se tu oblast, ve které je teplota a tlak srovnatelný s hodnotami na Zemi. Ve výšce kolem 50 km dosahuje teplota přibližně 60 °C. Balóny, které se dokážou vznášet v pozemských podmínkách, by tu unesly dokonce více nákladu než na Zemi, atmosféra Venuše se totiž skládá převážně z CO2, který je těžší než vzduch. Vztlak takového balónu je na Venuši v této výšce přibližně dvakrát větší než na naší planetě při povrchu. 

Pokud by byl povrch zařízení chráněn proti změnám teploty a UV záření, mohly by takové levitující mise fungovat delší dobu - a zkoumat jevy v atmosféře Venuše. 

Pilotovaná mise

Mise s účastí živých lidí by byla největším problémem. Nejen kvůli celkově nezdravým podmínkám na povrchu planety. Na povrchu Venuše se totiž dobře přistává - ale o to hůře se odtud vzlétá. 

Důvodem je konstrukce našich spalovacích motorů. Pokud je vnější tlak stejně vysoký jako tlak ve spalovací komoře motoru - pak raketový pohon logicky přestane fungovat. 

Dnes existují sice také motory s tlakem ve spalovací komoře výrazně vyšším než 92 barů, které panují na povrchu Venuše. Zatím ale není možné udržet jejich palivo v kapalném stavu při teplotách, kterým by bylo vystaveno na povrchu planety.  

Vzlet z povrchu Venuše by se tedy musel konat díky jadernému pohonu. 

Jednodušší by bylo samozřejmě zanechat přistávání a koncentrovat se na mise, které budou zůstávat v atmosféře planety. Je ovšem otázkou, nakolik je potřeba při průzkumech atmosféry riskovat lidské životy - a jestli stejnou práci neodvedou automatické sondy lépe než lidé. Automaty nepotřebují kyslíkovou atmosféru ani zásoby jídla a pití. Kromě toho pracují nepřetržitě ve dne i v noci. Ale to už je něco, co rozhodnou šéfové misí, které proběhnou v (doufejme) nedaleké budoucnosti. 

Příště: Nejbližší planeta - uhodnete, která to je?