Аэростат для изучения Венеры с системой активного управления дрейфом
Направление: космические технологии
Интерактивная модель

🌍 Атмосфера Венеры

Перетаскивайте оранжевый маркер вверх-вниз, чтобы исследовать разные слои атмосферы

100 км
70 км
55 км
45 км
0 км
️ Облачный слой (45–70 км)
Рабочая зона (53–56 км)
📍 Высота
55
км
Над поверхностью Венеры
️ Температура
30
°C
Близка к земной!
💨 Давление
0.53
бар
≈0.52 атм (половина земного)
📊 Плотность
0.92
кг/м³
Подъёмная сила гелия
⚡ Статус
Оптимально
Идеальные условия для работы аэростата
💡 Перетащите маркер или кликните по шкале
Актуальность

Почему Венера — следующая цель человечества

Венера — ближайшая к Земле планета с парадоксальной эволюцией. Её изучение критически важно для понимания климата, геологии и возможности жизни.

🌍

Параллельная эволюция

Сравнимое с Землёй количество CO₂, но в совершенно иных формах. Ключ к пониманию климатических катастроф и устойчивости атмосферы.

📖 Wikipedia →
🔥

Парниковый эффект

Колоссальный механизм, превративший планету в ад с T=467°C. Уникальная природная лаборатория для земной климатологии.

📖 Wikipedia →
🌋

Вулканизм и сейсмика

Признаки активной геологии есть, магнитного поля — нет. Загадка внутреннего устройства планеты без тектоники плит.

📖 Wikipedia →
💨

Суперротация

Атмосфера движется в 60 раз быстрее самой планеты. Физический феномен без полного теоретического объяснения.

📖 Wikipedia →
☁️

УФ-поглотитель

Неизвестное вещество в облаках поглощает ультрафиолет. Возможно — биомаркер или ключ к химии атмосферы.

📄 Nature →
🌊

Был ли океан?

Существовала ли на Венере вода — а значит, и условия для жизни? Ответ может быть в изотопном составе атмосферы.

📖 Wikipedia →
Обоснование выбора

Почему именно аэростат?

Сравнение условий на поверхности Венеры и в облачном слое показывает преимущества аэростатной платформы

🔥
Поверхность Венеры
Температура 467°C
Давление 93 атм
Рекорд Венера-13 127 мин
Экстремальные условия не позволяют создать долгоживущий аппарат. Электроника выходит из строя за считанные часы.
🎈
Высота 55 км (аэростат)
Температура 30°C
Давление 1 атм
Возможное время работы недели/месяцы
Условия близки к земным! Можно использовать стандартную электронику и обеспечить длительное существование.
Преимущества аэростата
⏱️
Длительное существование
В отличие от посадочных аппаратов (рекорд 127 минут), аэростат может работать недели и месяцы, собирая данные в динамике.
📏
Вертикальный профиль
Активное управление высотой позволяет получать не только горизонтальный, но и вертикальный профиль измерений атмосферы.
⚙️
Упрощение конструкции
При 30°C и 1 атм можно использовать стандартную земную электронику без сложной термозащиты и герметизации.
🧭
Меридиональные маневры
Благодаря вертикальному сдвигу ветра появляется возможность перемещаться по широте, исследуя разные регионы.
🌪️ Схема ветров на Венере
Схема суперротации атмосферы Венеры
Суперротация атмосферы (нажмите для увеличения)
Вертикальный сдвиг ветра
Вертикальный сдвиг ветра по высоте (нажмите для увеличения)
×
История и перспективы

Аналоги: от «Веги» до наших дней

СССР · 1985 Вега

Вега-1 и Вега-2

📅 1985 год · Международная миссия
46-48 ч
Время работы
53-55 км
Высота дрейфа
11 500 км
Пройдено
3.4 м
Диаметр

Первый в мире успешный запуск аэростатов в атмосфере Венеры. Два аэростата передавали данные о температуре, давлении и скорости ветра.

Россия · 2029+ Венера-Д

Венера-Д

📅 Планируется на 2029-2031 · ИКИ РАН
20-30 сут
Время работы
54-56 км
Высота дрейфа
1 кг
Нагрузка
Постоянная
Высота

Перспективная российская миссия с посадочным аппаратом и аэростатным зондом. Изучение химического состава атмосферы и вулканической активности.

США · Концепт VAMP

VAMP

📅 Концепт · Northrop Grumman
Несколько мес
Время работы
52-68 км
Высота дрейфа
Изменяемая
Высота
550 кг
Масса

Venus Atmospheric Maneuverable Platform — беспилотный летательный аппарат с изменяемой высотой дрейфа для долговременных исследований.

Теоретическая база

Математическая модель движения

Схема математической модели и сил, действующих на аэростат
Математическая модель аэростата
Математическая модель аэростата
Учет силы Архимеда, аэродинамического сопротивления и вертикальных ветровых потоков при расчете траектории дрейфа.
📊 Высота дрейфа от времени
Вывод: Выход на стабильную высоту ~56 км за ~33 минуты
🌡️ Температура (По данным VIRA)
Рабочая зона: 45-70 км, T от +30°C до -30°C
💨 Давление (По данным VIRA)
На 55 км: давление ≈ 0.53 бар (в 2 раза ниже земного)
📈 Плотность (По данным VIRA)
На 55 км: плотность ≈ 0.92 кг/м³

Допущения модели

  • Условия внутри шара совпадают с наружными
  • Постоянный объём шара
  • Учитывается скорость вертикальных ветров (w)
  • Оболочка описывается уравнением Лапласа для тонкостенных оболочек
Конструкция

Модули гондолы в 3D

Аккумуляторный модуль
8× Li-ion 18650, два преобразователя напряжения (5В/12В), датчики тока.
6000 мАч16.8 В620 г
Модуль датчиков
STM32F103, BMP390, MPU6050, CC1101, SD-логгер. Мозг системы. ESP32 + камера OV2640
STM32 BMP390 CC1101
Модуль фазового перехода
Герметичный инертный стеклянный корпус объёмом 300 мл с нихромовым нагревателем и ТЭНом 24 В. Подогрев рабочего тела создаёт дополнительную подъёмную силу за счёт изменения плотности.
Объём 300 мл ТЭН 24 В + нихром Подъёмная сила 2.2 Н Энергия 86.3 Вт·ч
Модуль пропеллера
Пропеллер 7", ESC 50A, редуктор, мотор, маховик. Вертикальная тяга для точной регулировки высоты.
Пропеллер 7" ESC 50A 4 Н тяга 80 Вт·ч/км
Модуль компрессора
Компрессор, 2 магнитных клапана, 3 реле, датчик давления, баллон, малый шар.
Давление 10 барБаллон 5 литров750 гр
Сборка целиком
Все юниты. Гондола с фазовым переходом и компрессор с пропеллером рядом.
КомпрессорФазовый переходПропеллерДатчикиАккумуляторный модуль

💡 Вращайте модели мышью. Колесико — приближение.

Интерактивный конструктор

Изучи гондолу

Базовая конфигурация (всегда)
🔋
Аккумулятор
8×18650, 16.8 В
📡
Датчики + Камера + акселерометр
STM32, BMP390, OV2640, ESP32, MPU360
Выберите 1 модуль управления
♨️
Фазовый переход
Оптимальный выбор
🚁
Пропеллер
Высокая тяга
🗜️
Компрессор
Точная регулировка
ДАТЧИКИ + КАМЕРА АКБ 16.8В 8× Li-ion 18650 (620 г) ФАЗ. ПЕРЕХОД ♨️ 300 мл, ТЭН 24В
Фазовый переход
Активная сборка
Оптимальная конфигурация. Герметичный стеклянный корпус с ТЭНом создает дополнительную подъемную силу без подвижных частей.
Видео испытаний

Испытания и тесты

Видеозаписи испытаний систем управления дрейфом: фазовый переход, пропеллер и компрессор

Фазовый переход
🔥 Фазовый переход

Испытания системы фазового перехода

Нагрев рабочего тела в стеклянном корпусе. Измерение подъёмной силы и энергопотребления.

Откроется в новой вкладке VK
Пропеллер
🌀 Пропеллер

Испытания пропеллерной установки

Замер тяги пропеллера 7″ с мотором и ESC 50A. Проверка стабильности работы.

Откроется в новой вкладке VK
Пропеллер
💨 Компрессор

Испытания компрессора

Проверка работоспособности и герметичности системы.

Откроется в новой вкладке VK
Пропеллер
Испытание метода с пропеллером

Испытания пропеллерной установки в полной сборке

Проверка стабильности работы.

Откроется в новой вкладке VK

Наша команда

Наведите на точки на общем фото, чтобы узнать о вкладе каждого участника в проект аэростата.

Команда проекта
АТ
ДД
ДН
ДФ
ТМ
Имя
Роль
Описание
Ключевые задачи:
    Анисия Тарасова
    Анисия Тарасова
    Инженер-исследователь
    Задачи: Расчёты фазовых переходов воды, планирование работ проекта, анализ различных рабочих тел для системы управления дрейфом, проектирование системы фазовых переходов.
    Даниэль Делиев
    Даниэль Делиев
    Инженер-конструктор
    Задачи: Расчёты компрессорной системы, проектирование рабочих схем, разработка системы герметизации и клапанов.
    Данил Новиков
    Данил Новиков
    Инженер-программист
    Задачи: Аналитический обзор существующих аналогов, создание математической модели параметров атмосферы Венеры.
    Дмитрий Фомин
    Инженер-конструктор
    Задачи: Расчёты и проектирование системы с пропеллером, подбор двигательной установки и ESC, аэродинамические расчёты.
    Тимофей Маслак
    Тимофей Маслак
    Инженер-конструктор
    Задачи: Разработка 3D-модели модульной конструкции гондолы, оптимизация компоновки и массы юнитов.
    Наставники проекта

    Опытные специалисты

    Команда наставников, которая помогает нам на каждом этапе — от расчётов и моделирования до сборки и испытаний

    Матюхин Андрей Андреевич
    Матюхин Андрей Андреевич
    Руководитель команды
    Ведёт проект от идеи до реализации. Отвечает за математическое моделирование, расчёты и общую инженерную стратегию.
    Руководство Инженер Моделист Расчёты Мат. моделирование
    Слоква Алексей Викторович
    Слоква Алексей Викторович
    Инженер-электронщик
    Отвечает за программное обеспечение бортовых систем, радиосвязь и электронику. Помогает с прошивкой микроконтроллеров и настройкой радиоканала.
    Программист Радиосвязь Электроника
    Кривоносов Олег
    Кривоносов Олег
    Инженер-конструктор
    Специалист по 3D-моделированию и физическому моделированию систем. Помогает с инженерными расчётами конструкции и прототипированием.
    Инженер 3D-моделист Физ. моделирование
    Фокин Валерий Алексеевич
    Фокин Валерий Алексеевич
    Инженер-конструктор
    Отвечает за 3D-моделирование и аддитивное производство. Помогает с подготовкой моделей к печати и изготовлением деталей на 3D-принтере.
    Инженер 3D-моделист 3D-печать
    Выгодополучатели проекта

    Институт космических
    исследований РАН

    Ведущий научный центр России в области исследования космического пространства, планетологии и разработки космических миссий. Единственный институт в РФ с опытом создания аэростатных зондов для атмосферы Венеры.

    1965
    Год основания
    1200+
    Сотрудников
    50+
    Космических миссий
    1985
    Успешный запуск
    аэростатов «Вега»

    Сейчас действительно начинается второй этап исследования Венеры в стратегическом смысле... только Россия с учётом советского опыта запускает посадочный аппарат, с которого будет сброшено в атмосфере несколько аэростатных зондов. Устойчивость земной атмосферы, земного климата на протяжении миллиардов лет в приемлемой для жизни форме – уникальное явление. Мы хотим знать, насколько наша система устойчива, в том числе относительно тех воздействий, которые мы сами же и производим. В этом и есть наша новизна.

    А.А. Петрукович
    Директор ИКИ РАН
    Источник: Коммерсантъ, 2024

    Наши контакты