Методы, приборы и результаты исследования метеорологических параметров атмосферы Венеры и Марса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Липатов, Александр Николаевич

• Липатов, Александр Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Липатов, Александр Николаевич

Введение.

Глава 1. Методы измерения температуры и давления атмосферы Венеры.

1.1 Постановка задачи и определение граничных условий для измерения метеорологических параметров.

1.2 Выбор метода измерений температуры и давления по физическому принципу.

1.3 Формирование паметров физической модели чувствительных элементов датчиков температуры и давления.

1.3.1 Чувствительный элемент датчика температуры.

1.3.2 Чувствительный элемент датчика давления.

1.3.3 Характеристики чувствительного элемента температурного датчика проволочного типа.

1.3.4 Характеристики чувствительного элемента температурного датчика пленочного типа.

1.3.5 Характеристики чувствительного элемента датчика давления мембранного типа

Глава 2. Исследование атмосферы Венеры в миссии "Вега": распределение температуры и давления по высоте, поле скорости ветра (горизонтальные и вертикальные компоненты).

2.1 Общие характеристики миссии "Вега".

2.2 Метеокомплекс спускаемого аппарата миссии "Вега"

2.3 Метеокомплекс аэростатного зонда миссии "Вега".

Глава 3. Калибровка датчиков

3.1 Калибровка датчиков температуры.

3.2 Калибровка датчика давления.

3.3 Калибровка датчика вертикальной скорости ветра.

3.4 Калибровка оптического датчика освещенности.

Глава 4. Результаты исследований атмосферы Венеры.

4.1 Результаты, полученные метеокомплексом на спускаемом аппарате "Вега" и их анализ.

4.2 Результаты, полученные метеокомполексами аэростатных зондов миссии

Вега" и их анализ.

Глава 5. Разработка приборов и датчиков в миссиях Венера15-16, Фобос,

Марс-96, Mars-Sureyor-Program-98, Met-Net.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы, приборы и результаты исследования метеорологических параметров атмосферы Венеры и Марса»

Диссертационная работа посвящена исследованию физических параметров атмосферы Венеры и Марса с помощью метеокомплексов (метеорологические приборы, интегрированные в единый комплекс) и малых зондов (включающих метеокомплексы и другие взаимосвязанные с метеорологией приборы), устанавливаемых на космические аппараты.

Изучение Венеры и других планет, близких к Земле по своим свойствам, является базисной задачей в понимании природы процессов, происходящих в нашей Солнечной системе. Понимая сегодняшние процессы, происходящие на планетах, мы можем лучше описать их прошлое и заглянуть в будущее. Эти знания важны в первую очередь для сравнительной планетологии планет. Почему одна планета такая, а другие иные, на какой стадии эволюции началось это отличие или каждая планета имела свою индивидуальную историю рождения и развития. Еще совсем недавно мы очень мало знали о других планетах. Только вторая половина двадцатого века в корне изменила ситуацию. Человечество, наконец, проникло в космос и стало исследовать эти планеты космическими аппаратами. До этого момента Венера, закрытая плотными облаками, считалась планетой, похожей на Землю. Теперь мы знаем, что имеется много отличий, и можем попытаться понять их природу. Наиболее похожие на Землю планеты - это Марс и Венера. Марс близок по основным характеристикам: наклону плоскости экватора, длительности суток и ряду атмосферных процессов (сезонные явления, температурные условия, наличие аэрозольной компоненты в атмосфере). Характеристики Венеры близки к земным по массе, размеру и общему тепловому балансу. Но, конечно, эти планеты имеют большие принципиальные отличия своих характеристик от земных. Например, средняя температура на Марсе существенно ниже Земной, а у Венеры она значительно выше. Марс имеет сильно разреженную атмосферу, а Венера - очень плотную. Химический состав также сильно отличается. На Земле основной компонент - азот и кислород, а на Марсе и Венере - углекислый газ. История измерения температуры поверхности Венеры началась в 60-х годах с радиозондирования с Земли в диапазоне сантиметровых волн, для которых атмосфера прозрачна. Уже тогда удалось оценить температуру у поверхности в 400°С. Но данных о давлении на поверхности отсутствовали. Только с помощью космических аппаратов — "Маринера-2", "Венера-7,8"- удалось более точно определить эти параметры. Эти измерения принесли важную информацию (высокое давление атмосферы у поверхности - до 90 атм.; высокая температура - от 730 до 740 К , огромная по земным масштабам скорость вращения атмосферы - от 0 у поверхности до 140 м/сек в верхней атмосфере, позднее названная суперротацией; избыток первичных инертных газов; малое содержание воды; мощный парниковый эффект; отсутствие магнитного поля у планеты и т.д.).

Исследования Венеры и Марса проводились как с орбиты (методами дистанционного зондирования), так и с помощью спускаемых аппаратов (контактными методами). Оба метода измерения дополняли друг друга и давали более полную информацию о процессах на планетах. При исследовании атмосферы Венеры применение дистанционных методов не всегда приемлемо из-за непрозрачности для зондирующих электромагнитных волн плотного облачного слоя (например, для ИК-спектрометрии). Поэтому контактные методы всегда оставались актуальными. Первый этап исследования начинался в 60-х годах и активно продолжался до середины 80-х. К настоящему времени всего к Венере успешно слетали 15 советских космических аппаратов (различные аппараты «Венера» и два аппарата «Вега»), 7 американских ("Пионер-Венера", "Маринеры") и 1 аппарат европейской миссии ("Венера-Экспрес"). Последовательность проведения этих исследований представлена в работах (Мороз В.И., Хантрес В.Т., Шевалев И.Л., 2002; Huntress W.H., Moroz V.l., Shevalev I.L., 2002). По результатам миссии Пионер-Венера была построена модель средней атмосферы "Venus

International reference Atmosphere" (VIRA), опубликованная в 1985 году в журнале "Advances in Space research" (Kliore A, Moroz V.l. Keating G., 1985). Последнее исследование Венеры советским аппаратами было осуществлено в миссии "Вега". Далее последовали исследования Марса и его спутника. При создании модели глобальной циркуляции марсианской атмосферы часто используют модели общей циркуляции, которые позволяют сформировать базу температурных профилей, например Европейская модель EMGCM (Forget et al., 1999; Lewis et al., 1999) и др.). Для изучения процессов атмосферы Марса необходимо учитывать влияние пыли и конденсационных облаков из водяного льда и углекислоты. Благодаря слабой атмосфере радиационный эффект может выхолаживать ее за счет излучения или нагревать в результате экранирования ИК излучения из нижних слоев. Не решена задача осаждения в зимний сезон 1/3 атмосферы в области полярной шапки. К сожалению, марсианские миссии, проводимые российскими космическими аппаратами оказались неудачными. Тем не менее, американские миссии продолжали исследовать Марс: MGS, Mars Odyssey, роверы Spirit и Opportunity, MRO, к которым добавилась европейская миссия "Марс-Экспресс".

Одной из основных задач на сегодняшний день является создание глобальной модели циркуляции атмосферы. Для решения этой задачи необходимо иметь как можно больше экспериментальных данных о профилях температуры и давления и полей скорости атмосферных масс. Естественно, что от объема информации зависит достоверность модели. Если для Земли такая модель существует, то для Венеры она только рождается.

Как ранее было сказано, первые исследования Венеры проводились в 60 годах с помощью наземных наблюдений (Мороз В.И., Хантрес В.Т., Шевалев И.Л., 2002; Huntress W.H., Moroz V.l., Shevalev I.L., 2003). К 80 годам были получены основные сведения о поверхности Венеры и ее атмосфере. Был обнаружен неизвестный УФ-поглотитель (Pollack et al.,

1979,1980; Zasova et al.,1981), который обеспечивает поглощение 70% энергии в атмосфере на высотах от 55 до 100км. Начато исследование суперротации, которая, возможно, возникает в результате солнечных термических приливов (Pollack et al., 1979,1980; Zasova et al.,1981; Esposito et al., 1997; Krasnopolsky et. al.,1989, 2006). Получена информация о химическом составе атмосферы (В.Г.Гельман, В.Г.Золотухин, Б.В.Казаков, и др., 1979) и других ее параметрах.

Тем не менее, оставалось множество белых пятен, к которым прибавились вопросы в результате предыдущих исследований. В 80-х годах эти исследования были продолжены. Но с 90-х годов наступил большой перерыв в исследовании Венеры, практически по настоящее время. Только в 2006 г. исследования были продолжены на европейском аппарате "Венера-Экспрес". Перерыв в исследовании не пропал даром, так как необходимо было осмыслить накопившийся материал и сформулировать цели дальнейшего исследования. Рассмотрим подробней атмосферу Венеру.

Атмосферу Венеры условно можно разделить на мезосферу, среднюю атмосферу и нижнюю. В построенной модели атмосферы информация о термической структуре мезосферы основывалась на акселерометрических экспериментах на "Венерах- 8, 11-14" (Авдуевский и др. 1979,1983; Avduevsky et al., 1983; Черемухина и др., 1974), и экспериментах по радиопросвечиванию на КА "Пионер-Венера" (Kliore and Patel, 1980, 1982; Kliore 1985, Kliore et al., 1985), "Венерах-9, 10, 15, 16" (Yakovlev et al., 1987a,b, 1991) и "Магеллане" (Jenkins et al, 1994; Hinson&Jenkins, 1995), кроме того, по наблюдениям с ИК-картирующим радиометром на КА "Пионер-Венера" (Taylor et al., 1980, 1983; Schofield, Taylor , 1982, 1983).

Изучение средней атмосферы базировалось в основном на спектрометрических измерениях (Moroz et al., 1986; Эртель и др., 1984, 1985; Oertel et al., 1987, 1989) и измерениях контактным методом на спускаемых аппаратах (Seiff А., et al. 1980, Marov M.Ya., et al., 1980,

Ragent В., Blamont J., 1980). Изучение нижней атмосферы проводилось в основном контактным методом на спускаемых аппаратах и радиозондироваем. На основе перечисленной выше информации, в рамках Международной Референтной Модели Атмосферы Венеры VIRA (Kliore et al., 1985; Seiff et al., 1980, 1983, 1985), была построена температурная модель средней атмосферы для пяти широтных зон.

Хочется отметить, что к моменту проведения миссии "Вега" на советских и американских аппаратах задача не была выполнена в полном объеме либо из-за большой погрешности (на советских аппаратах "Венера"), либо из-за отсутствия измерений на высотах ниже 10 км (у американских аппаратов "Пионер-Венера"). Как позднее оказалось, модель имела хорошее совпадение с полученными данными на "Веге", но также были и серьезные расхождения. Для подтверждения или корректировки f построенной модели необходимо было получить полный вертикальный профиль температуры и давления с высокой точностью. Поэтому проведение экспериментов по измерению температуры и давления и других параметров на спускаемом аппарате и зондах оставалось актуальным. Решать эти задачи нужно было в комплексе для чего, до начала экспериментов, были проведены исследования по отработке, отбору и проверке необходимых датчиков. Были рассмотрены различные методы измерения и выбраны наиболее подходящие для решения данных задач. Можно сказать, что большой объем предварительных исследований, испытаний был залогом успешного проведения эксперимента, а реальный эксперимент подтвердил правильность выбранных решений и дал уникальную информацию об атмосфере планеты.

Данная диссертация основана на экспериментах, проведенных на спускаемом аппарате, плавающих зондах в атмосфере Венеры. В диссертации также представлены результаты предыдущей миссии "Венера-15,16" и развитие этих разработок в последующих миссиях: "Фобос", "Марс-96", Mars-Sureyor-Program-98, Met-Net.

Методы исследования

Эксперименты на спускаемом аппарате и плавающих зондах основаны на контактных методах измерения. Дистанционный метод использовался только на аэростатном зонде в эксперименте по измерению плотности аэрозоля. Контактный метод особенно эффективен при изучении Венеры, где очень плотная атмосфера и нижние слои недоступны большинству дистанционных методов. Хочется особенно подчеркнуть, что впервые в космических исследованиях в качестве измерительного инструмента контактного метода применялся плавающий зонд. Для земных исследований атмосферы - это ординарный инструмент, но для атмосферы Венеры - это была пионерская работа. Для зондов различных миссий был разработан комплекс аппаратуры, направленный на изучение атмосферы Венеры и Марса по основным параметрам: температуре, давлению, вариациям скорости ветра, меридиональной скорости движения аэростата, измерению излучения поверхности в полосе около 1 мкм и плотности аэрозоля вдоль всей трассы полета. Помимо этого были разработаны методики измерения этих параметров, произведен расчет влияния физических параметров окружающей среды на точность измерения, рассчитаны допустимые граничные условия полета аэростатного зонда в течение всего срока существования.

Цель настоящей работы

• Разработка и создание метеокомплексов для проведения измерений давления, температуры, вариаций скорости ветра, вариаций плотности аэрозоля и инфракрасного излучения на спускаемом аппарате и аэростатных зондах в миссии "Вега".

• Разработка и создание малых зондов для проведения измерений основных метеорологических и сопутствующих параметров в миссиях

Фобос", "Марс-96", Mars-Surveyor-Program-98, Met-Net, направленных на исследование атмосферы Марса и его спутника Фобоса.

• Создание программного обеспечения (ПО) для обработки полученных экспериментальных данных.

• Получение экспериментальных данных по вертикальным и долготным профилям температуры, давления, вариаций плотности аэрозоля, вертикальной и меридиональной скорости ветра и инфракрасного излучения поверхности в атмосфере Венеры и Марса.

• Обработка и анализ информации, полученной с приборов во время натурного эксперимента в миссии "Вега".

Новизна работы

Проведение научных исследований на других планетах всегда было уникально и индивидуально по своей сути. В миссии "Вега" после многих попыток был получен полный вертикальный профиль температуры и давления атмосферы Венеры с высокой (не менее 1К) точностью и осуществлен первый в мире эксперимент по исследованию атмосферы другой планеты с помощью аэростатов.

Были проведены длительные исследования на высоте дрейфа аэростата 53.54 км динамики атмосферы по измерению температуры, давления, вертикальной и горизонтальной компонент скорости ветра, вариаций плотности аэрозоля и измерение уровня излучения поверхности планеты вдоль трассы полета в ближнем инфракрасном диапазоне (в окне прозрачности около 1 мкм).

В результате получены долготные профили и другая информация по основным параметром атмосферы в экваториальной зоне.

Научная и практическая ценность.

Впервые в миссии "Вега" получены с повышенной точностью полные вертикальные профили температуры, давления атмосферы Венеры начиная с высоты 64 км и до поверхности. Впервые проведены измерения температуры, давления, вертикальной компоненты скорости ветра и излучения поверхности Венеры в инфракрасном диапазоне во время двухсуточного полета аэростатов на высоте 53.54 км в экваториальной зоне северного и южного полушарий. Созданы научные комплексы, включающие приборы, методику и программное обеспечение для широкого применения в исследовании планет солнечной системы. Применение аэростатных зондов в миссии "Вега" обеспечило продолжительные измерения (нескольких суток) в атмосфере планеты с целью постоянного слежения за ее циркуляцией. Применение нескольких плавающих зондов позволит получить поля скоростей зонального термического ветра и турбулентные коэффициенты диссипации и переноса энергии, трения в атмосфере. Такие исследования позволят создать более полную глобальную модель циркуляции. На сегодняшний день в план работ Российского космического агентства по исследованию планет солнечной системы включены миссии по изучению Венеры и Марса, позволяющие провести все вышеуказанные исследования с помощью спускаемых и плавающих зондов. Проведенная работа может быть использована в будущих исследованиях Венеры и Марса, а также для земных метеорологических исследований.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались на семинарах по Физике планет в ИКИ РАН, а также на международных конференциях: Генеральных Ассамблеях COSPAR (начиная с 1992 г.), сессиях Европейского Геофизического Союза EGU, Департамента Планетных Наук Американского Астрономического общества DPS AAS, Европейских планетных конгрессах Europlanet и на многих других совещаниях.

Всего по теме публикации опубликовано более 40 работ. Список 20 наиболее важных из них приведен в конце автореферата.

Положения выносимые на защиту:

1. Разработаны приборы и методики для измерения температуры, давления, пульсаций температуры, плотности аэрозольной компоненты, вертикальной и зональной скорости ветра и излучения поверхности в диапазоне 1 мкм. Проведена калибровка приборов метеокомплексов, показавшая правильность принятых технических решений и методик.

2. Создана база данных по профилям температуры, давления и пульсаций температуры, плотности аэрозольной компоненты, вертикальной и зональной скорости ветра и излучения поверхности в диапазоне 1 мкм атмосферы Венеры, полученная в результате проведенного натурного эксперимента на спускаемом аппарате (Метеокомплекса-СА) и аэростатного зонда (Метекомплекса-АЗ) в миссии "Вега".

3. Проведены обработка и научный анализ данных метеокомплекса спускаемого аппарата в миссии "Вега", на основе которых получены следующие научные результаты:

- обнаружена инверсия в средней атмосфере планеты на высоте 58.63 км, подтверждающая данные предыдущих дистанционных измерений;

- впервые обнаружены изотермические слои в средней атмосфере Венеры на высотах от 37 до 54 км;

- впервые обнаружена изотермия в приповерхностном слое Венеры;

- выявлена разность температур в 0,3.0,7 К между температурой поверхности и температурой нижнего (приповерхностного) слоя атмосферы Венеры;

- обнаружена зона статической неустойчивости атмосферы на высотах 2. .4 км и подтверждены, прямым методом, данные о зонах статической неустойчивости на высотах 18.20 и 49.55 км;

4. Проведены обработка и научный анализ данных метеокомплекса аэростатного зонда в миссии "Вега", на основе которых получены следующие научные результаты:

- впервые получена мелкомасштабная термическая структура облачного слоя на высотах 50.54 км;

- обнаруженная корреляция температуры и давления термической структуры в облачном слое близка к адиабатической;

- впервые обнаружена разность температур в 6,5К при одинаковом давлении для атмосферных масс полета двух зондов;

- измеренная турбулентность подтверждает существование в атмосфере на данной высоте как мелкомасштабной, так и крупномасштабной турбулентности;

- обнаруженные средние значения вертикальной скорости ветра превышают полученные ранее для этих высот;

- впервые обнаружена корреляция вертикальной скорости ветра и высоты рельефа поверхности;

- обнаружено тепловое излучение поверхности на длине волны 1 мкм в окне прозрачности атмосферы Венеры;

- обнаружена корреляция изменения величины плотности аэрозоля с нисходящими потоками и увеличением температуры;

- измеренные вариации плотности аэрозоля оказались незначительными и составляют величину 20% от среднего значения;

- отсутствует грозовая активность в облачных слоях на высотах 50.54 км и ниже в течение длительного периода времени (46 ч).

5. Разработаны прибор "Фурье-спектрометр" и методика для исследования атмосферы Венеры дистанционным методом (ИК-спектроскопия) миссии "Венера-15,16". Правильность технических решений подтверждена калибровкой прибора и полученными результатами.

6. Создана база данных по спектрам инфракрасного диапазона для высот от 55 до 100 км, полученных с фурье-спектрометра в миссии "Венеры

-15,16". На основе данных "Венеры-15,16" и "Веги" была усовершенствована Международная Референтная Модель Атмосферы Венеры - VIRA: построена модель средней атмосферы, зависящая от местного времени, VIRA-2 (Мороз В.И., Засова JI.B. и др.).

7. Разработаны приборы и методики долгоживущей автономной станции (ДАС) миссии "Фобос". Проведена калибровка приборов автономной станции.

8. Разработаны приборы и методики малой автономной станции (MAC) миссии "Марс- 96". Проведена калибровка приборов малой автономной станции.

9. Разработаны приборы лидар Lidar и датчик давления ДД для миссии Mars-Surveyor-Program-98 и проведены калибровки приборов.

Личный вклад автора состоит в его участии на всех этапах работы от постановки задачи до анализа результатов. Все результаты диссертационной работы являются актуальными, представляют научную ценность и получены при решающем вкладе автора.

Содержание работы

Работа состоит из пяти глав, введения и заключения. Полный объем диссертации 140 страниц.

В главе 1 рассматриваются методы и физические принципы измерения метеорологических параметров, их выбор для проведения экспериментов. Изучается современный рынок датчиков для решения аналогичных задач. Проводится выбор различных типов чувствительных элементов для решения поставленной задачи и определяются их характеристики. Приводятся результаты выбора алгоритмов измерения метеорологических параметров.

В главе 2 приведено краткое описание миссии "Вега", разработанных для нее метеокомплексов, рассмотрены основные характеристики и их режимы работ. Большое место уделяется проблеме размещения датчиков на спускаемом аппарате и аэростатном зонде, репрезентативности измерений метеорологических параметров. Рассмотрены проблемы обеспечения высокоточных измерений и методы их решения. Уделяется место проблемам конструкции и окружающим условиям работы во время проведения реального эксперимента.

Калибровке датчиков посвящена глава 3, где рассмотрены результаты проведенной работы по предполетным калибровкам, а также приведены таблицы ошибок этих калибровок.

Глава 4 является важнейшей по содержанию. В ней приведены результаты измерений, проведенных в атмосфере Венеры во время реального эксперимента на спускаемом аппарате и аэростатном зонде. В миссии "Вега" были запущены два идентичных космических аппарата, на которых располагалось в общей сложности четыре метеокомплекса. Один метеокомплекс был поврежден во время сборки космического аппарата и вышел из строя. Но оставшиеся три отработали практически без замечаний. Впервые с момента продолжительных исследований планеты Венеры российскими и американскими аппаратами были получены полные профили температуры и давления, давшие неожиданные и важные результаты.

Аэростаты впервые дали возможность прямого наблюдения за движением воздушных масс в атмосфере Венеры. Высота полета аэростатов 53.54 км была выбрана внутри конвективной зоны, где более отчетливо может проявляться действие механизмов, поддерживающих быстрое вращение атмосферы (суперротация). После ввода аэростаты перемещались потоком на запад. Полет аэростатов не проходил на равновесной высоте, время от времени они совершали вертикальные перемещения на несколько километров в результате действия значительных вертикальных нисходящих потоков. В связи с этим измерения температуры и давления содержат интересную информацию о структуре атмосферы Венеры на уровнях между 50.54 км. Результаты этих данных дают правильное понимание о сложной динамике атмосферы. В главе 5 приведены примеры дальнейшего использования элементов метеокомплексов, устанавливаемых на малых зондах и их развитие в последующих миссиях СССР/России и США. Кратко рассмотрена разработка и результаты эксперимента "Фурье-спектрометр" для миссии "Венера-15,16", после которой была осуществлена миссия "Вега"-основа этой диссертации. Так же приведена информация о разработанных зондах и их приборных комплексах для миссий "Фобос", 'Марс-96", Polar-Lander-98 и Met-Net, последовавших за "Вегой". В главе представлены основные направления развития методики исследования атмосфер планет, как расширились принципы работы приборов, улучшились методики измерения для повышения научной эффективности от комплексов. Снижение габаритно-массовых и энергетических характеристик зондов, а также повышение их автономности и интеллектуальности позволяет применять малые десантные аппараты и аэростатные зонды с метеокомплексами в космических исследованиях планет солнечной системы и дает возможность их применения на Земле в труднодоступных для человека местах. В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Липатов, Александр Николаевич

Выводы

Основание

17

Гильза

Рг -проволока

Рис.1.1. Конструкция датчика температуры закрытого типа.

Датчик представляет собой бескаркасную безындукционную катушку из платиновой проволоки диаметром 0,05 мм, намотанной на керамическое основание. К обмотке припаяны четыре вывода Для обеспечения виброустойчивости и герметичности чувствительный элемент ТС помещался в тонкостенную керамическую гильзу и герметизировался. Конструктивное устройство датчика открытого типа представлено на рис 1.2.

Рис. 1.2. Конструкция датчика температуры открытого типа.

Датчик представляет собой безындукционную катушку из платиновой проволоки диаметром 0,05 мм, намотанной на ажурный металлический каркас, который покрыт специальным высокотемпературным электроизолирующим покрытием. К выводам обмотки припаяны четыре вывода, по два к каждому. Для обеспечения виброустойчивости платиновая проволока крепится к каркасу в нескольких точках. Герметизация чувствительного элемента термосопротивления не проводилась.

1.3.4. Характеристики чувствительного элемента температурного датчика пленочного типа

Помимо датчиков проволочного типа использовались также пленочные датчики, у которых ЧЭ выполнен на основе никеля терморезистор, расположенный на тонкой диэлектрической мембране толщиной 0,15 мкм и площадью 300-1000 мкм2 (рис. 1.3). Края мембраны закреплены на кремниевой подложке - носителе. Толщина подложки -350. 400 мкм.

Конструкция ЧЭ обеспечивает высокую тепловую изоляцию терморезистора от массивного корпуса, а теплопроводность теплового моста "ЧЭ - корпус" равна (оценочное значение): где х= 0,02.0,1 Вт/см-К - коэффициент теплопроводности материала диэлектрической мембраны, размеры (1, Ь и / указаны на рис. 1.3.

Данный ЧЭ с учетом малой термической массы терморезистора обладает меньшей чувствительностью к температуре массивного корпуса -держателя, чем известные датчики, и может эффективно использоваться для контактного измерения температуры газов.

Проведенные качественные расчеты были подтверждены экспериментально. На никелевый терморезистор (11-120 Ом) подавалось постоянное напряжение и (рассеиваемая тепловая мощность XV = и2Ж=8-10"4 Вт) и проводилось измерение температуры его разогрева с!Т. При давлении воздуха Р1 — 1 атм, сГГ,= 9°С; при Р2= 200 Па, сГГ2= 14°С; при Р3= 2-10"4 Па, <ЗТ3= 105°С. Таким образом, в предположении, что при давлении газа Р= Р3 теплоотдача осуществляется через мост "ЧЭ - корпус", можно оценить величину вк :

Ок =2хс*и/ - 4-10"6 .2-10*5 Вт/К

6)

С ^/^3-7,6-10"6 Вт/К

7) Г

Рис. 1.3. Чувствительный элемент датчика температуры

При давлении Р= Р2 тепло передается одновременно по двум мостам "ЧЭ - корпус" и "ЧЭ - газ", и тогда:

Ок + Ог = W/dT2 ~ 5,7-10"5 Вт/К, ( 8 ) где 02 ~ теплопроводность теплового моста "ЧЭ - газ". Отношение: вк / вг ~ 9.

Сравним достигнутую величину вк с минимально возможным значением вг, определяемым теплоотводом за счет излучения. Его можно оценить, используя закон Стефана - Больцмана. Полный поток излучения от ЧЭ площадью 8, находящегося в тепловом равновесии с окружающей средой, равен от)Т4Б .

12 2 4

Где (7=5,67-10" Вт/см -К , т] - коэффициент излучения материала. Если температура ЧЭ увеличится на величину с!Т, то поток излучения возрастет на 4(77/8 сГГ. Следовательно, компонента тепловой проводимости, обусловленная излучательным механизмом, равна в^оуТ 3 (9)

При т/= 0,5, 8 = 2-300-1000 мкм2; Т = 400°К; вг = 4,3-10"6 Вт/К. Сравнение величин Ос и вг показывает, что достигнутая степень тепловой изоляции ЧЭ является достаточно высокой и приближается к предельно возможной. При этом, видимо, значение Ос в уравнении (2) несколько завышено, поскольку в нем не учтен вклад тепловой проводимости за счет излучения.

Проведем оценку погрешности измерения температуры, связанную с отличием температуры корпуса датчика от температуры газа. Пусть температуры газа, корпуса и ЧЭ равны соответственно Тг , Тк и Т . Тогда при условии динамического равновесия:

Ок (Тк - Т)= Ог (Т-Тг ) (10) из ( 10 ) получим:

Т=Тг + (Ок/(Ок + Ог))(Тк -Тг) (11)

Для разработанного датчика (Ск / (Ок + Ог)) < 10, поэтому при различии температур корпуса и газа (Тк - Тг) <10 погрешность измерений не превышает 1°С.

Для измерения температуры ЧЭ датчик включен в измерительный мост (рис. 1.4). Измерение разности напряжений в диагонали моста производится с помощью измерительного усилителя, построенного по традиционной схеме. В качестве операционных усилителей (ОУ) ЭА 1,2 могут использоваться типа 140УД17, 140УД24, 140УД26, 140УД27. Как и для проволочного датчика, максимально допустимая тепловая мощность, рассеиваемая на ЧЭ, определяется выражением:

УТ < 5Т ((вк + вг) 10'5 Вт, (12) где 6Т=1°С - допустимая погрешность измерения. Следовательно, максимальное напряжение, подаваемое на терморезистор сопротивлением 120 Ом, не должно превышать 20 мВ. Коэффициент усиления усилителя выбирается таким образом, чтобы крутизна выходного сигнала составляла величину не менее 10 мВ/К. Схема включения датчика приведена на рис.1.4.

Рис. 1.4. Схема включения датчика температуры.

Как и для проволочного терморезистора кривая зависимости сопротивления от температуры определяется полиномом: г>о°с Яг-КоО+Аг+вг),

13) где: А =6,40962-10"3 К"1; В-8,5216-10"6 К"2;

1.3.5. Характеристики чувствительного элемента датчика давления мембранного типа

Датчики низкого (от 0 до 2 бар) и среднего (от 0 до 20 бар) диапазонов давления поставлялись французскими специалистами. Датчики имели в качестве чувствительного элемента кварцевый резонатор на крутильных колебаниях. Выходной сигнал представлял собой частотную зависимость от давления и имел величину в диапазоне от 0 до 10 кГц. Паспортные данные обеспечивали точность измерения давления не хуже 0,02% в широком диапазоне температур. В барокамере были проведены проверки этой точности, которые подтвердили заявленные фирмой характеристики. Более детальное описание датчиков не передавалось.

Датчик высокого давления до 100 атм был разработан и изготовлен специалистами ИКИ РАН и НПОЛ. Принцип работы датчика приведен на рис 1.5.

Рис. 1.5. Схема работы датчика давления.

Чувствительным элементом датчика является стальная мембрана, расположенная между двумя аналогичными пластинами, которые создают между ними и ЧЭ две емкости. Применение двух емкостей связано с необходимостью компенсаций температурных растяжений конструкции датчика. Чтобы исключить электрический контакт между пластинами, устанавливается стальное кольцо с электроизолирующим покрытием. Каждый конденсатор включен в цепь генератора, частота которого определяется величиной емкости конденсатора. Схема измерения позволяет определить разность двух частот, которая зависит от величины перемещения мембраны ЧЭ. Перемещение мембраны определяется величиной упругой деформации ЧЭ. Внешний корпус и толщина мембраны выбирались так, чтобы выдерживать давление более 150 атм.

Зависимость величины изменения емкости АС при перемещении на величину х определялась из соотношения: АС х

С0 d

14)

Выражение верно для плоского конденсатора с высокой точностью. Внешняя поверхность ЧЭ и конденсаторных пластин была изготовлена с высокой точностью: отступление от плоскостности не превышает 5 мкм по поверхности, а шероховатости — не более 3,0 мкм.

Конденсаторные пластины изготовлены из стали, что определяет температурную зависимость преобразователя: коэффициент теплового расширения стали ~ 1,1-10"51/°С, т.е. относительное изменение зазора при изменении температуры на величину А1 будет 1

Так, при М = 50° С, 5,5.10-, 1 т.е. ошибка в измерениях будет составлять всего 0,055% от максимальной величины емкости. Величина рабочего диапазона по изменению давления составила 10% от номинальной величины емкости, а ожидаемая погрешность - 0,55%. Но, учитывая компенсационную схему включения, реальное значение ошибки будет на порядок меньше и составит не более 0,055%.

Используется ёмкостный дифференциальный преобразователь с коэффициентом преобразования к = АРВЫХ/АС » 1000 Гц/пФ. Влияние вариаций температуры отражается прежде всего на изменении величины механической жесткости мембраны. Для подавляющего числа материалов величина термоупругого коэффициента, определяющего изменение упругих модулей с температурой, составляет (3 ~ 10"4 1/°С. При этом кажущееся изменение давления датчика при вариации температуры А1 определяется из соотношения:

Ар/р « р-Л1

При ДТ=50оС ошибка в измерении давления при максимальном давление составит ~0,5%.

Сила, действующая на мембрану датчика и определяемая величиной электростатического притяжения между конденсаторными пластинами, выражается величиной

Б = Б и2/ 8 тг<12, где: 8 - площадь конденсаторной пластины, и - напряжение на измерительном конденсаторе, <1 - зазор между конденсаторными пластинами, и практически не влияет на точность, так как мала и скомпенсирована применением двух противоположно расположенных конденсаторов и отсутствием постоянного напряжения на конденсаторе-мембране. Поэтому ошибку, вызванную электростатическим притяжением можно не учитывать, так как она на два порядка меньше чувствительности датчика.

Для большинства известных материалов величина дрейфа нуля зависит от нагрузки и свойств материала мембраны. Упругий элемент мембраны и составных частей конденсаторов перед установкой в прибор проходил термическую обработку по специальной методике для уменьшения дрейфовых явлений, в том числе и в начальный, установочный период времени работы прибора.

На основании проведенного выбора были изготовлены лабораторные образцы датчиков температуры и давления, на которых проведены испытания для подтверждения заложенных в них характеристик.

Результаты выбора

В ходе выполнения работы на первом этапе по выбору методики измерения и типов датчиков температуры и давления были выполнены следующие работы:

1. Проведен анализ технического уровня современных датчиков давления, температуры. Наиболее перспективными для измерения давления в диапазоне до 1000 бар являются мембранно-емкостные. Для их изготовления применяется современная микроэлектронная технология, позволяющая существенно улучшить их метрологические характеристики, уменьшить габариты и повысить надежность.

2. Оценены основные характеристики датчиков температуры и давления, широко используемых в качестве чувствительных элементов (применяются высокостабильные металлические терморезисторы, позволяющие проводить измерения в диапазоне -200.+900°С с точностью 0,1.0,3°С).

3.Проанализированы особенности работы контактного датчика температуры, предназначенного для измерения температуры газов. Выполнена оценка погрешности измерений, связанной с различием температур газовой среды и корпуса датчика.

4.Рассмотрены технологические методы получения микромеханических структур на кремнии, что позволяет изготавливать пленочные датчики температуры и давления, используя однотипные технологические операции.

5.Разработаны и изготовлены макетные образцы резистивных датчиков температуры и электронных схем обработки сигналов.

6.Проведены испытания этих датчиков. Экспериментально определена теплопроводность теплового моста "чувствительный элемент - корпус". Чувствительный элемент датчика температуры, представляющий собой пленочный никелевый терморезистор толщиной 0,2 мкм, расположенный на диэлектрической мембране толщиной 0,15мкм, обладает исключительно малой термической массой, что, наряду с его высокой изоляцией от корпуса, является необходимым условием для корректного определения температуры газа. При долговременных испытаниях датчика в течение трех месяцев уход сопротивления не превышал 0,01%.

7.Разработан и изготовлен мембранный датчик высокого давления. Проведены его предварительные испытания. В диапазоне до 100 бар датчик обладает разрешением не хуже 0,1 мбар, высокой стабильностью, надежностью работы и устойчивостью к механическим воздействиям.

8. Проведены испытания и проверка точности измерения покупных датчиков давления и температуры, выпускаемых различными фирмами, однако отсутствие высокоточного оборудования не позволило провести детальные исследования заявленных рабочих характеристик датчиков давления.

ГЛАВА 2. Исследование атмосферы Венеры в миссии "Вега": распределение температуры и давления по высоте, поле скорости ветра (горизонтальные и вертикальные компоненты)

2.1.0бщие характеристики миссии "Вега"

В июне 1985 г. Спускаемые аппараты (СА) автоматических межпланетных станций "Вега-1" и "Вега-2" совершили мягкую посадку на поверхность Венеры. Во время снижения от них были отделены аэростатные зонды (АЗ), которые и течение примерно двух суток свободно плавали в атмосфере Венеры на высоте около 53.54 км.

Миссия ВЕГА была предназначена для исследования двух тел Солнечной системы: Венеры н кометы Галлея. После пролета вблизи Венеры и проведения "десанта" на нее автоматические межпланетные станции получили корректирующий импульс, который вывел их на орбиту, обеспечивающую встречу с кометой Галлея в марте 1986 г. Часть программы, посвященная исследованию Венеры, являлась продолжением длительного цикла исследования этой планеты, начатого в нашей стране около 40 лет назад. В программе содержалось много новых элементов. Важнейший из них — первый аэростат в атмосфере другой планеты. Каждая аэростатная станция миссии "Вега" была доставлена в атмосферу Венеры вместе с посадочным аппаратом. Оболочка и гондола аэростатной станции были упакованы в тороидальный контейнер, который размещался вокруг передающей антенны посадочного аппарата (рис.2.1). Сверху на этом контейнере закреплялись баллоны высокого давления, из которых оболочка наполнялась гелием, контейнер с парашютом аэростатной станции, программно-временное устройство ввода аэростата, пиротехнические устройства и их электропитание.

Рис.2.1. Размещение оборудования аэростатной станции на посадочном аппарате: 1 - тороидальный контейнер, 2 - передающая антенна посадочного аппарата, 3 - баллоны высокого давления с гелием, 4 -парашютный контейнер

Полная масса оборудования и приборов, обеспечивших все операции ввода аэростатной станции в атмосферу Венеры, вместе с аэростатной станцией, составляла 120 кг.

Аэростаты впервые дали возможность прямого наблюдения за движением воздушных масс в атмосфере Венеры. Заметим, что впервые было проведено детальное исследование характеристик атмосферы во время полета аэростатов как на дневной, так и на ночной стороне. На рис.2.2 схематически представлены основные этапы снижения посадочного аппарата и ввода аэростатного зонда. После отстрела верхней и нижней полусфер СА осуществлял посадку на парашюте до высот около 10 км, после чего парашют отделялся от него и аппарат опускался в свободном полете. Скорость посадки составила около 2,5 м/с.

Рис. 2.2. Основные этапы снижения спускаемого аппарата и ввода аэростатного зонда: 1 - вход в атмосферу; 2 - раскрытие парашюта, удаляющего верхнюю полусферу (теплозащитная оболочка состоит из двух полусфер); 3 - удаление верхней полусферы; 4 - отделение аэростатного зонда; 5 - раскрытие парашюта, вытягивающего оболочку; 6 -развертывание и наполнение оболочки; 7 - отделение парашюта с системой наполнения; 8 - отделение балласта; 9 - выход аэростата на высоту дрейфа (-54 км); 10 - сброс нижней полусферы, начало передачи телеметрической информации (<63 км); 11 - отделение парашюта; 12 - посадка.

Миссия "Вега" выполнялась на международной основе и в рамках программы "Интеркосмос". В изучение Венеры (при помощи космических аппаратов "Вега") значительный вклад внесли французские ученые. Они поставляли датчики давления низкого и среднего диапазона, как на спускаемом аппарате, так и для аэростатного зонда. Нефелометр американской разработки был поставлен американскими специалистами. Временные параметры, координаты, высоты и другие важнейшие характеристики миссии даны в табл. 2.1.

Заключение.

Работа была направлена на создание научных комплексов и методик, обеспечивающих измерение физических параметров атмосфер планет с помощью малых зондов по широкому профилю взаимосвязанных параметров (температура, давление, вертикальная и зональная скорость ветра, концентрация аэрозоля и др. параметры). На примере проектов "Вега", "Фобос", "Марс-96", Mars-Sureyor-Program-98, Met-Net показана перспективность применения аэростатных зондов и других малых зондов в исследовании планет и их спутников, как эффективного и информативного инструмента. Разработанные зонды функционально включают комплексы приборов, алгоритмы сбора и передачи информации, методики измерения и обработки. К основным итогам относятся следующие положения:

1. Разработаны приборы и методики для метеокомплекса спускаемого аппарата (Метеокомплекс-СА) и метеокомплекса аэростатного зонда (Метеокомплекс-АЗ) для измерения температуры, давления, пульсаций температуры, плотности аэрозольной компоненты, вертикальной и зональной скорости ветра и излучения поверхности в диапазоне 1 мкм. Проведена калибровка приборов метеокомплексов, показавшая правильность принятых технических решений и методик.

2. Создана база данных по профилю температуры, давления и пульсаций температуры, плотности аэрозольной компоненты, вертикальной и зональной скорости ветра и излучения поверхности в диапазоне 1 мкм атмосферы Венеры, полученных с Метеокомплекса-СА и Метекомплекса-АЗ в миссии "Вега".

3. Проведены обработка и научный анализ данных, полученных с метеокомплекса спускаемого аппарата в миссии "Вега", который позволил получить следующие научные результаты:

- обнаружена инверсия в средней атмосфере планеты на высоте 58-63 км, подтверждающая предыдущие дистанционные измерения;

- впервые обнаружены изотермические слои в средней атмосфере Венеры на высотах от 37 до 54 км;

- впервые обнаружена изотермия в приповерхностном слое Венеры;

- выявлена разность температур в 0,3-0,7 К между температурой поверхности и температурой нижнего приповерхностного слоя атмосферы Венеры;

- обнаружена зона статической неустойчивости атмосферы на высотах 2-4 км и подтверждены, прямым методом, данные о зонах статической неустойчивости на высотах 18-20 км. и 49-55 км.

4. Проведены обработка и научный анализ данных, полученных с метеокомплекса аэростатного зонда в миссии "Вега", который позволил получить следующие научные результаты:

- впервые получена мелкомасштабная термическая структура облачного слоя на высотах от 50 до 54 км.

- обнаруженная корреляция температуры и давления термической структуры в облачном слое близка к адиабатической;

- впервые обнаружена разность температур в 6,5 К при одинаковом давлении для атмосферных масс полета двух зондов;

- измеренная турбулентность подтверждает существование в атмосфере на данной высоте, как мелкомасштабной, так и крупномасштабной турбулентности;

- обнаруженные средние значения вертикальной скорости ветра превышают значения, полученные ранее для этих высот;

- впервые обнаружена корреляция вертикальной скорости ветра и высоты рельефа поверхности;

- обнаружено тепловое излучение поверхности на длине волны 1 мкм в окне прозрачности атмосферы Венеры;

- обнаружена корреляция изменения величины плотности аэрозоля с нисходящими потоками и увеличением температуры;

- измеренные вариации плотности аэрозоля оказались незначительными и составляют величину 20% от среднего значения;

- отсутствует грозовая активность в облачных слоях на высотах 50-54 км и ниже в течение длительного периода времени (46 часов);

5. Разработан прибор Фурье-спектрометр и методика для исследования атмосферы Венеры дистанционным методом (ИК-спектроскопия) в миссии "Венера-15,16". Правильность технических решений подтверждена калибровкой прибора и полученными результатами.

6. Создана база данных по спектрам инфракрасного диапазона для высот от 55 до 100 км, полученных с Фурье-спектрометра в миссии "Венера-15,16". Все данные актуальны до настоящего времени. На основе данных "Веги" и "Венеры 15,16" была уточнена Международная Референтная Модель Атмосферы Венеры - VIRA: построена модель средней атмосферы, зависящая от местного времени - VIRA-2, которая используется как референтная для космического проекта "Венеры-Экспресс".

7. Разработана долгоживущая автономная станция (ДАС) для миссии "Фобос", включающая приборы и методики. Проведена калибровка приборов долгоживущей автономной станции, подтвержденная наземной отработкой.

8. Разработана малая автономная станция (MAC) для миссии "Марс-96", включающая приборы и методики. Проведена калибровка приборов и длительные испытания отдельных приборов в земных условиях.

9. Разработаны приборы Lidar и датчик давления для миссии Mars-Sureyor-Program-98 и проведена калибровка приборов.

Результаты диссертационной работы имеют практическое значение при разработке и создании прецизионной научной аппаратуры, использовании методик измерений в космических и земных исследованиях.

Суммарный итог работы - создано направление в исследованиях планет солнечной системы с помощью малых автономных зондов для решения ограниченного круга взаимосвязанных задач. Применение различных автономных зондов позволяет охватить широкий класс научных и прикладных задач в одной миссии.

Проведенная работа, дала ценную научную информацию для понимания динамики атмосферы Венеры, так и для уточнения многих ее параметров. Работа и ее результаты носили во многом пионерский характер в исследовании Венеры и Марса, оставаясь актуальными для дальнейшего практического применения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Липатов, Александр Николаевич, 2008 год

1. Авдуевский B.C., Годнев А.Г., Семенченко A.B. и др. Исследование характеристик стратосферы Венеры по измерениям перегрузок при торможении станций "Венера-13" и "Венера-14". // Космич. исслед.1983. Т. 21. С. 205.

2. Авдуевский B.C., Бородин Н.Ф., Васильев В.Н. и др. Анализ результатов измерения параметров атмосферы Венеры в местах посадки AMC "Венера-11" и "Венера-12". // Космич. исслед. 1979. Т. 17. С. 655660.

3. Андреев Р. А., Алтунин В. И., Арманд Н. А. и др.// Письма в Астрон. журн., 1986, Т.12, №1.

4. Кержанович В. В. и Маров М. Я.// In: Venus/Eds Hunten D. M., Colin L., Donahue T., Moroz V. I., Univ. of Arizona Press, 1983, p. 766.

5. Мороз В.И., Хантрес Б.Т., Шевалев И.Л. Планетные экспедиции XX века. //Космич. исслед. 2002. Т. 40. № 5. С. 451-481.

6. Черемухина З.П., Морозов С.Ф., Бородин Н.Ф. Оценка температуры стратосферы Венеры по данным о перегрузках автоматической станции "Венера-8". // Космич. исслед. 1974. Т. 12. № 2. С. 264.

7. Эртель Д., Мороз В.И., Линкин В.М. и др. "Венера-15","Венера-16":первые результаты эксперимента по инфракрасной спектрометрии. //ПАЖ. 1984. Т. 10. № 2. С. 101.

8. Эртель Д., Мороз В.И., Нопираковский И. и др. Инфракрасный эксперимент на AMC "Венера-15" и "Венера-16". Методика и первые результаты. // Космич. исслед. 1985. Т. 23. С. 191.

9. Belton M. J. S., Gierasch P. J., Smith M. D., Helfenstein P., Schinder P. J., Pollack J. В., Rages K., Morrison D., Klaasen K. P., and Pilcher С. В.; Images from Galileo of the Venus cloud deck, //Science, 1991, V.253, P. 15311536.f

10. Boyer C., and Guerin P. Etude de la Rotation Rétrograde, en 4 Jours, de la Couche Extérieure Nuageuse de Vénusio.// Icarus. 1969. V.ll. P.338-355.

11. Clancy R. T., Sandor B. J. and Moriarty-Schieven C. H. Dynamics of the Venus Upper Atmosphere: Global-Temporal Distribution of Winds,

12. Temperature, and CO at the Venus Mesopause. I I Bull, of the Am.Astron.Soc., 2007. V.39, abstract 61.07.

13. Cox and Gjuly. Principles of stellar structure. Gordon and Breach, 1968. V. 1.

14. Counselman C. C., Gurevitch S. A., King R. W., et al. //J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P.8026.

15. Esposito L.W., Bertaux J.-L., Krasnopolsky V., Moroz V.I., and Zasova L.W. Chemistry of lower atmosphere and clouds //In Venus II, Bougher S.W., Hunten D.M., and Phillips R.J. // eds. P. Tucon: The University of Arizona Press 1997. P. 415-458.

16. Fenton F.K., Pearl J.C. and Martin T. Mapping Mariner 9 dust opacity //Icarus. 1997. V. 130, P. 115-124.

17. Forget F., Hourdin F., Fournier R., Hourdin C., Talagrand O.,Collins M., Lewis S.R., Read P.L., Huot J. Improved general circulation models of the Martian atmosphere from the surface to above 80 km. // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. P. 24155-24176.

18. B.G.Gelman, V.G.Zolotukhin, L.M.Mukhin et al., Gas chromatograph analysis of the Venus atmosphere chemical composition on-board the Venera-12 automatic interplanetary station.//PAZH. 1979. V.5, №1.

19. Gierasch P.J., Goody R.M., Young R.E., Crisp D., Edwards C., Kahn R., McCleese D., Rider D., Del Genio A., Greeley R., Hou A., Leovy C.B., Newman M. The general circulation of the Venus atmosphere: an assessment. In: Venus II, 1997. P.459-500.

20. Hinson D. and Jenkins J. Magellan radio occultation measurements of atmospheric waves on Venus. // Icarus. 1995. V. 114. P. 310.

21. Huntress W.H., Moroz V.I. and Shevalev I.L. Lunar and planetary robotic and exploration missions in the 20th centuiy. // Space Sci. Rev. 2002.

22. Jenkins V.M. et al. Radio occultation of the Venus atmosphere with the Magellan spacecraft. 2. Results from the October 1991 experiment. // Icarus. 1994. V. 111. P. 79.

23. Kliore A.J., Moroz V.I. Keating G., The Venus International Reference Atmosphere//Adv. Space Res., 1985,№11.

24. Krasnopolsky V.A. Vega mission results and chemical composition of Venusian clouds. //Icarus. 1989. V8. P. 202-208.

25. Krasnopolsky V.A. Chemical composition of Venus atmosphere and clouds: Some unsolved problems .// Planet. Space Sci. 2006. V. 54. P. 13521359.

26. Krasnopolsky V.A. Chemical composition of Venus atmosphere and clouds: Some unsolved problems. // Planet. Space Sci. 2006. V. 54. P. 13521359.

27. Knollenberg R., Travis L., Tomasko M. et al. // J. Geophys. Res. 1980. V.85. P. 8059.

28. Kliore A.J. and Patel I.R. The vertical structure of the atmosphere of Venus from Pioneer Venus orbiter radio occultations. // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P.7957-7962.

29. Kliore A. and Patel U. Thermal structure of the atmosphere of Venus from Pioneer Venus radio occultations. // Icarus. 1982. V. 52. P. 320-334.

30. Kliore A, Moroz V.I. Keating G. Thermal structure of the atmosphere of Venus from Pioner Venus radio accutations // Icaruse. 1982. V.52. P.320-334.

31. Kliore A J. Recent Results on Venus Atmosphere from Pioneer Venus Radio Occultations. // Adv. Space Res. 1985. V. 5. № 9. P. 41-49.

32. Kliore A., Moroz V.I. and Keating G. The Venus International Reference Atmosphere. // Adv. Space Res. 1985. № 11.

33. Knollenberg R., Travis L., Tomasko M. et al. The Interaction of solar Wind with Venus. J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P. 8059.

34. Krasnopolsky V.A. Vega mission results and chemical composition of Venussian clouds. // Icarus. 1989. V. 80. P. 202-210.

35. Krasnopolsky V.A. Chemical composition of Venus atmosphere and clouds: Some unsolved problems // Planet. Space Sci. 2006. V. 54. P. 13521359.

36. Lellouch E., Goldstein J.J., Rosenqvist J., et al.; Global circulation, thermal structure and carbon monoxide distribution in Venus' mesosphere in 1991// Icarus. 1994. V 110. P.315-339.

37. Leovy C.W.; Rotation of the upper atmosphere of Venus // J. Atmosph. Sci. 1973. V.30. P1218-1220.

38. Limaye S.S. Venus atmospheric circulation: known and unknown. IIAdvances in Space Res. 1989. V.10. №5. P.91-101.

39. Limaye S.S., and Suomi V.E. Cloud motion on Venus: global structure and organization.// J. Atm. Sci. 1981. V.38. P.1220-1235.

40. Lewis S.R., M. Collins, P.L. Read, F. Forget, F. Hourdin, F. Fournier, C. Hourdin, O. Talagrand, J.-P. Huot, A climate database for Mars. //J. Geophys. Res. 1999. V.104. № 24. P. 177-24, 194.

41. Marov M.Ya., Lystsev V.E., Lebedev V.N. et al. The structure and microphysics properties of Venus clouds: Venera 9,10,11 data // Icarus. 1980. V. 44. P. 608-639.

42. Newman M., Schubert G., Kliore A.J., and Patel I.R. Zonal winds in the middle atmosphere of Venus from Pioneer Venus radio occultation data. // J. Atmosph. Sei. 1984. V.41. P. 1901-1913.

43. Pollack J.B., Regent B., Boese B., Tomasko M.G., Blamont J.E., Knollenberg R.G., Esposito L.W., Stewart A.I., Travis L.D. Nature of the ultraviolet absorber in the Venus clouds: Inferences based on Pioneer Venus data. //Science. 1979. V.205. P.76-79.

44. Pollack J.B., Toon O.B., Whitten R.C. et al. Distribution and source of the UV-absorber in Venus atmosphere // J. Geophys. Res. 1980. V.5. A13. P. 8141-8150.

45. Ragent B., Blamont J. The Stability of Climate on Venus. // J. Geophys. Res. 1980. V.85. P.8099.

46. Ross-Serote M., Drossart P., Encrenaz Th., et al.; The thermal structure and dynamics of the atmosphere of Venus between 70-90 km from the Galileo-NIMS spectra. II Icarus. 1995. V.l 14. P.300-309.

47. Sagdeev, R.Z.; Linkin, V.M.; Blamont, J. et al. Meteorological data along the VEGA 1, 2 float paths. // Soviet Astronomy Letters (ISSN 0360-0327). Jan.-Feb. 1986. V.l2. P. 12-15.

48. Seiff A., Kirk D., Young R. et al. Measurements of thermal structure and thermal contrasts in the atmosphere of Venus // J.Geophys. Res. 1980. V. 85. A13. P. 7903-7933.

49. Seiff A. Thermal sructure of the atmosphere of Venus. //In: Venus /Eds Hunten D.M., Colin L., Donahue T.M. and Moroz V.I. The University of Arizona Press, Tucson, Arizona, 1983. P. 215-279.

50. Seiff A., Schofield J.T., Kliore A.J. et al. Models of the structure of the atmosphere of Venus from the surface to 100 km altitude. //Advances in Space Res. 1985. V5. N11. P.3-58.

51. Schofield J.T., Taylor F.W. Net global thermal emission from the Venus atmosphere.//Icarus. 1982. V. 52. P.245.

52. Schofield J. Т., and F. W. Taylor. Measurement of the mean solar fixed temperature and cloud structure of the middle atmosphere of Venus.//Quart. J. Roy. Met. Soc. 1983. V.109. P.57-80.

53. Schubert G.; General circulation and dynamical state of the Venus atmosphere; в книге Venus (Hunter D.M., Colin L., Donahue T.M., and Moroz V.I. Univ. of Arizona Press, Tucson. 1983. P.681-765.

54. Taylor F.W., Hunten D.M., and Ksanfomality L.V. The thermal balance of the middle and upper atmosphere of Venus. //In: Venus/Eds Hunten D.M., Colin L., Donahue T.M. and Moroz V.I. The University of Arizona Press, Tucson, Arizona, 1983. P. 650-680.

55. Toigo, A., Gierasch P. J., Smith M. D. High resolution cloud feature tracking on Venus by Galileo. II Icarus. 1994. V.109. P.318-336.

56. Waltersheid R.L., Shubert G., Newman M., and Kliore A.J. Zonal wind and the angular momentum balance of Venus' atmosphere within and above the clouds. II J. Atmosph. Sci. 1985. V.42. P.1982-1990.

57. Yakoviev 0. L., Gubenko V. N., Matyugov S. S., Yakovleva G. D. and Vaganov L. R. Atmosphere of Venus in South Subpolar Region. // Kosmich. issled. 1987. V.25. N25. P.258-266.

58. Yakoviev O.L., S.S. Matyugov, . Efimov A, Gubenko V.N., Kucheriavenkov A., Atmosphere of Venus in North Polar Region,// Kosmich. issled. 25, N25, 267-274, 1987.

59. Yakoviev 0. L., Matyugov S. S. and Gubenko V. N. Venera-15 and 16 Middle Atmosphere Profiles from Radar* Occultations: Polar and Near Polar Atmosphere of Venus. // Icarus. 1991. V.94. P.493-510.

60. Zasova L.V. , Krasnopolsky V.A., Moroz V.I. Vertical distribution of S02 in upper cloud layer of Venus and origin of the UV absorption. // Adv. Space res.1981. V.l. P.31.

61. Zasova L.V, Spankuch D., Moroz V.I. et al. Venera-15 and Venera-16 infrared experiment. 3. Some on the cloud structure. // Veroff. Fo.ber. Geo-Kosmowi. 1989. V. 18.

62. Публикации по теме диссертации

63. Kremnev R. S., Selivanov A.S., Linkin V. M., Blamont J., Bakitko R.V., Lipatov A. N., Tarnoruder I.Y., Puchkov V.l., Kustodiev V.D. et al. VEGA Balloon as a Tool to Study the Dynamics of the Venus Atmosphere.// PAZH. 1986 V.12. N1. P.19.

64. Sagdeev R. Z., Linkin N. M., Blamont J., Preston R., Kerzhanovich Y.V., Lipatov A.N., Shurupov A.A., Ingersoll A., Crisp D. et al. Meteorological data along the VEGA1,2 float paths. // PAZH. Jan. 1986. V.12. P.30-35.

65. Linkin V.M., Blamont J., Lipatov A.N., Shurupov A.A., Malique C., Ignatova S.P., Frank G.A., Hlyustova L.I., et al. Thermal structure in the Venus middle cloud layer. // PAZH. Jan. 1986. V.12. P.36-40.

66. Kremnev R.S., Selivanov A.S., Linkin V.M., Lipatov A.N., Tarnoruder I.Ia., Puchkov V.I., Kustodiev V.D., Shurupov A.A., Ragent B., Preston R.A. The Vega balloons A tool for studying atmosphere dynamics on Venus. //PAZH. . Jan. 1986. V.12. P. 19-24.

67. Sagdeev R.Z., Linkin V.M., Blamont J.E., Preston R.A., Kerzhanovich V.V., Lipatov A.N., Shurupov A.A. et al. Meteorological Data Along the VEGA-1 and VEGA-2 Float Paths.// PAZH. Jan. 1986. V.12. N1. P. 12.

68. Linkin V.M., Blamont J.E., Lipatov A.N., Shurupov A.A., Malique C., Ignatova S.P., Frank G.A., Khlyustova L.I. et al. Thermal Structure in the Venus Middle Cloud Layer.// PAZH. Jan. 1986. V.12. N1. P. 15.

69. Sagdeev R.Z., Linkin V.M., Kerzhanovich V.V., Lipatov A.N., Shurupov A.A., Blamont J.E., Crisp D. et al. Overview of VEGA Venus balloon in situ meteorological measurements. //Science. 1986. V. 231. P.1411-1414.

70. Linkin V.M., Kerzhanovich V.V., Lipatov A.N., Pichkadze K.M., Shurupov A.A., Terterashvili A.V., Ingersoll A.P. et al. VEGA balloon dynamics and vertical winds in the Venus middle cloud region.// Science. 1986. V. 231. P.1417-1419.

71. Linkin V.M. Blamont G. Devyatkin S.I. Ignatova S.P. Kerzhanovich V.V., Lipatov A.N., Malik K., Stadnyk B.I., Sanotskiy Ya.V., Stolyarchuk P.G.

72. Thermal structure of Venusian Atmosphere determined from results of measurements from Vega-2 landing module.// In: Science and Technology. 1987. V. 25. N 5. P.659-672.

73. Linkin V., Lipatov A., Makarov V., Khloustova L., Ekonomov A., Kremnev R., Martinov B., Harri A.-M. et al. The Mars 96 Small Station. /An: Implementation and Scientific Objectives American Astronomical Society DPS meeting. 1996. V.28. P. 1068.

74. Harri A.-M., Siili T., Linkin V., Lipatov A., Nenarokov D. The Mars 96 Small Station.//In: Meteopackage and Its Observations American Astronomical Society DPS meeting. 1996. V.28. P.1068.