RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)4707510.22363/2312-8143-2025-26-3-245-257WFRGQEArticlesСтатьиResearch ArticleAerial Platforms for Exploration Under Extreme Conditions in the Venus AtmosphereВоздушные платформы для исследований в экстремальных условиях в атмосфере Венеры1063-3737VorontsovVictor A.ВоронцовВиктор АлександровичDoctor of Sciences (Techn.), Professor of the Department 601 and 604доктор технических наук, профессор кафедры 601 и 604victor-vorontsov@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0000-1833-25629178-6215Quispe MendozaMichael V.Киспе МендозаМихаель Винсент

Ph.D Student of the Department 604

аспирант кафедры 604

dixwmichael@gmail.comMoscow Aviation Institute (National Research University)Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)11112025263VOL 26, NO3 (2025)ТОМ 26, №3 (2025)24525711112025Copyright ©; 2025, Vorontsov V.A., Quispe Mendoza M.V.Copyright ©; 2025, Воронцов В.А., Киспе Мендоза М.В.2025Vorontsov V.A., Quispe Mendoza M.V.Воронцов В.А., Киспе Мендоза М.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/47075

This paper explores various aerial platforms for in-situ atmospheric exploration of Venus, emphasizing their potential integration into future missions. Platforms under consideration include fixed-altitude balloons, variable-altitude balloons, aircraft-like vehicles with three-dimensional maneuvering capabilities, and others. Design configurations of descent vehicles and deployment strategies for these platforms in Venus’ atmosphere are discussed. Specific deployment mechanisms for balloons are detailed. The study also models the dynamics of spherical descent vehicles equipped with balloons, analyzing trajectory parameters during different phases. Results confirm the parameters remain within acceptable limits throughout descent.

Рассмотрены различные воздушные платформы для исследования атмосферы Венеры на месте, подчеркивается их потенциальная интеграция в будущие миссии. Рассматриваемые платформы включают аэростаты с фиксированной высотой полета, аэростаты с переменной высотой полета, летательные аппараты, подобные самолетам, с возможностью трехмерного маневрирования и др. Обсуждаются конструктивные конфигурации спускаемых аппаратов и стратегии развертывания этих платформ в атмосфере Венеры. Подробно описаны конкретные механизмы развертывания аэростатов. Исследование также моделирует динамику сферических спускаемых аппаратов, оснащенных воздушными шарами, анализируя параметры траектории на разных этапах. Результаты подтверждают, что параметры остаются в допустимых пределах на протяжении всего спуска.

atmospheric descentballoon probedescent vehicledeploymenttrajectory modelingатмосферный спускаэростатный зондспускаемый аппаратразвертываниемоделирование траекторииMoskalenko GM. Mechanics of flight in the atmosphere of Venus. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1978. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/iE9FdDdSMGlrJ (accessed: 12.02.2025).Москаленко Г.М. Механика полета в атмосфере Венеры. Москва : Машиностроение, 1978. 232 с. URL: https://djvu.online/file/iE9FdDdSMGlrJ (дата обращения: 12.02.2025).Polishchuk GM, Pichkhadze KM. Automated spacecraft for basic and applied scientific research. Moscow: MAI-PRINT Publ.; 2010. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/Mk44ff4exnXMB (accessed: 12.02.2025).Полищук Г.М., Пичхадзе К.М. Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований. Москва : МАИ-Принт, 2010. 660 с. URL: https://djvu.online/file/Mk44ff4exnXMB (дата обращения: 12.02.2025).Limaye SS, Lebonnois S, Mahieux A, Patzold M, Bougher S, Bruinsma S, et al. The thermal structure of the Venus atmosphere: intercomparison of Venus Express and ground based observations of vertical temperature and density profiles. Icarus. 2017;294:124-155. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.04.020Limaye S.S., Lebonnois S., Mahieux A., Patzold M., Bougher S., Bruinsma S., et al. The thermal structure of the Venus atmosphere: intercomparison of Venus Express and ground based observations of vertical temperature and density profiles // Icarus. 2017. Vol. 294. P. 124–155. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.04.020Zasova LV, Moroz VI, Linkin VM, Khatuntsev IV, Mayorov B. The structure of the atmosphere of Venus from the surface to 100 km. Space Research. 2006;44(4):381-400. (In Russ.) EDN: HVJINLЗасова Л.В., Мороз В.И., Линкин В.М., Хатунцев И.В., Майоров Б. Строение атмосферы Венеры от поверхности до 100 км // Космические исследования. 2006. Т. 44. № 4. С. 381–400. EDN: HVJINLVenera-D: Expanding our Horizon of Terrestrial Planet Climate and Geology through the Comprehensive Exploration of Venus. Scientific and Technical report of the Joint Scientific Working Group (JSWG) on the Venus-D project (IKI/Roscosmos - NASA Venera - D Joint Science Definition Team, JSDT). 2019;174. Available from: https://www.lpi.usra.edu/vexag/reports/Venera-DPhase IIFinalReport.pdf (accessed: 12.02.2025)Venera-D: Expanding our Horizon of Terrestrial Planet Climate and Geology through the Comprehensive Exploration of Venus. Scientific and Technical report of the Joint Scientific Working Group (JSWG) on the Venus-D project (IKI/Roscosmos — NASA Venera — D Joint Science Definition Team, JSDT). 2019;174. URL: https://www.lpi.usra.edu/vexag/reports/Venera-DPhaseIIFinal Report.pdf (дата обращения: 12.02.2025).Marov MYa, Huntress UT. Soviet Robots in the Solar System. Mission Technologies and discoveries. Moscow: Fizmatlit Publ.; 2018. (In Russ.) ISBN 978-5-9221-1741-8Маров М.Я., Хантресс Т. Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия. Москва : Физматлит, 2018. 616 с. ISBN 978-5-9221-1741-8Vorontsov VA, Malyshev VV, Pichkhadze KM. System design of space landing vehicles. Moscow: MAI Publ.; 2021. (In Russ.) ISBN 978-5-4316-0859-9Воронцов В.А., Малышев В.В., Пичхадзе К.М. Системное проектирование космических десантных аппаратов. Москва : Изд-во МАИ, 2021. 256 с. ISBN 978-5-4316-0859-9Sedykh OYu, Sysoev VK, Tkachenko AI, Khmel DS. Analytical review of the development of aerostatic probes for Venus. Space engineering and Technologies. 2024;2(45):38-52. (In Russ.) EDN: ZZSPCAСедых О.Ю., Сысоев В.К., Хмель Д.С., Ткаченко А.И. Аналитический обзор разработок аэроста-тических зондов для Венеры // Космическая техника и технологии. 2024. № 2 (45). С. 37–52. EDN: ZZSPCACoustenis A, Atkinson D, Balint T, Beauchamp P, Atreya S, Lebreton JP, et al. Atmospheric planetary probes and balloons in the solar system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G Journal of Aerospace Engineering. 2011;225(2):154-180. https://doi.org/10.1177/09544100JAERO802Coustenis A., Atkinson D., Balint T., Beauchamp P., Atreya S., Lebreton J.P., et al. Atmospheric planetary probes and balloons in the solar system // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G Journal of Aerospace Engineering. 2011. Vol. 225. No. 2. P. 154–180. https://doi.org/10.1177/09544100JAERO802Wilson CF, Chassefière E, Hinglais E, Baines KH, Balint TS, Berthelier JJ, et al. The 2010 European Venus Explorer (EVE) mission proposal. Experimental Astronomy. 2011;33(2-3):305-335. https://doi.org/10.1007/s10686-011-9259-9Wilson C.F., Chassefière E., Hinglais E., Bai-nes K.H., Balint T.S., Berthelier J.J., et al. The 2010 European Venus Explorer (EVE) mission proposal. Experimental Astronomy. 2011;33(2–3):305–335. https://doi.org/10.1007/s10686-011-9259-9Griffin K. Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP). A Concept for a Long-Lived Airship at Venus. 2013:22. Available from: https://pdfs.semanticscholar.org/907a/12f8a798899c43990de49aef253456eaae12.pdf (accessed: 12.02.2025).Griffin K. Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP). A Concept for a Long-Lived Airship at Venus. 2013. 22 p. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/907a/12f8a798899c43990de49aef253456eaae12.pdf (дата обращения: 12.02.2025).Lee G, Warwick S, Ross F, Sokol D. Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP). Venus Modeling Workshop. 2017:8006. Available from: https://www.hou.usra.edu/meetings/venusmodeling2017/pdf/8006.pdf (accessed: 25.04.2025).Lee G., Warwick S., Ross F., Sokol D. Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP) — Pathfinder Concepts // Venus Modeling Workshop. 2017. URL: https://www.hou.usra.edu/meetings/venusmodeling2017/pdf/8006.pdf (accessed: 25.04.2025).Yatsenko MYu, Vorontsov VA. The concept of exploring Venus using a multirotor aircraft. Collection of selected scientific reports on the results of the XLVI International Youth Scientific Conference Gagarin Readings. Moscow: MAI. 2020;311-321.Yatsenko M.Yu., Vorontsov V.A. The concept of exploring Venus using a multirotor aircraft // Collection of selected scientific reports on the results of the XLVI International Youth Scientific Conference Gagarin Readings. Moscow: MAI. 2020. P. 311–321.Yatsenko MYu, Vorontsov VA. To the question of including additional technical means in the Venus exploration program. Spacecraft and Technologies. 2022;6(1):5-13. (In Russ.) https://doi.org/ 10.26732/j.st.2022.1.01Яценко М.Ю., Воронцов В.А. К вопросу о включении в программу исследования Венеры дополнитель-ных технических средств // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 1. С. 5–13. https://doi.org/ 10.26732/j.st.2022.1.01Yatsenko MYu, Vorontsov VA, Ryzhkov VV. Review of problematic issues of creating a multirotor aircraft for exploring Venus. Engineering Journal: Science and Innovation. 2023:14. (In Russ.) https://doi.org/10.18698/2308-6033-2023-2-2255Яценко М.Ю., Воронцов В.А., Рыжков В.В. Обзор проблемных вопросов создания мультироторного летательного аппарата для исследования Венеры // Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. № 2 (134). С. 14. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2023-2-2255Kosenkova AV, Minenko VE, Bykovsky SB, Yakushev AG. Investigation of aerodynamic characteristics of alternative forms of a landing vehicle for studying Venus. Engineering Journal: Science and Innovation. 2018;11:5. (In Russ.) https://doi.org/10.18698/2308-6033-2018-11-1826Косенкова А.В., Миненко В.Е., Быковский С.Б., Якушев А.Г. Исследование аэродинамических характеристик альтернативных форм посадочного аппарата на поверхность Венеры // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 11. С. 5. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2018-11-1826Kosenkova AV, Sedykh OYu, Simonov AV, Minenko VE. Investigation of reachable landing areas on the venus surface for various types of a lander. Vestnik NPO Named After S.A. Lavochkin. 2021;1:4-11. (In Russ.) https://doi.org/10.26162/LS.2021.51.1.002 EDN: PNRHDAКосенкова А.В., Седых О.Ю., Симонов А.В., Миненко В.Е. Исследование достижимых районов посадки на поверхности Венеры для аппаратов различных типов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2021. № 1 (51). С. 12–20. https://doi.org/10.26162/LS.2021.51.1.002 EDN: PNRHDABaibakov SN, Martynov AI. From the orbit of a satellite into the eye of a typhoon. Moscow: Nauka Publ.; 1986. (In Russ.)Байбаков С.Н., Мартынов А.И. С орбиты спутника в «глаз» тайфуна, Москва: Наука, 1986. 176 с.Torres SCG, Vorontsov VA. Evaluation of the design parameters of the small lander, taking into account the uncertainty of the initial data. Proceedings of MAI. 2018;101:29. (In Russ.) EDN: VKBKOYТоррес С.К.Х., Воронцов В.А. Оценка проектных параметров малого спускаемого аппарата с учётом неопределенности исходных данных // Труды МАИ. 2018. № 101. С. 29. EDN: VKBKOYGlaze LS, Wilson CF, Zasova LV. et al. Future of Venus Research and Exploration. Space Science Reviews. 2018;214:89. https://doi.org/10.1007/s11214-018-0528-zGlaze L.S., Wilson C.F., Zasova L.V. et al. Future of Venus Research and Exploration // Space Science Reviews. 2018. Vol. 214. Article no. 89. https://doi.org/10.1007/s11214-018-0528-zEfanov VV, Karchaev HJ, Moisheev AA, Shirshakov AE. 85 years of Lavochkin Association. A heroic past. A stable present. A bright future. In 2 books. Book 2. Space complexes for fundamental scientific research, created by Lavochkin Association. Khimki: Lavochkin Association, 2023. (In Russ.) ISBN 978-5-4465-3631-3Ефанов В.В., Карчаев Х.Ж., Моишеев А.А. и др. 85 лет НПО Лавочкина: героическое прошлое. Стабильное настоящее. Светлое будущее: в 2 кн. Книга 2 : Космические комплексы для фундаментальных научных исследований, созданные Ассоциацией имени Лавочкина. Химки : Ассоциация им. Лавочкина, 2023. ISBN 978-5-4465-3631-3