Venusutforskning med heliumfartøy

微信图片_20221020102717

Forskere og ingeniører testet en prototype av en Venus-ballong i Black Rock-ørkenen i Nevada i juli 2022. Det nedskalerte fartøyet fullførte to innledende testflyvninger.

Med sin brennende hete og overveldende trykk er Venus' overflate fiendtlig og nådeløs. Faktisk har sondene som har landet der så langt bare vart i noen få timer på det meste. Men det kan finnes en annen måte å utforske denne farlige og fascinerende verdenen på utover romfartøyene, som går i bane rundt solen bare et steinkast fra jorden. Det er ballongen. NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, California, rapporterte 10. oktober 2022 at en robotballong i luften, et av deres robotkonsepter i luften, har fullført to testflyvninger over Nevada.

Forskerne brukte en testprototype, en krympet versjon av en ballong som faktisk en dag kunne drive gjennom de tette skyene på Venus.

Første Venus-ballongprototypetestflyvning

Den planlagte Venus Aerobot er 12 meter i diameter, omtrent 2/3 av størrelsen på prototypen.

Et team av forskere og ingeniører fra JPL og Near Space Corporation i Tillamook, Oregon, gjennomførte testflyvningen. Suksessen deres tyder på at venusballonger burde kunne overleve i den tette atmosfæren til denne naboplaneten. På Venus vil ballongen fly i en høyde av 55 kilometer over overflaten. For å matche temperaturen og tettheten til Venus' atmosfære i testen, løftet teamet testballongen til en høyde av 1 km.

På alle måter oppfører ballongen seg slik den ble designet. Jacob Izraelevitz, sjefsforsker ved JPL Flight Test, robotspesialist, sa: «Vi er veldig fornøyde med prototypens ytelse. Den ble lansert, demonstrerte kontrollert høydemanøvrering, og vi fikk den tilbake i god stand etter begge flyvningene. Vi har registrert omfattende data fra disse flyvningene og ser frem til å bruke dem til å forbedre simuleringsmodellene våre før vi utforsker søsterplaneten vår.»

Paul Byrne fra Washington University i St. Louis og en samarbeidspartner innen robotikk i romfart la til: «Suksessen med disse testflyvningene betyr mye for oss: Vi har demonstrert teknologien som trengs for å undersøke Venus-skyen. Disse testene legger grunnlaget for hvordan vi kan muliggjøre langsiktig robotutforskning på Venus' helvetesoverflate.»

Reis i Venusvindene

Så hvorfor ballonger? NASA ønsker å studere et område av Venus' atmosfære som er for lavt til at romfartøyet kan analysere det. I motsetning til landingsfartøy, som eksploderer i løpet av timer, kan ballonger sveve i vinden i uker eller til og med måneder, og drive fra øst til vest. Ballongen kan også endre høyde mellom 171 000 og 203 000 fot (52 til 62 kilometer) over overflaten.

Flyvende roboter er imidlertid ikke helt alene. Den fungerer med en orbiter over Venus' atmosfære. I tillegg til å utføre vitenskapelige eksperimenter, fungerer ballongen også som et kommunikasjonsrelé med orbiteren.

Ballonger i ballonger

Prototypen er i bunn og grunn en «ballong inni en ballong», sa forskerne. Trykksattheliumfyller et stivt indre reservoar. I mellomtiden kan den fleksible ytre heliumballongen utvide seg og trekke seg sammen. Ballonger kan også stige høyere eller falle lavere. Den gjør dette ved hjelp avheliumventiler. Hvis oppdragsteamet ønsket å løfte ballongen, ville de lufte helium fra det indre reservoaret til den ytre ballongen. For å sette ballongen tilbake på plass,heliumluftes tilbake i reservoaret. Dette fører til at den ytre ballongen trekker seg sammen og mister noe av oppdriften.

Etsende miljø

I den planlagte høyden på 55 kilometer over Venus' overflate er ikke temperaturen like ekstrem og det atmosfæriske trykket er ikke like høyt. Men denne delen av Venus' atmosfære er fortsatt ganske barsk, fordi skyene er fulle av dråper svovelsyre. For å motstå dette korrosive miljøet bygde ingeniørene ballongen av flere lag med materiale. Materialet har et syrebestandig belegg, metallisering for å redusere solvarme og et indre lag som forblir sterkt nok til å bære vitenskapelige instrumenter. Selv tetningene er syrebestandige. Flytester har vist at materialene og konstruksjonen til ballongen også skal fungere på Venus. Materialene som brukes for Venus' overlevelsesevne er utfordrende å produsere, og robustheten i håndteringen vi demonstrerte i vår oppskytning og berging i Nevada gir oss tillit til påliteligheten til ballongene våre på Venus.

微信图片_20221020103433

I flere tiår har noen forskere og ingeniører foreslått ballonger som en måte å utforske Venus på. Dette kan snart bli en realitet. Bilde via NASA.

Vitenskap i Venus' atmosfære

Forskere utstyrer ballonger for ulike vitenskapelige undersøkelser. Disse inkluderer å lete etter lydbølger i atmosfæren produsert av jordskjelv på Venus. Noen av de mest spennende analysene vil være selve atmosfærens sammensetning.Karbondioksidutgjør mesteparten av Venus' atmosfære, og gir næring til den uhemmede drivhuseffekten som har gjort Venus til et slikt helvete på overflaten. Den nye analysen kan gi viktige ledetråder om nøyaktig hvordan dette skjedde. Faktisk sier forskere at Venus i de tidlige dagene pleide å ligne mer på Jorden. Så hva skjedde?

Siden forskere rapporterte oppdagelsen av fosfin i Venus' atmosfære i 2020, har spørsmålet om mulig liv i Venus' skyer gjenopplivet interessen. Opprinnelsen til fosfin er uklar, og noen studier stiller fortsatt spørsmål ved dets eksistens. Men ballongferder som dette ville være ideelle for dyp analyse av skyer og kanskje til og med å identifisere mikrober direkte. Ballongferder som dette kan bidra til å avdekke noen av de mest forvirrende og utfordrende hemmelighetene.


Publisert: 20. oktober 2022