Naukowcy i inżynierowie przetestowali prototyp balonu Wenus na pustyni Black Rock w Nevadzie w lipcu 2022 roku. Zminiaturyzowany pojazd pomyślnie ukończył dwa wstępne loty testowe.

Z palącym upałem i przytłaczającym ciśnieniem, powierzchnia Wenus jest nieprzyjazna i bezlitosna. W rzeczywistości sondy, które do tej pory tam wylądowały, przetrwały najwyżej kilka godzin. Ale może istnieć inny sposób na eksplorację tego niebezpiecznego i fascynującego świata poza orbiterami, krążącego wokół Słońca zaledwie rzut kamieniem od Ziemi. To balon. Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL) NASA w Pasadenie w Kalifornii poinformowało 10 października 2022 roku, że latający balon robotyczny, jeden z jego konceptów, pomyślnie ukończył dwa loty testowe nad Nevadą.

Naukowcy wykorzystali prototyp testowy, zmniejszoną wersję balonu, który pewnego dnia mógłby rzeczywiście przelatywać przez gęste chmury Wenus.

Pierwszy lot testowy prototypu balonu Venus

Planowany Venus Aerobot ma mieć średnicę 40 stóp (12 metrów), czyli około 2/3 wielkości prototypu.

Zespół naukowców i inżynierów z JPL i Near Space Corporation w Tillamook w stanie Oregon przeprowadził lot testowy. Ich sukces sugeruje, że balony na Wenus powinny być w stanie przetrwać w gęstej atmosferze sąsiedniej planety. Na Wenus balon będzie latał na wysokości 55 kilometrów nad powierzchnią. Aby dopasować temperaturę i gęstość atmosfery Wenus do warunków testowych, zespół uniósł balon testowy na wysokość 1 kilometra.

Pod każdym względem balon zachowuje się zgodnie z projektem. Jacob Izraelevitz, główny badacz testów w locie JPL, specjalista ds. robotyki, powiedział: „Jesteśmy bardzo zadowoleni z osiągów prototypu. Wystartował, zademonstrował manewry na kontrolowanej wysokości i po obu lotach wrócił do dobrej kondycji. Zebraliśmy obszerne dane z tych lotów i z niecierpliwością czekamy na ich wykorzystanie do udoskonalenia naszych modeli symulacyjnych przed eksploracją naszej siostrzanej planety.

Paul Byrne z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis i współpracownik naukowy z dziedziny robotyki lotniczej i kosmicznej dodał: „Sukces tych lotów testowych wiele dla nas znaczy: z powodzeniem zademonstrowaliśmy technologię niezbędną do zbadania chmury Wenus. Te testy kładą podwaliny pod to, jak moglibyśmy umożliwić długoterminową eksplorację piekielnej powierzchni Wenus za pomocą robotów”.

Podróżuj w wiatrach Wenus

Dlaczego więc balony? NASA chce zbadać obszar atmosfery Wenus, który znajduje się zbyt nisko, aby orbiter mógł go przeanalizować. W przeciwieństwie do lądowników, które rozsadzają się w ciągu kilku godzin, balony mogą unosić się na wietrze tygodniami, a nawet miesiącami, dryfując ze wschodu na zachód. Balon może również zmieniać wysokość w zakresie od 52 do 62 kilometrów nad powierzchnią (od 171 000 do 203 000 stóp).

Jednak latające roboty nie są całkowicie odosobnione. Współpracują z orbiterem nad atmosferą Wenus. Oprócz przeprowadzania eksperymentów naukowych, balon pełni również funkcję przekaźnika komunikacyjnego z orbiterem.

Balony w balonach

Prototyp to w zasadzie „balon w balonie” – powiedzieli naukowcy.helNapełnia sztywny zbiornik wewnętrzny. Jednocześnie elastyczny zewnętrzny balon z helem może się rozszerzać i kurczyć. Balony mogą również wznosić się wyżej lub opadać niżej. Dzieje się to za pomocąhelOtwory wentylacyjne. Gdyby zespół misji chciał unieść balon, musiałby wypuścić hel z wewnętrznego zbiornika do zewnętrznego balonu. Aby umieścić balon z powrotem na miejscu,helzostaje odprowadzona z powrotem do zbiornika. Powoduje to kurczenie się zewnętrznego balonu i utratę części wyporności.

Środowisko korozyjne

Na planowanej wysokości 55 kilometrów nad powierzchnią Wenus temperatura nie jest tak wysoka, a ciśnienie atmosferyczne nie jest tak wysokie. Jednak ta część atmosfery Wenus jest nadal dość surowa, ponieważ chmury są pełne kropelek kwasu siarkowego. Aby pomóc wytrzymać to korozyjne środowisko, inżynierowie zbudowali balon z wielu warstw materiału. Materiał charakteryzuje się powłoką odporną na kwasy, metalizacją redukującą nagrzewanie słoneczne oraz warstwą wewnętrzną, która pozostaje wystarczająco wytrzymała, aby przenosić instrumenty naukowe. Nawet uszczelnienia są kwasoodporne. Testy w locie wykazały, że materiały i konstrukcja balonu powinny również działać na Wenus. Materiały użyte do przetrwania na Wenus są trudne w produkcji, a solidność obsługi, którą zademonstrowaliśmy podczas naszego startu i odzyskiwania w Nevadzie, daje nam pewność co do niezawodności naszych balonów na Wenus.

Od dziesięcioleci niektórzy naukowcy i inżynierowie proponują wykorzystanie balonów jako sposobu na eksplorację Wenus. To może wkrótce stać się rzeczywistością. Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA.

Nauka w atmosferze Wenus

Naukowcy wyposażają balony w różnorodne badania naukowe. Obejmują one między innymi poszukiwanie fal dźwiękowych w atmosferze, wytwarzanych przez trzęsienia ziemi na Wenus. Jedną z najciekawszych analiz będzie analiza składu samej atmosfery.Dwutlenek węglaStanowi większość atmosfery Wenus, napędzając niekontrolowany efekt cieplarniany, który sprawił, że Wenus stała się piekłem na powierzchni. Nowa analiza może dostarczyć ważnych wskazówek na temat tego, jak dokładnie to się stało. Naukowcy twierdzą, że w początkach istnienia Wenus była bardziej podobna do Ziemi. Co się więc stało?

Oczywiście, odkąd naukowcy poinformowali o odkryciu fosfiny w atmosferze Wenus w 2020 roku, kwestia ewentualnego życia w chmurach Wenus ponownie wzbudziła zainteresowanie. Pochodzenie fosfiny jest niejednoznaczne, a niektóre badania wciąż podważają jej istnienie. Jednak misje balonowe, takie jak ta, byłyby idealne do dogłębnej analizy chmur, a być może nawet do bezpośredniej identyfikacji mikrobów. Misje balonowe, takie jak ta, mogłyby pomóc w rozwikłaniu niektórych z najbardziej zagadkowych i trudnych sekretów.