Balon-matrioszka wzbił się nad pustynią w Newadzie. Trwają testy rozwiązań dla robotycznej misji na Wenus
Na pustyni Black Rock w Newadzie (USA) rozegrały się sceny jak z filmu science-fiction. Nad piaskami pustyni przeleciał budowany przez Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL) balon-robot. Docelowo ma badać nieprzyjazne środowisko Wenus. Był to kamień milowy tego niezwykłego projektu.
W tym artykule:
- Testy balonu do badania Wenus
- Pierwsze balony na Wenus
- Co mają badać wenusjańskie balony?
- Jak zabezpieczyć balon przed nieprzyjaznym środowiskiem Wenus?
Ciśnienie porównywalne z tym, jakie panuje w ziemskim oceanie na głębokości około kilometra. Temperatura dochodząca przy powierzchni do 480 stopni Celsjusza. Wszędobylski kwas siarkowy. Panujące na Wenus warunki wystarczą, aby wyłączyć nawet najbardziej wytrzymały statek kosmiczny w ciągu kilku godzin.
Ale kilkadziesiąt kilometrów nad powierzchnią Wenus gęsta atmosfera jest znacznie bardziej gościnna dla stworzonych przez ludzkość urządzeń. Dlatego specjaliści z JPL Robotics oraz Near Space Corporation opracowują koncepcję długoterminowej eksploracji Wenus. Będzie ona oparta o połączone siły dwóch urządzeń: orbitera i balonu.
Orbiter pozostałby daleko nad atmosferą, wykonując pomiary naukowe i służąc jako przekaźnik komunikacyjny. Natomiast powietrzny robotyczny balon – zwany inaczej aerobotem – o średnicy około 12 metrów przemieszczałby się po linii chmur.
Testy balonu do badania Wenus
Aby przetestować tę koncepcję, zespół naukowców i inżynierów przeprowadził niedawno dwa udane loty prototypowego robo-balonu. Lśniący srebrny balon wzniósł się na ponad kilometr nad pustynię Black Rock w Nevadzie. Dotarł do miejsca w ziemskiej atmosfery, które pod względem temperatury i gęstości zbliża się do tej, w jakiej operowałby balon na wysokości 55 kilometrów nad Wenus.
Testy te, koordynowane przez Near Space, stanowią niewątpliwy przełom. Udowadniają, że jest sposób na dotarcie tam, gdzie żaden orbiter nie wleci. W dodatku proponowana przez JPL/Near Space misja balonowa mogłaby działać przez tygodnie, a nawet miesiące.
Pierwsze balony na Wenus
Pomysł wykorzystania balonów do badania Wenus nie jest nowy. Został już nawet przetestowany w bliźniaczych radzieckich misjach Vega 1 i 2, które dotarły na planetę w 1985 roku. Dwa wypełnione helem balony o średnicy 3,6 metra przemieszczały się nieco ponad 46 godzin. Potem wyczerpały się baterie ich instrumentów. Mimo to sondy dostarczyły cennych informacji naukowych. A przede wszystkim zademonstrowały zasadność użycia balonów.
Jednak balony z radzieckiego programu Vega nie miały możliwości przemieszczania się na komendę. Natomiast JPL i Near Space pracują nad tym, by nowa generacja balonów mogła wznosić się i opadać, a także przemieszczać się w interesujące naukowców miejsca.
Co mają badać wenusjańskie balony?
Mają zbierać dane na wysokości od 52 do 62 km nad powierzchnią Wenus i okrążać planetę przez co najmniej 100 dni. Aerobot posłużyłby też do wykonania szeregu badań naukowych. Od monitorowania atmosfery pod kątem fal akustycznych generowanych przez trzęsienia Wenus, po analizę składu chemicznego chmur. Towarzyszący balonowi lub balonom orbiter otrzymywałby dane z aerobota i przekazywał je na Ziemię.
Badania chmur na Wenus są ważne m.in. z powodów astrobiologicznych. Uczeni od lat spierają się, czy na Wenus istnieje życie, czy nie. Jeśli tak, może się ukrywać właśnie w chmurach.
Przetestowany właśnie prototypowy balon został wyprodukowany przy użyciu technologii Near Space wykorzystywanej do konstruowania pontonów lotniczych. Zaprojektowany został jako swego rodzaju matrioszka, czyli „balon w balonie”.
Jak zabezpieczyć balon przed nieprzyjaznym środowiskiem Wenus?
Urządzenie ma dwie części. Pierwsza to sztywny wewnętrzny zbiornik wypełniony helem pod wysokim ciśnieniem. Drugą częścią jest hermetyczny zewnętrzny balon helowy, który może się rozszerzać i kurczyć. Aby zwiększyć wysokość, hel wydostaje się z wewnętrznego zbiornika do zewnętrznego balonu, który rozszerza się i unosi konstrukcję. Gdy naukowcy będą chcieli zmniejszyć wysokość, na jakiej porusza się balon, hel powróci do zbiornika, co wywoła kurczenie się zewnętrznego balonu.
Wenus była kiedyś bardziej podobna do Ziemi niż dziś, ale teraz jest iście piekielną planetą
Możemy się wiele nauczyć o zmianach klimatu od Wenus, naszej siostrzanej planety. Wenus jest drugą planetą od Słońca i jest najbliższym planetarnym sąsiadem Ziemi. Jest jedną z czterech w...
Partie atmosfery Wenus, w których ma przemieszczać się balon, są środowiskiem znacznie łagodniejszym od powierzchni planety. Jednak długotrwałe loty w chmurach zawierających kwas siarkowy i inne chemikalia nie będą proste. Właśnie dlatego wielowarstwowy materiał opracowany dla zewnętrznego balonu aerobota zawiera powłokę kwasoodporną. A także warstwę pokrytą metalem w celu zmniejszenia ogrzewania słonecznego oraz strukturalną warstwę wewnętrzną utrzymującą całość. Opracowano również nowe techniki, mające zapewnić skuteczne i kwasoodporne uszczelnienie na wypadek wycieku helu.
Czy takie balony będą badały Wenus w kolejnych misjach? Przypomnijmy, że ubiegły rok przyniósł prawdziwy wysyp misji wenusjańskich. NASA zatwierdziła do realizacji dwie misje – Veritas i DaVinci – natomiast ESA skierowała do realizacji projekt EnVision. Jest jeszcze pierwsza historyczna prywatna misja na Wenus, w którą zaangażowała się nowozelandzka firma Rocket Lab. Czyżby Wenus miała się stać drugim po Marsie światem zamieszkanym przez ziemskie roboty?
Źródło: JPL.
Nasz ekspert
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.