Forskare och ingenjörer testade en Venus Balloon-prototyp i Nevadas Black Rock-öknen i juli 2022. Det nedskalade fordonet slutförde framgångsrikt 2 initiala testflyg

Med sin brinnande värme och överväldigande tryck är Venus yta fientlig och oförlåtande. Faktum är att sonden som har landat där hittills bara har hållit några timmar på mest. Men det kan finnas ett annat sätt att utforska denna farliga och fascinerande värld utöver orbiters, som kretsar runt solen bara ett stenkast från jorden. Det är ballongen. NASA: s Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Kalifornien, rapporterade den 10 oktober 2022 att en flygballong, ett av dess flygrobotkoncept, har framgångsrikt genomfört två testflyg över Nevada.

Forskarna använde en testprototyp, en krympad version av en ballong som faktiskt en dag kunde driva genom de täta molnen i Venus.

Första Venus Balloon Prototype Test Flight

Den planerade Venus Aerobot är 40 fot (12 meter) i diameter, ungefär 2/3 storleken på prototypen.

Ett team av forskare och ingenjörer från JPL och nära Space Corporation i Tillamook, Oregon, genomförde testflygningen. Deras framgång tyder på att venusiska ballonger bör kunna överleva i den täta atmosfären i denna angränsande värld. På Venus kommer ballongen att flyga på en höjd av 55 kilometer över ytan. För att matcha temperaturen och densiteten i Venus atmosfär i testet, lyftte teamet testballongen till en höjd av 1 km.

På alla sätt uppför sig ballongen när den designades. Jacob Izraelevitz, huvudutredare för JPL Flight Test, robotspecialist, sa: ”Vi är mycket nöjda med prestandan för prototypen. Det lanserade, visade kontrollerad höjdmanöver och vi fick det tillbaka i god form efter båda flygningarna. Vi har registrerat omfattande data från dessa flygningar och ser fram emot att använda IT för att förbättra vår simuleringsmodeller innan vår syster planerar.

Paul Byrne från Washington University i St. Louis och en Aerospace Robotics Science Collaborator tillade: ”Framgången för dessa testflyg betyder mycket för oss: Vi har framgångsrikt visat den teknik som behövs för att undersöka Venus-molnet. Dessa tester lägger grunden för hur vi kan möjliggöra långsiktig robotutforskning på Venus 'helvete.

Resa i Venus vindar

Så varför ballonger? NASA vill studera en region i Venus atmosfär som är för låg för att omloppet ska analyseras. Till skillnad från Landers, som sprängs inom några timmar, kan ballonger flyta i vinden i veckor eller till och med månader och driva från öst till väst. Ballongen kan också ändra sin höjd mellan 171 000 och 203 000 fot (52 till 62 kilometer) över ytan.

Flygrobotar är dock inte helt ensamma. Det fungerar med en orbiter ovanför Venus atmosfär. Förutom att genomföra vetenskapliga experiment fungerar ballongen också som ett kommunikationsrelä med omloppet.

Ballonger i ballonger

Prototypen är i princip en "ballong i en ballong", sa forskarna. Tryckheliumfyller en styv intern reservoar. Samtidigt kan den flexibla yttre heliumballongen expandera och sammandras. Ballonger kan också stiga högre eller falla lägre. Det gör detta med hjälp avheliumventiler. Om uppdragsteamet ville lyfta ballongen, skulle de lufta helium från den inre reservoaren till den yttre ballongen. För att sätta tillbaka ballongen på plats,heliumär ventilerad tillbaka i behållaren. Detta får den yttre ballongen att dra sig samman och förlora viss flytkraft.

Frätande miljö

Vid den planerade höjden på 55 kilometer över Venus yta är temperaturen inte lika allvarlig och atmosfärstrycket är inte lika starkt. Men denna del av Venus atmosfär är fortfarande ganska hård, eftersom molnen är fulla av droppar av svavelsyra. För att hjälpa till att tåla denna frätande miljö byggde ingenjörer ballongen från flera lager av material. Materialet har en syrabeständig beläggning, metallisering för att minska soluppvärmningen och ett inre skikt som förblir tillräckligt starkt för att bära vetenskapliga instrument. Till och med tätningarna är syrabeständiga. Flygtester har visat att materialen och konstruktionen av ballongen också bör fungera på Venus. Materialet som används för Venus överlevnad är utmanande att tillverka, och robustheten för hantering som vi demonstrerade i vår Nevada -lansering och återhämtning ger oss förtroende för våra ballonger på Venus.

I decennier har vissa forskare och ingenjörer föreslagit ballonger som ett sätt att utforska Venus. Detta kan snart bli verklighet. Bild via NASA.

Vetenskap i Venus atmosfär

Forskare utrustar ballonger för olika vetenskapliga undersökningar. Dessa inkluderar att leta efter ljudvågor i atmosfären som produceras av venusiska jordbävningar. Några av de mest spännande analyserna kommer att vara sammansättningen av själva atmosfären.Koldioxidutgör det mesta av Venus atmosfär och driver den flyktiga växthuseffekten som har gjort Venus till ett sådant helvete på ytan. Den nya analysen kan ge viktiga ledtrådar om hur exakt detta hände. Faktum är att forskare säger att Venus under de första dagarna brukade vara mer som jorden. Så vad hände?

Eftersom forskare rapporterade upptäckten av fosfin i Venus atmosfär 2020 har naturligtvis frågan om möjliga liv i Venus moln återupplivat intresset. Ursprunget till fosfin är oöverträffad, och vissa studier ifrågasätter fortfarande dess existens. Men ballonguppdrag som detta skulle vara idealiska för djup analys av moln och kanske till och med identifiera alla mikrober direkt. Ballonguppdrag som detta kan hjälpa till att avslöja några av de mest förvirrande och utmanande hemligheterna.