Een verkleinde versie van de robotballon (aerobot) die ooit het luchtruim van Venus zou kunnen kiezen, heeft twee testvluchten in Nevada succesvol afgerond, wat een mijlpaal is voor het project. De intense druk, hitte en corrosieve gassen van het oppervlak van Venus zijn voldoende om zelfs het meest robuuste ruimtevaartuig binnen enkele uren uit te schakelen. Maar enkele tientallen kilometers daarboven is de dikke atmosfeer veel gastvrijer voor robotische verkenning.
Eén concept voorziet in het koppelen van een ballon aan een Venus orbiter, de twee werken samen om de zusterplaneet van de Aarde te bestuderen. Terwijl de orbiter ver boven de atmosfeer zou blijven, wetenschappelijke metingen zou doen en als communicatierelais zou dienen, zou een robotballon, of aerobot, met een diameter van ongeveer 12 meter zich in de atmosfeer verplaatsen. Om dit concept te testen heeft een team wetenschappers en ingenieurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië en de Near Space Corporation in Tillamook, Oregon, onlangs twee geslaagde vluchten uitgevoerd met een prototype van een ballon die ongeveer een derde van die grootte is.
De glinsterende zilveren ballon steeg meer dan 1 kilometer op boven Nevada's Black Rock Desert naar een gebied in de aardse atmosfeer dat de temperatuur en dichtheid benadert die de aerobot zou ervaren op ongeveer 55 kilometer boven Venus. Deze tests, gecoördineerd door Near Space, zijn een mijlpaal in het bewijzen van de geschiktheid van het concept voor toegang tot een gebied van de atmosfeer van Venus dat te laag is voor orbiters om te bereiken, maar waar een ballonmissie weken of zelfs maanden zou kunnen werken. "We zijn bijzonder tevreden met de prestaties van het prototype. Het werd gelanceerd, demonstreerde manoeuvres op gecontroleerde hoogte en werd na beide vluchten in goede staat teruggevonden", aldus robotica-technoloog Jacob Izraelevitz, die de ballonontwikkeling leidt als hoofdonderzoeker van JPL voor de vliegproeven. "We hebben een berg gegevens van deze vluchten opgenomen en kijken ernaar uit om die te gebruiken om onze simulatiemodellen te verbeteren voordat we onze zusterplaneet gaan verkennen."
De enige ballonverkenning van de atmosfeer van Venus tot nu toe was een onderdeel van de twee Sovjet Vega 1 en 2 missies die in 1985 bij de planeet aankwamen. De twee ballonnen (met een diameter van ongeveer 3,6 meter gevuld met helium) gingen iets meer dan 46 uur mee voordat de batterijen van hun instrumenten leeg waren. Hun korte tijd in de atmosfeer van Venus gaf een prikkelende hint van de wetenschap die zou kunnen worden bereikt met een groter, langer durend ballonplatform dat in de atmosfeer van de planeet zweeft.
Roving' the Skies
Het uiteindelijke doel van de aerobot zou zijn om te reizen op de winden van Venus, zwevend van oost naar west, om de planeet gedurende minstens 100 dagen te omcirkelen. De aerobot zou dienen als platform voor een reeks wetenschappelijke onderzoeken, van het monitoren van de atmosfeer op akoestische golven die door venusbevingen worden gegenereerd tot het analyseren van de chemische samenstelling van de wolken. De begeleidende orbiter zou gegevens van de aerobot ontvangen en naar de aarde doorsturen, terwijl hij een algemeen beeld van de planeet zou geven.
Net zoals een Marsrover de opdracht krijgt om naar een interessante rots of ander object te rijden, kan de aerobot worden gestuurd om zijn hoogte te verhogen en te verlagen - iets wat de Vega ballonnen niet konden - om wetenschap te bedrijven tussen ongeveer 52 en 62 kilometer hoogte in de atmosfeer van Venus. Het prototype van de ballon werd vervaardigd met behulp van de technieken van Near Space voor opblaasbare ruimtevaarttoestellen. Ontworpen als een "ballon in een ballon", heeft hij een stijf binnenreservoir gevuld met helium onder hoge druk en een omhullende buitenste heliumballon die kan uitzetten en inkrimpen.
Om de hoogte te vergroten, stroomt helium uit het binnenste reservoir naar de buitenste ballon, die uitzet om de aerobot extra drijfvermogen te geven. Als het tijd is om de hoogte te verkleinen, wordt helium teruggepompt in het reservoir, waardoor de buitenste ballon krimpt en het drijfvermogen van de aerobot afneemt. "Het succes van deze testvluchten is van groot belang voor ons: We hebben met succes de technologie gedemonstreerd die we nodig hebben om de wolken van Venus te onderzoeken," zei Paul Byrne, universitair hoofddocent aan de Washington University in St. Louis en medewerker van de wetenschappelijke aerobot. "Deze tests vormen de basis voor hoe we robotverkenning op lange termijn kunnen realiseren hoog boven het helse oppervlak van Venus."
Geen picknick in de wolken
Hoewel deze regio van de atmosfeer van Venus meer vergevingsgezind is dan de lagere regionen, zouden lange vluchten in de wolken van de rotsachtige planeet, die zwavelzuur en andere corrosieve chemicaliën bevatten, geen pretje zijn. Het meerlagige materiaal dat voor de buitenste ballon van de aerobot is ontwikkeld, omvat een zuurbestendige coating, een metallisatielaag om de opwarming door de zon te verminderen en een structurele binnenlaag die de ballon sterk genoeg houdt om de wetenschappelijke instrumenten eronder te dragen. Er zijn ook nieuwe technieken ontwikkeld om een langdurige zuurbestendige afdichting te garanderen met minimale heliumlekkage uit de naden. "De materialen die gebruikt worden voor het overleven van Venus zijn een uitdaging om mee te fabriceren, en de robuustheid van de behandeling die we hebben laten zien bij de lancering en het herstel in Nevada geeft ons vertrouwen in de betrouwbaarheid van de ballon op Venus," zei medeonderzoeker Tim Lachenmeier, chief executive officer van Near Space. Hoewel de recente tests in Nevada een mijlpaal waren voor een toekomstig concept dat ontworpen is met Venus in gedachten, zeggen de onderzoekers dat de technologie ook gebruikt zou kunnen worden door wetenschappelijke ballonnen op grote hoogte die hun hoogte in het aardse luchtruim moeten controleren.
Bron: NASA
