Wetenschappers en ingenieurs testten in juli 2022 een prototype van een Venusballon in de Black Rock Desert in Nevada. Het verkleinde voertuig voltooide met succes twee eerste testvluchten

Met zijn verschroeiende hitte en overweldigende druk is het oppervlak van Venus vijandig en meedogenloos. Sterker nog, de sondes die er tot nu toe zijn geland, hebben het hooguit een paar uur volgehouden. Maar er is misschien een andere manier om deze gevaarlijke en fascinerende wereld te verkennen dan met orbiters, die zich op een steenworp afstand van de aarde om de zon bewegen. Dat is de ballon. NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Californië, meldde op 10 oktober 2022 dat een luchtballon, een van hun luchtrobotconcepten, met succes twee testvluchten boven Nevada heeft voltooid.

De onderzoekers gebruikten een testprototype: een gekrompen versie van een ballon die op een dag daadwerkelijk door de dichte wolken van Venus zou kunnen zweven.

Eerste testvlucht van prototype Venus-ballon

De geplande Venus Aerobot heeft een diameter van 12 meter, ongeveer 2/3 van de grootte van het prototype.

Een team van wetenschappers en ingenieurs van JPL en Near Space Corporation in Tillamook, Oregon, voerde de testvlucht uit. Hun succes suggereert dat Venusballonnen zouden moeten kunnen overleven in de dichte atmosfeer van deze naburige planeet. Op Venus zal de ballon op een hoogte van 55 kilometer boven het oppervlak vliegen. Om de temperatuur en dichtheid van de atmosfeer van Venus tijdens de test te evenaren, tilde het team de testballon op tot een hoogte van 1 kilometer.

De ballon gedraagt ​​zich in alle opzichten zoals hij is ontworpen. Jacob Izraelevitz, hoofdonderzoeker van JPL Flight Test, roboticaspecialist, zei: "We zijn zeer tevreden met de prestaties van het prototype. Hij werd gelanceerd, demonstreerde gecontroleerde hoogtemanoeuvres en we hebben hem na beide vluchten in goede staat teruggekregen. We hebben uitgebreide gegevens van deze vluchten verzameld en kijken ernaar uit om deze te gebruiken om onze simulatiemodellen te verbeteren voordat we onze zusterplaneet gaan verkennen.

Paul Byrne van Washington University in St. Louis, een medewerker van de afdeling lucht- en ruimtevaartrobotica, voegde eraan toe: "Het succes van deze testvluchten betekent veel voor ons: we hebben met succes de technologie gedemonstreerd die nodig is om de Venuswolk te onderzoeken. Deze tests leggen de basis voor hoe we robotische exploratie op lange termijn op het helse oppervlak van Venus mogelijk kunnen maken.

Reizen in Venuswinden

Dus waarom ballonnen? NASA wil een gebied in de atmosfeer van Venus bestuderen dat te laag ligt voor de satelliet om te analyseren. In tegenstelling tot landers, die binnen enkele uren opblazen, kunnen ballonnen weken of zelfs maanden in de wind zweven en van oost naar west bewegen. De ballon kan ook van hoogte veranderen tussen 171.000 en 203.000 voet (52 tot 62 kilometer) boven het oppervlak.

Vliegende robots zijn echter niet helemaal alleen. Ze werken samen met een ruimtesonde boven de atmosfeer van Venus. Naast het uitvoeren van wetenschappelijke experimenten fungeert de ballon ook als communicatiekanaal met de ruimtesonde.

Ballonnen in ballonnen

Het prototype is in feite een 'ballon in een ballon', aldus de onderzoekers.heliumVult het stijve interne reservoir. Ondertussen kan de flexibele buitenste heliumballon uitzetten en krimpen. Ballonnen kunnen ook hoger stijgen of lager vallen. Dit gebeurt met behulp vanheliumventilatieopeningen. Als het missieteam de ballon wilde opstijgen, zouden ze helium uit het binnenste reservoir naar de buitenste ballon laten lekken. Om de ballon weer op zijn plaats te krijgen,heliumwordt terug in het reservoir geblazen. Hierdoor krimpt de buitenste ballon en verliest wat drijfvermogen.

Corrosieve omgeving

Op de geplande hoogte van 55 kilometer boven het oppervlak van Venus is de temperatuur minder extreem en de luchtdruk minder sterk. Maar dit deel van de atmosfeer van Venus is nog steeds behoorlijk ruw, omdat de wolken vol zitten met druppeltjes zwavelzuur. Om deze corrosieve omgeving te weerstaan, hebben ingenieurs de ballon uit meerdere lagen materiaal gebouwd. Het materiaal is voorzien van een zuurbestendige coating, metallisatie om opwarming door de zon te verminderen en een binnenlaag die sterk genoeg blijft om wetenschappelijke instrumenten te dragen. Zelfs de afdichtingen zijn zuurbestendig. Vluchttesten hebben aangetoond dat de materialen en constructie van de ballon ook op Venus zouden moeten werken. De materialen die gebruikt worden voor de overlevingskansen op Venus zijn uitdagend om te produceren, en de robuustheid die we hebben laten zien tijdens onze lancering en terugkomst in Nevada, geeft ons vertrouwen in de betrouwbaarheid van onze ballonnen op Venus.

Al tientallen jaren stellen wetenschappers en ingenieurs voor om met ballonnen Venus te verkennen. Dit zou binnenkort werkelijkheid kunnen worden. Afbeelding via NASA.

Wetenschap in de atmosfeer van Venus

Wetenschappers rusten ballonnen uit voor diverse wetenschappelijke onderzoeken. Zo zoeken ze onder andere naar geluidsgolven in de atmosfeer, veroorzaakt door aardbevingen op Venus. Een van de meest opwindende analyses zal de samenstelling van de atmosfeer zelf betreffen.Koolstofdioxidevormt het grootste deel van de atmosfeer van Venus en voedt het op hol geslagen broeikaseffect dat Venus tot een hel op het oppervlak heeft gemaakt. De nieuwe analyse zou belangrijke aanwijzingen kunnen geven over hoe dit precies is gebeurd. Wetenschappers zeggen zelfs dat Venus in de begindagen meer op de Aarde leek. Dus wat is er gebeurd?

Sinds wetenschappers in 2020 de ontdekking van fosfine in de atmosfeer van Venus meldden, is de interesse in mogelijk leven in de wolken van Venus weer aangewakkerd. De oorsprong van fosfine is onduidelijk en sommige studies trekken het bestaan ​​ervan nog steeds in twijfel. Maar ballonmissies zoals deze zouden ideaal zijn voor een diepgaande analyse van wolken en mogelijk zelfs voor de directe identificatie van microben. Ballonmissies zoals deze zouden kunnen helpen bij het ontrafelen van enkele van de meest verwarrende en uitdagende geheimen.