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

Met zijn verzengende hitte en overweldigende druk is het oppervlak van Venus vijandig en meedogenloos. De sondes die er tot nu toe zijn geland, hebben het dan ook hooguit een paar uur volgehouden. Maar er is mogelijk een andere manier om deze gevaarlijke en fascinerende wereld te verkennen dan met ruimteschepen die in een baan om de zon draaien, op slechts een steenworp afstand van de aarde. Dat is de ballon. NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Californië, meldde op 10 oktober 2022 dat een robotballon, een van hun concepten voor luchtrobotica, met succes twee testvluchten boven Nevada heeft voltooid.

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

Eerste testvlucht van het Venus-ballonprototype

De geplande Venus Aerobot heeft een diameter van 12 meter (40 voet), ongeveer tweederde 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 ballonnen op Venus 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 Venusatmosfeer tijdens de test na te bootsen, liet het team de testballon opstijgen tot een hoogte van 1 km.

De ballon gedraagt ​​zich in alle opzichten zoals bedoeld. Jacob Izraelevitz, hoofdonderzoeker van JPL Flight Test en roboticaspecialist, zei: "We zijn zeer tevreden over de prestaties van het prototype. Het is gelanceerd, heeft gecontroleerde hoogtemanoeuvres uitgevoerd en we hebben het na beide vluchten weer in goede staat teruggebracht. 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 de Washington University in St. Louis en een medewerker op het gebied van 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 robotverkenning op de lange termijn mogelijk kunnen maken op het helse oppervlak van Venus."

Reizen met de winden van Venus

Waarom ballonnen? NASA wil een gebied in de atmosfeer van Venus bestuderen dat te laag is voor de orbiter 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 drijven. De ballon kan ook zijn hoogte aanpassen tussen 52 en 62 kilometer boven het oppervlak.

Vliegende robots staan ​​echter niet helemaal alleen. Er is er een die samenwerkt met een ruimtesonde boven de atmosfeer van Venus. Naast het uitvoeren van wetenschappelijke experimenten fungeert de ballon ook als communicatierelais met de ruimtesonde.

Ballonnen in ballonnen

Het prototype is in feite een "ballon in een ballon", aldus de onderzoekers. Onder druk gezetheliumHet vult een stijf intern reservoir. Ondertussen kan de flexibele buitenste heliumballon uitzetten en krimpen. Ballonnen kunnen ook hoger stijgen of lager dalen. Dit gebeurt met behulp van...heliumontluchtingsopeningen. Als het missieteam de ballon wilde optillen, lieten ze helium uit het binnenreservoir naar de buitenste ballon ontsnappen. Om de ballon weer op zijn plaats te brengen,heliumDe lucht wordt teruggevoerd naar het reservoir. Hierdoor krimpt de buitenste ballon en verliest hij wat drijfvermogen.

Corrosieve omgeving

Op de geplande hoogte van 55 kilometer boven het oppervlak van Venus is de temperatuur niet zo extreem en de atmosferische druk niet zo sterk. Maar dit deel van de Venusatmosfeer is nog steeds behoorlijk onherbergzaam, omdat de wolken vol zitten met druppels zwavelzuur. Om deze corrosieve omgeving te kunnen weerstaan, hebben ingenieurs de ballon gebouwd met meerdere materiaallagen. Het materiaal is voorzien van een zuurbestendige coating, een metaallaag om de opwarming door de zon te verminderen en een binnenlaag die sterk genoeg is om wetenschappelijke instrumenten te dragen. Zelfs de afdichtingen zijn zuurbestendig. Vluchtproeven hebben aangetoond dat de materialen en de constructie van de ballon ook op Venus zouden moeten werken. De materialen die nodig zijn voor de overleving op Venus zijn lastig te produceren, en de robuustheid die we hebben aangetoond tijdens onze lancering en landing in Nevada geeft ons vertrouwen in de betrouwbaarheid van onze ballonnen op Venus.

Al tientallen jaren opperen sommige wetenschappers en ingenieurs het gebruik van ballonnen als middel om 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. Deze omvatten onder meer het opsporen van geluidsgolven in de atmosfeer die worden veroorzaakt door aardbevingen op Venus. Een van de meest interessante analyses zal de samenstelling van de atmosfeer zelf betreffen.KoolstofdioxideHet vormt het grootste deel van de atmosfeer van Venus en voedt het ongecontroleerde broeikaseffect dat Venus tot zo'n hel op het oppervlak heeft gemaakt. De nieuwe analyse zou belangrijke aanwijzingen kunnen geven over hoe dit precies is gebeurd. Wetenschappers zeggen namelijk dat Venus in de beginperiode meer op de aarde leek. Wat is er dan gebeurd?

Sinds wetenschappers in 2020 de ontdekking van fosfine in de atmosfeer van Venus meldden, is de interesse in de mogelijke aanwezigheid van leven in de wolken van Venus natuurlijk 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 wellicht zelfs voor het rechtstreeks identificeren van microben. Ballonmissies zoals deze zouden kunnen helpen om een ​​aantal van de meest raadselachtige en uitdagende geheimen te ontrafelen.