התוכנית הפרועה להביא הביתה קצת מאווירת ונוס

אם עקבתם אחר חדשות החלל לאחרונה, בטח שמעתם על החזרת דגימה של מאדים - התוכנית השאפתנית של נאס"א לאסוף דגימות של סלעי מאדים ולהחזיר אותם לכדור הארץ למחקר. המשימה הזו אמורה לצאת לדרך מאוחר יותר בעשור הזה, אבל זה יהיה תהליך ארוך שנים ויקר מאוד לאסוף ולשחזר את הדגימות הללו.

אבל מאדים הוא לא כוכב הלכת היחיד במרחק ביקור. למה שלא נקפוץ לשכנתנו הפלנטרית האחרת, ונוס, ונאסוף דגימה גם משם?

זה בדיוק מה שמוצע על ידי קבוצה של חוקרי ונוס. דיברנו עם מנהיג קבוצת ההצעות כדי ללמוד עוד.

רעיון ישן שהגיע זמנו

מדענים דנו ביתרונות של ניסיון לתפוס דגימה מנוגה במשך עשרות שנים, כאשר מושגי המשימה נחקרו עוד בשנות ה-80. למרות שמאדים היה הכוכב שקיבל את מירב תשומת הלב בשנים האחרונות, יש עניין רב במדע הפלנטרי הקהילה ללמוד יותר על נוגה - במיוחד בגלל שהיא יכולה לעזור לנו להבין יותר על כוכבי לכת אחרים מחוץ לשמש שלנו מערכת.

עכשיו זה יכול להשתנות, כאשר נאס"א מתחילה את הפעילות עשור של ונוס עם זוג משימות שצפויות לבקר שם, יחד עם משימת סוכנות החלל האירופית, כולן מתוכננות לעשור הבא.

משימות מדגם קודמות של ונוס מעולם לא יצאו מהקרקע מכמה סיבות: ההתמקדות במאדים נגמרה ונוס, היעדר הטכנולוגיה כדי לאפשר פעולה כה מורכבת, ואי האירוח החיוני של וֵנוּס. ונוס לוהטת, עם אווירה צפופה במיוחד, היוצרת סביבה קשה מאוד לאלקטרוניקה לפעול בה.

מנסה לטוס לנוגה, לשלוח בדיקה אל פני השטח, לאסוף דגימה, להעלות את הדגימה חזרה למסלול, ו ואז להחזיר אותו לכדור הארץ יהיה גם יקר בצורה בלתי רגילה וגם ידרוש טכנולוגיות משמעותיות התפתחויות.

לכן לקבוצה של חוקרים צרפתים יש גישה שונה. במקום לנסות לאסוף חתיכה משטחה של נוגה, עלינו לנסות לתפוס חלק מהאטמוספירה שלה. משימת החזרת הדגימה האטמוספירית של ונוס או VATMOS-SR היא תפיסת משימה של קבוצה במכון פריז לפיזיקה פלנטרית, שמנסה לתפוף ברעיון שלהם.

היתרון הגדול של גישה זו הוא הפשטות היחסית שלה. אין צורך להנחית דבר על פני השטח או לחזור למסלול. במקום זאת, תוכל לשלוח חללית אחת בנתיב הרחק מכדור הארץ לכיוון נוגה, שם היא תיכנס לאטמוספירה ותמלא בקבוקים בכארבעה ליטר גז. ואז הוא ימשיך לנסוע ישר חזרה לכדור הארץ.

לחללית לא יהיו מכשירים ולא יבצעו קריאות. זה יהיה רק ​​רכב איסוף. זה עושה את זה בטוח יותר, קל יותר וזול יותר, הסביר החוקר הראשי גיום אוויס ל-Digital Trends.

"אתה פשוט גולש דרך האטמוספירה במסלול בליסטי", אמר אביס. "אז זה לוקח רק שנה אחת ללכת לשם, לקחת את הדגימה שלך ולחזור לכדור הארץ."

תכנון לטווח ארוך

בימינו, משימות מדעיות פלנטריות כוללות בדרך כלל שליחת מכשירים (כגון אלה על רובי מאדים) למקום וקבלתם לבצע מדידות. גישה זו דוגלת באיסוף חומר והחזרתו לכדור הארץ במקום, שם יש לנו מכשירים הרבה יותר מסוגלים ומגוונים לחקור בעזרתם.

ועם מדגם יקר מכוכב אחר, קצת הולך רחוק. דגימה של כמה ליטרים של גז יכולה להעסיק את המדענים במשך שנים.

"מה שבאמת מגניב הוא שאתה מקבל הרבה גז ואתה יכול למדוד אותו, לא לנצח, אלא במשך זמן רב על פני כדור הארץ", הסביר אביס. "אם אתה חושב על זה, אתה יכול לשמר מעט מהמדגם הזה. אולי בעוד עשור יהיה לנו ספקטרומטר חדש על כדור הארץ שיהיה שימושי עבור המדגם הזה".

תכנון זה לעתיד הגיוני כשמסתכלים כיצד נאס"א ניגשה לדגימות הירח שנאספו במהלך משימות אפולו לירח. חלק מהדגימות נותחו מיד כשהן הוחזרו לכדור הארץ, אך אחרות אוחסנו על בסיס שהטכנולוגיה העתידית תאפשר לנתח אותן לעומק חדש. והגישה ארוכת הטווח הזו השתלמה, עם מדגם בן 50 שנה נפתח רק בשנה שעברה וחשיפת מידע על הגיאולוגיה וההיסטוריה של הירח.

אם היינו מסוגלים לקחת דגימה דומה של אטמוספירת נוגה, ניתן היה לאחסן הרבה ממנה גם לטווח ארוך. וחוקרים ירוויחו אפילו מקומץ אטומים של דגימת גז, כך שדגימה של כמה ליטרים תספיק כדי לספק חומרי מחקר לכל קהילת נוגה.

משימה קרובה לונוס בשם Davinci מתכננת לבצע מדידות דומות של האטמוספירה, אבל במקרה הזה, יש משבר בזמן אמת. המשימה כוללת הפלה של כדור מדגם דרך האטמוספרה, ולכן יש לקחת דגימות ולעבד אותן תוך שעה אחת בלבד.

זה גרם לבעיות במשימות קודמות של ונוס בעשורים מוקדמים יותר, מה שהביא לממצאים משובשים ככל הנראה עקב כיולים שגויים או פתחי אוורור סתומים. המהנדסים עושים כמיטב יכולתם כדי לצפות בעיות אפשריות בדגימה, אבל זה קשה לעשות כשיש כל כך הרבה לא ידועים על הסביבה שאליה המשימה נכנסת.

עם זאת, אם דגימה מוחזרת לכדור הארץ, יש מספיק זמן לכיול מכשירים ובדיקה כפולה של תוצאות, מה שהופך את הממצאים לאמינים יותר.

יש כמה מורכבויות בלקיחת דגימה במהירויות גבוהות מאוד. מתרחש תהליך שנקרא חלוקה שיכול לפצל דגימה לחלקים שונים כאשר היא נאספת כל כך מהר, אבל זה אמור להיות אפשרי לתקן את זה.

איך משימת הדגימה האטמוספירית תעבוד

יש סיבות טובות שאף אחד לא ניסה משימת החזרת מדגם ונוס לפני כן. כי זה לא קל.

ההקבלה הברורה למשימת החזרת מדגם ונוס תהיה משימת החזרת מדגם מאדים, א מיזם משותף קרוב של נאס"א וסוכנות החלל האירופית אשר אמורה להשתגר בסוף השבוע שנות ה-20. תוכנית זו לאיסוף דגימה ממאדים כוללת מספר רב של רוברים, נחתות או מסוקים, נמצאת בעשרות שנים בהתהוות, ויש לה תקציב שבלוני שאפילו חובבי מאדים נלהבים מודאגים ממנו.

ונוגה היא אפילו יותר לא מסבירת פנים ממאדים, עם האטמוספירה הסמיכה שלו, ענני חומצה גופרתית ולחץ השווה למעמקי האוקיינוס. ניסיון להחזיר דגימה מפני השטח של נוגה יהיה "סיוט", אמר אוויס, ו"כנראה אפילו יקר יותר מאשר על מאדים".

זו הסיבה שהקבוצה של Avice מציעה לגרוף במקום מדגם מהאטמוספירה של כדור הארץ. "זה סופר זול", אמר, יחסית: הקבוצה מעריכה את העלות של משימה כזו ב-100 מיליון יורו (110 מיליון דולר), בהשוואה ל- הערכות נוכחיות של 8 עד 9 מיליארד דולר עבור Mars Sample Return.

עם זאת, אפילו עם הקלות היחסית של מדגם אטמוספרי, שום חלק ישן מהאטמוספירה לא יצליח. בגבהים גבוהים מאוד האטמוספירה דקה ביותר, וחלק מהמולקולות מופרדות על ידי כוח הכבידה. אז כדי לקבל מדגם מייצג, אתה צריך לרדת מתחת לרמה הנקראת הומופוזה, שמתחתיה האטמוספרה מעורבת מספיק היטב כדי להכיל את כל המולקולות השונות הקיימות.

בנוגה, ההומופאוזה נמצאת בסביבות 110 ק"מ (70 מייל) מפני השטח, כך שהמשימה צריכה להגיע מתחת לרמה זו. אבל ככל שמעמיקים, המשימה הופכת קשה יותר. "אז המטרה היא להיות ממש מתחת להומופאוזה, עם מרווח בטיחות מסוים", אמר אביס. "אם נעמיק יותר, זה נהיה הרבה יותר מאתגר ויקר."

האתגרים

עם זאת, אפילו עצם המעבר דרך האטמוספירה של הפלנטה קשה. אתגר אחד גדול הוא נושא השמירה על החללית מפני החום האדיר שמצטבר עקב החיכוך באטמוספירה.

חלליות שהולכות להיכנס לאטמוספירה של כוכב לכת - בין אם זה ביקור בכוכב אחר כמו מאדים או חללית שחוזרת לכדור הארץ דרך האטמוספירה של כוכב הלכת שלנו - יש מגן חום עבה שמגן על הרכיבים העדינים שבתוכו מהגבוהים מאוד טמפרטורות.

משלוח רובר למאדים, למשל, כרוך לעטוף את הרובר במגן חום, ואז איטום הכל - רובר ומגן חום ביחד, יחד עם דחפים וחלקי חללית אחרים - לתוך חרטום של רקטה לשיגור. ברגע שחלה החללית, החללית נפרסת ונוסעת למאדים, ואז מגן החום מגן על הרובר כשהוא עובר דרך האטמוספרה לנחיתה.

עם זאת, עבור משימת דגימה אטמוספרית, תזדקק למגן חום אחד שיעבוד פעמיים - הן במהלך הדגימה בנוגה, ושוב בעת החזרת הדגימה לכדור הארץ. לא ברור אם טכנולוגיית מגן החום הנוכחית תעמוד במשימה של הגנה על חללית באמצעות שתי חשיפות כאלה.

לגרום למגן חום לעבוד פעמיים זה "משהו שאנחנו לא באמת יודעים איך לעשות", אמר אוויס. וזה עשוי לדרוש שנים של פיתוח כדי לעבוד, אם זה בכלל אפשרי.

מה לעשות עם הדגימה ברגע שהיא חוזרת לכדור הארץ

אתגר נוסף הוא אתגר מפתיע. אתה עשוי לחשוב שאיסוף דגימה הוא החלק הקשה, ולנתח אותה ברגע שהיא חוזרת לכדור הארץ יהיה קל. אבל מסתבר שעבודה עם דגימות גז היא קשה יותר ממה שאתה יכול לדמיין.

אטמוספירת ונוס מלאה בחומרים שמתאדים בקלות, הנקראים נדיפים. אלה כוללים גזים ותרכובות אצילים כולל חנקן, מימן, פחמן וגופרית. לימוד אלה הוא המפתח להבנת האטמוספירה של ונוס, אבל הם לא קלים להובלה או לימוד.

כדי ללכוד כראוי חומר נדיף בבקבוק מדגם, אתה צריך שסתום טוב מאוד - שניהם כך שאף אחד מהם מדגם בורח, וכך אף אחד מהגזים מסביבות אחרות כמו האטמוספירה של כדור הארץ לא ידלוף פנימה. זו הייתה בעיה עבור משימת Hayabusa2 שהצליחה להחזיר דגימה מאסטרואיד אבל התנסתה דליפה של אטמוספירה של כדור הארץ ככל הנראה נגרם מההלם של פריסת המצנח במהלך חזרתו לכדור הארץ.

גם אם הדגימה חוזרת לכדור הארץ בתולית לחלוטין, ללא דליפות כלשהן, אתה עדיין צריך לזוז מהר כדי להעביר את הדגימה מהבקבוק שלה למיכל מאובטח יותר. אפילו השסתומים ההדוקים ביותר ידלפו מעט במשך חודשים של זמן, אז אתה צריך מערכת של מרובים מיכלים שיכולים ללכוד כל דבר שאכן דולף מהדגימה ולשמור כמה שיותר ממנו אפשרי.

חוקרים מתפתחים מערכות ואקום לחילוץ וניתוח גזים, כולל אלה משמש עבור מדגם Hayabusa2, אבל זה עדיין תחום חדש של טכנולוגיה שצריך לפתח כדי שמשימת החזרת מדגם אטמוספרי תהיה יעילה במלואה.

העתיד של המדע הפלנטרי: באתרו לעומת החזרה לדוגמה

משימת הדגימה האטמוספירית עדיין נמצאת בשלב הרעיון, והקבוצה מקווה לקבל אותה בסבב הבא של הצעות לסוכנות החלל האירופית או אולי לנאס"א.

זו תוכנית שאפתנית, אבל זה לא רעיון מוזר כמו שהיה לפני כמה שנים. "לפני עשרות שנים, החזרת דגימה הייתה רק חלום ולא ממש רציני", אמר אוויס, אבל עכשיו עם הקודם משימות כמו Hayabusa2 ומשימות קרובות כמו Mars Sample Return, זה הופך לאפשרות אמיתית.

ויש פוטנציאל להראות שניתן לבצע החזרת מדגם במהירות ובזול יחסית, בגלל המסלולים האפשריים בין כדור הארץ לנוגה ומכיוון שחללית לא תצטרך להאט, להגיע לפני השטח ולחזור למסלול לפני שתחזור כדור הארץ.

המשימה עשויה להיות שוט מהיר קדימה ואחורה, להחזיר דגימה תוך שנה.

"מה שבאמת מגניב הוא שהיינו מקבלים דגימת אטמוספירה של ונוס לפני שנקבל דגימות ממאדים", אמר אביס. "אז זו תהיה הדגימה הראשונה מכוכב אחר."

המלצות עורכים

• זו הסיבה שמדענים חושבים שהחיים אולי שגשגו על 'כוכב הגיהנום' נוגה
• בתוך ה-Vera C. מצפה הכוכבים רובין, ביתה של המצלמה הדיגיטלית הגדולה בעולם
• Rocket Lab מתכננת לשלוח את המשימה הפרטית הראשונה לנוגה
• חוקרי MIT מפרטים תוכניות למשימות פרטיות לחיפוש חיים על נוגה
• סרטון נאס"א מראה לך איך זה לצלול דרך האטמוספירה של ונוס