Eve biraz Venüs atmosferi getirmek için vahşi plan

Son zamanlarda uzay haberlerini takip ediyorsanız, muhtemelen NASA'nın Mars kaya örneklerini toplamak ve bunları incelemek için Dünya'ya geri getirmek için iddialı planı olan Mars Sample Return'ü duymuşsunuzdur. Bu görevin bu on yıl içinde başlatılması planlanıyor, ancak bu örnekleri toplamak ve geri almak yıllarca sürecek ve son derece pahalı bir süreç olacak.

Ancak Mars, ziyaret mesafesindeki tek gezegen değil. Neden diğer gezegen komşumuz Venüs'e atlayıp oradan da bir örnek almıyoruz?

Bu sadece bir grup Venüs araştırmacısı tarafından önerilen şey. Daha fazla bilgi edinmek için teklif grubunun lideriyle konuştuk.

Zamanı gelmiş eski bir fikir

Bilim adamları, onlarca yıldır Venüs'ten bir örnek almaya çalışmanın esasını tartışıyorlar, görev kavramları 1980'lere kadar incelendi. Mars, son yıllarda en çok ilgi gören gezegen olmasına rağmen, gezegen bilimine yoğun bir ilgi var. Topluluğun Venüs hakkında daha fazla şey öğrenmesi konusunda - özellikle de güneşimizin dışındaki diğer gezegenler hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olabileceği için. sistem.

Şimdi, NASA'nın başlattığı gibi, bu değişiyor olabilir. Venüs'ün on yılı bir Avrupa Uzay Ajansı misyonuyla birlikte orayı ziyaret edecek bir çift görevle, hepsi önümüzdeki on yıl için planlandı.

Önceki Venüs örnek misyonları, birkaç nedenden dolayı hiçbir zaman yerden kalkmadı: Mars'a odaklanmak bitti Venüs, böylesine karmaşık bir operasyonu mümkün kılacak teknolojinin olmaması ve Venüs. Venüs, son derece yoğun bir atmosfere sahip sıcaktır ve elektroniğin çalışması için çok zorlu bir ortam yaratır.

Venüs'e uçmaya çalışmak, yüzeye bir sonda göndermek, bir numune toplamak, o numuneyi yörüngeye geri götürmek ve o zaman onu Dünya'ya geri döndürmek hem aşırı derecede pahalı olacak hem de önemli teknolojik gelişmeler.

Bu nedenle bir grup Fransız araştırmacının farklı bir yaklaşımı var. Venüs'ün yüzeyinden bir parça toplamaya çalışmak yerine, atmosferinin bir kısmını yakalamaya çalışmalıyız. Venüs Atmosferik Örnek İade görevi veya VATMOS-SR, Paris Gezegen Fiziği Enstitüsü'nde fikirlerine destek toplamaya çalışan bir grup tarafından hazırlanan bir görev konseptidir.

Bu yaklaşımın en büyük avantajı göreceli basitliğidir. Yüzeye herhangi bir şey indirmeye veya yörüngeye geri dönmeye gerek yok. Bunun yerine, Dünya'dan uzağa ve atmosfere girip şişeleri yaklaşık dört litre gazla dolduracağı Venüs'e giden bir yola bir uzay aracı gönderebilirsiniz. Sonra Dünya'ya geri dönmeye devam edecekti.

Uzay aracının hiçbir aleti olmayacak ve hiçbir okuma almayacaktır. Sadece bir toplama aracı olurdu. Baş araştırmacı Guillaume Avice, Digital Trends'e bunun onu daha güvenli, daha kolay ve daha ucuz hale getirdiğini açıkladı.

Avice, "Sadece balistik bir yörüngede atmosferde geziniyorsunuz," dedi. "Yani oraya gitmek, numunenizi almak ve Dünya'ya geri dönmek sadece bir yıl sürüyor."

Uzun vadeli planlama

Bu günlerde, gezegen bilimi misyonları tipik olarak aletleri (Mars gezicilerindekiler gibi) bir yere göndermeyi ve ölçüm almalarını içerir. Bu yaklaşım, malzeme toplamayı ve araştırmak için çok daha yetenekli ve çeşitli araçlara sahip olduğumuz Dünya'ya geri getirmeyi savunur.

Ve başka bir gezegenden gelen değerli bir örnekle, biraz uzun bir yol kat eder. Birkaç litre gaz örneği, bilim adamlarını yıllarca meşgul edebilir.

Avice, "Gerçekten harika olan şey, çok fazla gaz almanız ve bunu sonsuza kadar değil, Dünya'da uzun bir süre ölçebilmenizdir," diye açıkladı Avice. “Düşünürseniz, o örneğin birazını koruyabilirsiniz. Belki on yıl içinde, Dünya'da bu örnek için faydalı olacak yeni bir spektrometremiz olacak."

Geleceğe yönelik bu planlama, NASA'nın Ay'a yaptığı Apollo görevleri sırasında toplanan ay örneklerine nasıl yaklaştığına baktığınızda anlam kazanıyor. Bazı numuneler Dünya'ya döner dönmez analiz edildi, ancak diğerleri, gelecekteki teknolojinin yeni bir derinlikte analiz edilmelerine izin vermesi temelinde saklandı. Ve bu uzun vadeli yaklaşım, 50 yıllık bir örnekle meyvesini verdi. sadece geçen yıl açıldı ve ayın jeolojisi ve tarihi hakkında bilgi ifşa etmek.

Venüs atmosferinin benzer bir örneğini alabilseydik, bunun çoğu da uzun süre saklanabilirdi. Ve araştırmacılar bir avuç dolusu gaz örneğinden bile faydalanabilir, bu nedenle birkaç litrelik bir örnek, tüm Venüs topluluğu için araştırma materyalleri sağlamak için yeterli olacaktır.

Davinci adlı Venüs'e yaklaşan bir görev, atmosferin benzer ölçümlerini yapmayı planlıyor, ancak bu durumda, gerçek zamanlı bir sıkıntı var. Görev, atmosfere bir numune küresi bırakmayı içeriyor, bu nedenle numunelerin sadece bir saat içinde alınması ve işlenmesi gerekiyor.

Bu, daha önceki yıllarda Venüs görevlerinde sorunlara neden oldu ve bu, muhtemelen yanlış kalibrasyonlar veya tıkanmış havalandırmalar nedeniyle bozuk bulgularla sonuçlandı. Mühendisler, örnekleme ile ilgili olası sorunları önceden tahmin etmek için ellerinden gelenin en iyisini yaparlar, ancak bir görevin girdiği çevre hakkında çok fazla bilinmeyen varken bunu yapmak zordur.

Bununla birlikte, bir numune Dünya'ya geri getirilirse, aletleri kalibre etmek ve sonuçları tekrar kontrol etmek için bolca zaman vardır, bu da bulguları daha güvenilir hale getirir.

Çok yüksek hızlarda numune almanın bazı karmaşıklıkları vardır. Çok hızlı toplandığında bir numuneyi farklı parçalara bölebilen fraksiyonasyon adı verilen bir işlem gerçekleşir, ancak bunu düzeltmek mümkün olmalıdır.

Atmosferik örnekleme görevi nasıl çalışır?

Yine de daha önce hiç kimsenin Venüs örnek dönüş görevine kalkışmamasının iyi nedenleri var. Çünkü kolay değil.

Bir Venüs örnek dönüş görevine bariz paralellik, Mars Örnek Dönüş görevi olacaktır. NASA ve Avrupa Uzay Ajansı arasında geç saatlerde piyasaya sürülmesi planlanan ortak girişim 2020'ler. Mars'tan bir örnek toplamaya yönelik bu plan, birden fazla gezici, iniş aracı veya helikopter içerir, yapım aşamasındadır ve ateşli Mars meraklılarını bile endişelendiren balon gibi bir bütçeye sahiptir.

Ve Venüs, kalın atmosferi, sülfürik asit bulutları ve okyanusun derinlikleriyle karşılaştırılabilir basıncıyla Mars'tan bile daha yaşanmaz. Avice, Venüs'ün yüzeyinden bir örnek getirme girişiminin "kabus" olacağını ve "muhtemelen Mars'takinden bile daha pahalı" olacağını söyledi.

Bu nedenle Avice'nin grubu bunun yerine gezegenin atmosferinden bir örnek almayı öneriyor. Nispeten konuşursak, "Süper ucuz," dedi: Grup, böyle bir görevin maliyetini 100 milyon Euro (110 milyon $) olarak tahmin ediyor. 8 ila 9 milyar dolar arası cari tahminler Mars Numune İadesi için.

Bununla birlikte, bir atmosferik numunenin göreceli kolaylığıyla bile, atmosferin herhangi bir eski parçası yeterli olmayacaktır. Çok yüksek rakımlarda atmosfer son derece incedir ve bazı moleküller yerçekimi ile ayrılır. Temsili bir örnek elde etmek için, atmosferin mevcut tüm farklı molekülleri içerecek şekilde yeterince iyi karıştığı homopause adı verilen bir seviyenin altına inmeniz gerekir.

Venüs'te homopause yüzeyden yaklaşık 110 km (70 mil) uzaklıkta, bu nedenle görevin bu seviyenin altına ulaşması gerekiyor. Ama ne kadar derine inersen, görev o kadar zorlaşır. Avice, "Yani hedef, bir miktar güvenlik marjı ile homopause'un hemen altında olmak" dedi. "Daha derine inersek, çok daha zorlu ve pahalı hale gelir."

Mücadeleler

Bununla birlikte, gezegenin atmosferinden geçmek bile zordur. Büyük zorluklardan biri, uzay aracını atmosferdeki sürtünme nedeniyle oluşan muazzam ısıdan koruma sorunudur.

Bir gezegenin atmosferine girecek olan uzay aracı - ister Mars gibi başka bir gezegeni ziyaret ediyor olsun, ister geri dönen bir uzay aracı kendi gezegenimizin atmosferi yoluyla Dünya'ya - içerideki hassas bileşenleri çok yüksekten koruyan kalın bir ısı kalkanına sahip olun sıcaklıklar.

Örneğin Mars'a bir gezici göndermek, geziciyi bir ısı kalkanına sarmayı ve ardından her şeyi mühürlemeyi içerir - gezici ve ısı kalkanı, iticiler ve diğer uzay aracı parçalarıyla birlikte - fırlatma için bir roketin burun konisine. Uzaya vardığında, uzay aracı konuşlandırılır ve Mars'a gider, ardından ısı kalkanı, karaya çıkmak için atmosferden geçerken geziciyi korur.

Bununla birlikte, atmosferik bir numune görevi için, hem Venüs'te numune alma sırasında hem de numuneyi Dünya'ya geri döndürürken iki kez çalışmak için bir ısı kalkanına ihtiyacınız olacaktır. Mevcut ısı kalkanı teknolojisinin, bir uzay aracını bu tür iki maruz kalma yoluyla koruma görevine uygun olup olmayacağı net değil.

Avice, bir ısı kalkanının iki kez çalışmasının "nasıl yapılacağını gerçekten bilmediğimiz bir şey" olduğunu söyledi. Ve eğer mümkünse, çalışması için yıllarca geliştirme gerekebilir.

Numune Dünya'ya döndüğünde ne yapılmalı?

Bir diğer zorluk ise şaşırtıcı. Bir numune toplamanın zor olduğunu ve Dünya'ya geri döndüğünde analiz etmenin kolay olacağını düşünebilirsiniz. Ancak gaz örnekleriyle çalışmanın sandığınızdan daha zor olduğu ortaya çıktı.

Venüs atmosferi, uçucu denilen, kolayca buharlaşan maddelerle doludur. Bunlar soy gazları ve nitrojen, hidrojen, karbon ve kükürt gibi bileşikleri içerir. Bunları incelemek, Venüs'ün atmosferini anlamanın anahtarıdır, ancak bunları taşımak veya incelemek kolay değildir.

Bir uçucuyu bir numune şişesinde düzgün bir şekilde yakalamak için çok iyi bir valfe ihtiyacınız vardır - her ikisi de öyle ki hiçbiri numune kaçar ve böylece Dünya atmosferi gibi diğer ortamlardan gelen gazların hiçbiri içeri sızmaz. Bu, bir asteroitten numune döndürmeyi başaran ancak deneyim kazanan Hayabusa2 görevi için bir problemdi. Dünya atmosferinin sızması muhtemelen Dünya'ya dönüşü sırasında paraşüt açılmasının şokundan kaynaklanmıştır.

Numune, hiçbir sızıntı olmadan tamamen bozulmamış bir şekilde Dünya'ya geri dönse bile, numuneyi şişesinden daha güvenli bir kaba aktarmak için yine de hızlı hareket etmeniz gerekir. En sıkı valfler bile aylar sonra biraz sızdıracaktır, bu nedenle çoklu bir sisteme ihtiyacınız var. Numuneden sızan her şeyi yakalayabilen ve mümkün olduğu kadarını koruyabilen kaplar olası.

Araştırmacılar geliştiriyor gazları çıkarmak ve analiz etmek için vakum sistemleri, olanlar dahil Hayabusa2 örneği için kullanılır, ancak bu, atmosferik bir numune iade görevinin tamamen etkili olması için geliştirilmesi gereken yeni bir teknoloji alanıdır.

Gezegen biliminin geleceği: Yerinde vs. numune dönüşü

Atmosferik örnekleme görevi hala konsept aşamasında ve grup, Avrupa Uzay Ajansı veya belki de NASA için bir sonraki teklif turunda alınmasını umuyor.

Bu iddialı bir plan, ancak birkaç yıl önce olabileceği kadar tuhaf bir kavram değil. Avice, "Onlarca yıl önce, numune iadesi sadece bir rüyaydı ve gerçekten ciddi değildi," dedi. Hayabusa2 gibi görevler ve Mars Sample Return gibi yaklaşan görevler, gerçek bir olasılık haline geliyor.

Ve mümkün olan yörüngeler nedeniyle numune iadesinin nispeten hızlı ve ucuz bir şekilde yapılabileceğini gösterme potansiyeli vardır. Dünya ile Venüs arasında ve bir uzay aracının yavaşlaması, yüzeye çıkması ve yörüngeye geri dönmesi gerekmeyeceği için Toprak.

Misyon potansiyel olarak hızlı bir ileri geri kırbaç olabilir ve bir yıl içinde bir numune döndürür.

Avice, "Gerçekten harika olan şey, Mars'tan örnekler almadan önce bir Venüs atmosfer örneği alacak olmamızdır" dedi. "Yani bu, başka bir gezegenden alınan ilk örnek olacak."

Editörlerin Önerileri

• İşte bilim adamlarının hayatın 'cehennem gezegeni' Venüs'te gelişmiş olabileceğini düşünmesinin nedeni bu.
• Vera C'nin içinde. Dünyanın en büyük dijital kamerasına ev sahipliği yapan Rubin Gözlemevi
• Rocket Lab, ilk özel görevi Venüs'e göndermeyi planlıyor
• MIT araştırmacıları, Venüs'te yaşam aramak için özel görevlerin planlarını detaylandırıyor
• NASA videosu size Venüs'ün atmosferine dalmanın nasıl bir şey olduğunu gösteriyor