NASA'nın yeni sondası Venüs'ün cehennem ortamında nasıl hayatta kalacak?

Yan komşumuz olduğu için Venüs gezegenini tam olarak anladığımızı düşünebilirsiniz. Ama yanılıyorsun. NASA 30 yılı aşkın süredir gezegeni ziyaret etmedi ve bu yer hakkında zar zor görebildiğimiz o kadar çok şey var ki Jeolojik geçmişinden yüzeyinde ne tür kayaların bulunduğuna kadar pek çok şeyi anlıyoruz. çevre aslında bir gizem.

Bilim adamları Venüs'ün olduğunu düşünüyor bir zamanlar Dünya gibi, ancak ikisi, evrimlerinin bir noktasında ayrılarak bugün oldukları çok farklı yerler haline geldi. Venüs'ün ısıyı koruyan ve onu güneş sistemindeki en sıcak gezegen yapan kalın bir atmosfere sahip olduğunu biliyoruz. Yüzeyinin dağlar, yarıklar ve volkanlarla kaplı olduğunu biliyoruz, ancak bunların hala aktif olup olmadığını bilmiyoruz.

Venüs hakkında bu kadar çok şeyin bilinmemesinin bir nedeni, kalın atmosferinin, arazinin çoğunu görüş alanından gizlemesi ve altında ne olduğunu görmek için bulut katmanlarının arasından bakmanın zor olmasıdır. Diğer bir neden ise buranın tüyler ürpertici derecede misafirperver olmayan bir yer olmasıdır. Pişirme sıcaklıkları ve kalın, asit dolu atmosferi arasında, yüzeyinde birkaç dakikadan fazla insan yapımı hiçbir şey hayatta kalamadı.

Ancak yanımızdaki bu gizemli gezegen hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsak onu ziyaret etmemiz gerekiyor. Ve NASA'nın DAVINCI misyonunun yapmayı planladığı şey de tam olarak bu; atmosfere bir sonda bırakarak, yüzeye düşerken tüm bilgileri almak. Bunlardan biri olacak misyon üçlü görev Önümüzdeki on yıl içinde Venüs'e gidecek olan uçağın 2029'da fırlatılması ve 2031'de atmosfere düşerek Venüs'e varması planlanıyor.

Bu cehennem ortamına dayanabilecek bir sondayı nasıl inşa edeceğinizi ve bundan neler öğrenebileceğimizi öğrenmek için iki kişiyle konuştuk. DAVINCI ekibinin üyeleri: Görevin baş araştırmacısı Jim Garvin ve sistem projesi Mike Sekerak mühendis.

Venüs'ün atmosferinde ne var?

Venüs, bize nispeten yakın olduğu göz önüne alındığında, gezegen biliminde hakkında çok az şey bilinen bir sınırı temsil ediyor. Üst bulut katmanının altında neler olup bittiği özellikle ilgi çekici bir sorudur.

"Bulutların tepesinden yüzeye kadar atmosferin karakterizasyonu - bu kadar büyük, devasa Kütlesinin yüzde 75'i 15 ila 20 kilometrenin altında olan atmosfer neredeyse keşfedilmemiş durumda." Garvin söz konusu.

1960'lı ve 1970'li yıllarda Venüs'e gönderilen sondalar atmosfer hakkında veri toplamaya çalıştı ve bazı başarılar elde etti. Ancak atmosfere ilişkin daha önce yapılan ölçümler, önceki sondalardaki tıkalı girişler ve mevcut teknolojinin sınırlı olması gibi fiziksel sorunlar nedeniyle güvenilmezdi. Bu, Garvin'in şöyle söylediği bazı karışık okumalara yol açtı: "Bazıları mantıklı değil."

Özellikle alt atmosfer birçok açıdan bir gizemdir. Bu, sıcaklığın ve basıncın çok yüksek olduğu ve sıvı gibi çalkalandığı süperkritik bir sıvı olabilir. Ayrıca gezegenin yüzeyindeki kayaların atmosferle nasıl etkileşime girdiği sorusu da var.

Atmosferi ve yüzeyi incelemek Venüs'le ilgili en büyük sorularımızdan birinin cevabını bulmaya yardımcı olabilir: Bir zamanlar yüzeyinde sıvı su okyanusları var mıydı ve eğer öyleyse onlara ne oldu?

İki büyük zorluk

Venüs bir araştırma için uygun bir yer değil: Bir fırından iki kat daha sıcak ve yüzeyinde bir kilometrelik okyanusun altında olmaktan daha fazla basınç var.

Sekerak, "Burada karşılaştığımız teknik zorluklar oldukça heyecan verici" dedi. Venüs'e yapılacak herhangi bir potansiyel görev için en büyük sorun ısıdır, çünkü yüzey sıcaklıkları 900 Fahrenheit (475 santigrat derece) kadar yüksek olabilir. Bu, kurşunu eritecek kadar sıcak ve elektronik aksama zarar veriyor.

Ancak bu çevresel zorlukların yalnızca bir kısmı. Sekerak, "Ancak zorluklar açısından baskı çok da geride değil" dedi. Yüzeydeki basınç yaklaşık 95 bardır, yani atmosfer basıncının neredeyse 100 katıdır. Dünya yüzeyi, dolayısıyla bu tür bir ortam için sonda tasarlamak bir nevi denizaltı.

DAVİNCI, atmosfere düştüğünde, ısı ve basınç bileşenlerini yok etmeden önce ihtiyaç duyduğu tüm bilgileri toplamak için zamana karşı yarışacak. Probu mümkün olduğu kadar uzun süre aktif tutmak için küreseldir ve basınca dayanacak ve ısıya karşı yalıtım sağlayacak şekilde kalın bir titanyum kabukla kaplanmıştır. Ayrıca, erimiş kuvarstan yapılmış bir tür elyaf olan astrokuvars da dahil olmak üzere özel malzemelerden yapılmış bu kabuğun içinde daha fazla yalıtım var.

İç kısım, ısının kabuktan aktarılmasını önlemek için bileşenleri dışarıdan termal olarak izole edecek şekilde tasarlanmıştır. Daha sonra yüksek voltajlı elektronik aksamı kıvılcımdan korumak ve fırlatma sırasında Dünya gazlarının sızmasını önlemek için karbondioksit gazıyla dolduruluyor.

Ekibin iniş küresi olarak adlandırdığı sonda genel olarak yaklaşık bir metre çapındadır. Atmosfer yardımcı olsa da inişini yavaşlatmak için bir paraşütle yörünge aracından serbest bırakılacak. çünkü o kadar kalın ki, probu havadan ziyade suya düşürmeye benziyor.

Toplamda, sondanın yüzeye ulaşması 63 dakika sürecek ve bu bir saat içinde, acımasız ortam tarafından kaçınılmaz olarak yok edilmeden önce mümkün olduğu kadar çok veri toplayacak.

Tüm yol boyunca örnekleme

İniş küresi atmosferin içinden düşecek ve yukarıdan aşağıya doğru atmosferin bir resmini oluşturmak için aşağıya doğru örnek alacak.

Kürenin içinde, Mars gezicileri Curiosity'deki aletlere benzer spektrometreler gibi aletler bulunacak ve Perseverance, numunelerin kimyasal bileşimini, yaydıkları ışığın dalga boylarına bakarak ölçebiliyor. emer. Ancak bir numuneyi toplamak ve dikkatli bir şekilde analiz etmek saatler veya günler sürebilen Mars gezicilerinin aksine, DAVINCI'nin numune alma ve analizini birkaç dakika içinde yapması gerekecek.

Kürenin çeşitli noktalarında gazları yutmak için kırılan seramik kapaklı giriş valfleri bulunmaktadır. Bu gazların son derece hızlı bir şekilde analiz edilmesi ve daha fazla numune alınabilmesi için havalandırılması gerekiyor. Bu, sondanın tüm katmanları boyunca atmosferin kimyasına şimdiye kadarki en ayrıntılı bakışı elde etmesini sağlayacak.

Bu gerçekleşirken sondadaki diğer sensörler atmosferin yapısının anlaşılmasına yardımcı olmak için sıcaklık ve basınç gibi faktörleri ölçecek. Daha sonra tüm bu veriler, sonda yüzeye çarpmadan önce yörünge aracına geri gönderilecek.

Prob yalnızca atmosfere örnek almak üzere tasarlandı, iniş yapmak için değil. Ancak yüzeye indiğinde hayatta kalma ihtimali var. Kalın atmosfer ve paraşüt inişini yavaşlatmaya yardımcı olacak, ancak Sekerak gülerek "kesinlikle uzay uçuşu donanımı için idealden daha düşük bir hızda vuracak" dedi.

Ancak sonda inişten sağ kurtulursa, ısı kürenin içinden geçip elektronik aksamı kızartmadan önce veri toplama işlemi 20 dakikaya kadar sürebilir. Ve bu, yüzey sıcaklığı ve basıncının yanı sıra mevcut gazlar hakkında daha da fazla bonus veri olacak.

Atmosferin kimyasını anlamak DAVINCI'nin hedeflerinin yalnızca bir kısmıdır. Halkı en çok heyecanlandırabilecek diğer kısım ise gizemli Venüs yüzeyinin fotoğraflarını çekmek.

İnsan ölçeğinde Venüs

Garvin, sondanın "Venüs dağlarına, insanlık tarafından daha önce hiç görülmemiş bir araziye" ineceğini söyledi. Ekip bu deneyimi kimyasal olduğu kadar görsel olarak da kaydetmek istiyor.

İniş küresinde ayrıca yüzeyin yüksek kontrastlı görüntülerini yakalayan ve daha sonra 3 boyutlu haritalara dönüştürülebilen bir kamera da bulunacak.

Bir kameranın metal bir kürenin içinden çalışması için bir pencereye ihtiyacınız vardır. Ve cam, yoğun yüksek basınçlı ortamlarla başa çıkmak için mükemmel bir malzeme değildir. Bu nedenle DAVİNCİ’nin penceresi camdan değil safirden yapılacak.

Sekerak, "Bu kelimenin tam anlamıyla çok ama çok büyük bir safir parçası" dedi. “Çünkü harika optik özelliklere sahip.” Çok güçlü ama aynı zamanda çok net olduğundan, içinden alınan görüntüleri bozmaz. Ancak kaçınılmaz olarak ışığın içeri girmesine izin veren bir pencere aynı zamanda daha fazla ısının da içeri girmesine neden olacaktır, bu nedenle mühendisler pencere düzeneğinin etrafına faz değiştiren malzemeler eklediler. Bu malzeme pencereden gelen fazla ısıyı absorbe etmek için belirli bir sıcaklıkta erir.

Bu, kameranın iniş sırasında net ve keskin görüntüler çekmesine olanak tanıyacak. Bunlar Venüs'ün arazisini yukarıdan yüzeye kadar fotoğraflamak için kullanılacak.

Garvin, "Son görüntülerimiz 10 santimetre çözünürlüğe sahip olacak" dedi. “Oturma odanıza baktığınızda göreceğiniz ölçek bu.”

Garvin, çok sayıda bilimsel veri sunmanın yanı sıra, bu ölçekte görüntüler yakalamanın halkın Venüs'ü yalnızca gözlemlenecek bir nokta olarak değil, gerçek bir yer olarak görebildiğini hissetmesine yardımcı olmak uzaktan.

"İnsan görüşünü ve duyusal algımızı Venüs'e taşımak istiyoruz" dedi. "Venüs'ü insan ölçeğinde hissetmeye başlayacağız."

Bilinmeyen için test

Venüs misyonunun asıl zorlu kısmı, sıcaklık ve basınç gibi bildiğimiz zorluklarla uğraşmak bile değil. Hakkında çok az bilgiye sahip olduğumuz bir ortamdan ne gibi zorlukların doğabileceğini tahmin etmeye çalışıyor.

Bu nedenle test ve hazırlık, DAVINCI ekibinin 2029'da yapılması planlanan lansmana hazırlık olarak önümüzdeki yedi yıl boyunca yapacaklarının büyük bir bölümünü oluşturacak.

Sekerak, "En kötü durum testini yapıyoruz" diye açıkladı. "Böylece en kötü ortamın ne olabileceğini test ediyoruz."

Örneğin araştırmacılar, Venüs'ün bulutlarının içinde sülfürik asit damlaları bulunduğunu ve sülfürik asidin malzemeleri aşındırdığını biliyor. İniş küresini paraşüte bağlayacak olan Kevlar kordonu özellikle endişe vericidir. Bu nedenle, kordonun asidik ortama dayanıp dayanamayacağını test etmek için mühendisler onu sadece birkaç damla asitle askıda bırakmıyor; tüm yüzeyi kaplıyorlar asit içinde, daha sonra, mümkün olan en kötü koşullarda bile sondayı atmosferden geçirecek kadar uzun süre dayanabileceğinden emin olmak için kordonun çekme gücünü test edin. dava.

Donanımı Dünya'dan çok farklı ortamlarda nasıl test edeceğinize gelince, yaratıcı olmanız gerekiyor. Ekip, metal kürenin ısınmasının ne kadar süreceğini görmek için onu bir metal dökümhanesine götürdü. Sekerak, "Onların işi metali eritmek" dedi. "Ve ısınmayı sağlamak ve ısı akışını ölçmek için enstrümantasyonumuzu oraya koyduk."

Buradaki fikir, gezegenin küreye yöneltebileceği bilinmeyenlere izin vermek için her kritik sisteme yeterli marj oluşturmaktır. Garvin şöyle açıkladı: "Bunu nasıl yapacağımıza dair pek çok mühendislik düşüncesi ve risk azaltma düşüncesi oluşturduk."

Bu, verilerin toplanma şeklini bile etkiler. "Venüs'te güzel bir gün geçirirsek muhtemelen 500 iniş fotoğrafı elde edeceğiz" dedi. "İnsanlığın bildiği en kötü günü yaşarsak muhtemelen 35'i geri alacağız. Ancak 35, bu tür bir haritalama yapmak için ihtiyacımız olandan çok daha fazla." Elbette daha fazla görüntü daha fazla bilgi anlamına gelir ve bu daha fazla bilime olanak sağladığı için tercih edilir. Ancak en kötü koşullarda bile paha biçilmez bilgiler bulacaklar.

Her zaman öğrenilecek yeni bir şeyler

Venüs'ü ziyaret etmek, büyük uzay görevlerinin iddialı standartlarına göre bile çok büyük bir zorluktur. Ancak öğrenebileceklerimiz açısından potansiyel kazanç çok büyük.

Venüs hakkında bilgi edinmek başlı başına büyüleyici olacaktır. Ancak ötegezegenleri anlamamız açısından da önemlidir. James Webb Uzay Teleskobu gibi görevler güneş sistemimizin dışındaki yeni gezegenleri keşfedip araştırdıkça Dünya, Mars ve Venüs gibi kayalık gezegenler için bir referans noktasına ihtiyacımız olacak.

Dünya ve Mars'ın temel özelliklerine dair oldukça sağlam bir anlayışa sahibiz ve Venüs'ten gelen verileri de ekleyerek uzak gezegenleri çok daha iyi anlayabileceğiz.

“Venüs büyük, kayalık, atmosfer taşıyan gezegen türleri için bir kalibrasyon noktası haline gelecek” Garvin, Webb ve bunun ötesindeki büyük teleskoplar sayesinde görüp anlayabileceğimizi söyledi. söz konusu.

Ve tabii ki öğrenme, keşfetme ve yeni yerlere seyahat etme gibi insani içgüdülerin çoğu da var. Sekerak, "Uzay araştırma görevlerinde çalışmayı sevmemin nedenlerinden biri de bu; hakkında pek fazla şey bilmediğimiz bir yere gidiyoruz" dedi.

Dünya ve Mars ortamları için inşaat yapma konusunda çok şey öğrendik ve artık bu bilginin bir kısmını alıp farklı bir yere uygulayabiliyoruz. Bu ortamı inşa etmek teknolojimizi genişletecek ve onu bir sondayla ziyaret etmek bazı gizemleri çözmeye başlayabilir. Sekerak'ın dediği gibi, yeni bir uzay ortamını ziyaret ettiğinizde "her zaman öğrenebileceğiniz yeni bir şeyler vardır."

Editörlerin Önerileri

• Venüs atmosferinin bir kısmını toplayıp eve getirmek için yapılan çılgın planın içinde
• NASA'nın özel misyonunun uzay istasyonuna varışı nasıl izlenir
• NASA'nın 1978'deki astronot sınıfı uzay araştırmalarının çehresini nasıl değiştirdi?
• NASA'nın yeni nesil uzay giysisini tanıtması nasıl izlenir?
• NASA'nın Mart ayı gökyüzü izleme ipuçlarında Venüs, Jüpiter ve Ceres yer alıyor