اختبر العلماء والمهندسون نموذجًا أوليًا لبالون فينوس في صحراء بلاك روك بولاية نيفادا في يوليو 2022. وقد أكملت المركبة المصغرة بنجاح رحلتين تجريبيتين أوليتين.

مع حرارته الحارقة وضغطه الساحق، فإن سطح كوكب الزهرة عدائي ولا يرحم. وفي الواقع، فإن المسبارات التي هبطت هناك حتى الآن لم تصمد إلا بضع ساعات على الأكثر. ولكن قد تكون هناك طريقة أخرى لاستكشاف هذا العالم الخطير والرائع خارج نطاق المركبات المدارية، التي تدور حول الشمس على بعد مرمى حجر من الأرض. هذا هو البالون. أفاد مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) في باسادينا، كاليفورنيا، في 10 أكتوبر 2022، أن منطادًا آليًا جويًا، وهو أحد مفاهيمه الروبوتية الجوية، أكمل بنجاح رحلتين تجريبيتين فوق ولاية نيفادا.

استخدم الباحثون نموذجًا أوليًا للاختبار، وهو نسخة مصغرة من بالون يمكن أن ينجرف يومًا ما عبر السحب الكثيفة لكوكب الزهرة.

أول رحلة تجريبية لنموذج منطاد فينوس

يبلغ قطر Venus Aerobot المخطط له 40 قدمًا (12 مترًا)، أي حوالي ثلثي حجم النموذج الأولي.

أجرى فريق من العلماء والمهندسين من مختبر الدفع النفاث وشركة الفضاء القريبة في تيلاموك بولاية أوريغون الرحلة التجريبية. يشير نجاحهم إلى أن بالونات كوكب الزهرة يجب أن تكون قادرة على البقاء في الغلاف الجوي الكثيف لهذا العالم المجاور. وعلى كوكب الزهرة، سيطير المنطاد على ارتفاع 55 كيلومترًا فوق السطح. ولمطابقة درجة حرارة وكثافة الغلاف الجوي لكوكب الزهرة في الاختبار، رفع الفريق بالون الاختبار إلى ارتفاع كيلومتر واحد.

في كل الأحوال، يتصرف البالون كما تم تصميمه. وقال جاكوب إزرايلفيتز، الباحث الرئيسي في اختبار الطيران في مختبر الدفع النفاث، وأخصائي الروبوتات: "نحن سعداء للغاية بأداء النموذج الأولي. لقد تم إطلاقها وأجرت مناورة على ارتفاع متحكم فيه، واستعادناها في حالة جيدة بعد كلتا الرحلتين. لقد سجلنا بيانات مكثفة من هذه الرحلات ونتطلع إلى استخدامها لتحسين نماذج المحاكاة لدينا قبل استكشاف كوكبنا الشقيق.

وأضاف بول بيرن من جامعة واشنطن في سانت لويس وأحد المتعاونين في علوم الروبوتات الفضائية: "إن نجاح هذه الرحلات التجريبية يعني الكثير بالنسبة لنا: لقد أثبتنا بنجاح التكنولوجيا اللازمة لدراسة سحابة كوكب الزهرة. تضع هذه الاختبارات الأساس لكيفية تمكين الاستكشاف الآلي طويل المدى على سطح كوكب الزهرة الجهنمي.

السفر في رياح كوكب الزهرة

فلماذا البالونات؟ تريد ناسا دراسة منطقة من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة منخفضة جدًا بحيث لا يمكن للمركبة المدارية تحليلها. وعلى عكس مركبات الهبوط التي تنفجر خلال ساعات، يمكن للبالونات أن تطفو في مهب الريح لأسابيع أو حتى أشهر، وتنجرف من الشرق إلى الغرب. يمكن للبالون أيضًا تغيير ارتفاعه بين 171000 و203000 قدم (52 إلى 62 كيلومترًا) فوق السطح.

ومع ذلك، فإن الروبوتات الطائرة ليست وحدها تمامًا. إنه يعمل مع مركبة مدارية فوق الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. بالإضافة إلى إجراء التجارب العلمية، يعمل المنطاد أيضًا بمثابة مرحل اتصال مع المركبة المدارية.

بالونات في بالونات

وقال الباحثون إن النموذج الأولي هو في الأساس "بالون داخل بالون". مضغوطهيليوميملأ الخزان الداخلي الصلب. وفي الوقت نفسه، يمكن لبالون الهيليوم الخارجي المرن أن يتوسع وينكمش. يمكن أن ترتفع البالونات أيضًا إلى أعلى أو تنخفض إلى الأسفل. ويفعل ذلك بمساعدةهيليومفتحات. إذا أراد فريق المهمة رفع البالون، فسيقومون بإخراج الهيليوم من الخزان الداخلي إلى البالون الخارجي. ولإعادة البالون إلى مكانه، يجبهيليوميتم تنفيس مرة أخرى إلى الخزان. يؤدي هذا إلى تقلص البالون الخارجي وفقدان بعض الطفو.

بيئة تآكل

وعلى الارتفاع المخطط له وهو 55 كيلومترًا فوق سطح كوكب الزهرة، فإن درجة الحرارة ليست رهيبة والضغط الجوي ليس بهذه القوة. لكن هذا الجزء من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة لا يزال قاسيًا جدًا، لأن السحب مليئة بقطرات حمض الكبريتيك. وللمساعدة في مقاومة هذه البيئة المسببة للتآكل، قام المهندسون ببناء البالون من طبقات متعددة من المواد. تتميز المادة بطبقة مقاومة للأحماض، وتمعدن لتقليل التسخين الشمسي، وطبقة داخلية تظل قوية بما يكفي لحمل الأدوات العلمية. حتى الأختام مقاومة للأحماض. أظهرت اختبارات الطيران أن المواد وبنية البالون يجب أن تعمل أيضًا على كوكب الزهرة. يصعب تصنيع المواد المستخدمة لبقاء كوكب الزهرة على قيد الحياة، كما أن قوة التعامل التي أظهرناها في إطلاقنا واستعادتنا في نيفادا تمنحنا الثقة في موثوقية بالوناتنا على كوكب الزهرة.

على مدى عقود، اقترح بعض العلماء والمهندسين استخدام المناطيد كوسيلة لاستكشاف كوكب الزهرة. وقد يصبح هذا حقيقة قريبا. الصورة عبر وكالة ناسا.

العلم في جو كوكب الزهرة

يقوم العلماء بتجهيز البالونات لمختلف التحقيقات العلمية. وتشمل هذه البحث عن الموجات الصوتية في الغلاف الجوي التي تنتجها زلازل كوكب الزهرة. بعض التحليلات الأكثر إثارة ستكون تكوين الغلاف الجوي نفسه.ثاني أكسيد الكربونتشكل معظم الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، مما يغذي ظاهرة الاحتباس الحراري الجامحة التي جعلت من كوكب الزهرة جحيما على السطح. يمكن أن يقدم التحليل الجديد أدلة مهمة حول كيفية حدوث ذلك بالضبط. في الواقع، يقول العلماء أنه في الأيام الأولى، كان كوكب الزهرة أشبه بالأرض. فماذا حدث؟

بالطبع، منذ أن أبلغ العلماء عن اكتشاف الفوسفين في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة في عام 2020، أعادت مسألة احتمال الحياة في سحب كوكب الزهرة الاهتمام. أصول الفوسفين غير حاسمة، ولا تزال بعض الدراسات تشكك في وجوده. لكن مهمات البالون مثل هذه ستكون مثالية للتحليل العميق للسحب وربما حتى التعرف على أي ميكروبات بشكل مباشر. يمكن أن تساعد مهمات المنطاد مثل هذه في كشف بعض الأسرار الأكثر إرباكًا وتحديًا.