قام العلماء والمهندسون باختبار نموذج أولي لبالون فينوس في صحراء بلاك روك بولاية نيفادا في يوليو 2022. وقد أكملت المركبة المصغرة بنجاح رحلتين تجريبيتين أوليتين.

بحرارته اللافحة وضغطه الهائل، يُعتبر سطح كوكب الزهرة قاسيا وقاسيًا. في الواقع، لم تدم المسابير التي هبطت عليه حتى الآن سوى بضع ساعات على الأكثر. ولكن قد تكون هناك طريقة أخرى لاستكشاف هذا العالم الخطير والآسر، تتجاوز المركبات المدارية، التي تدور حول الشمس على بُعد خطوات من الأرض. إنها المنطاد. أعلن مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا، كاليفورنيا، في 10 أكتوبر/تشرين الأول 2022 أن منطادًا جويًا آليًا، وهو أحد مفاهيمه الروبوتية الجوية، قد أكمل بنجاح رحلتين تجريبيتين فوق نيفادا.

استخدم الباحثون نموذجًا أوليًا تجريبيًا، وهو عبارة عن نسخة مصغرة من البالون الذي قد يتمكن يومًا ما من الانجراف عبر السحب الكثيفة لكوكب الزهرة.

أول رحلة تجريبية لنموذج منطاد فينوس

يبلغ قطر فينوس أيروبوت المخطط له 40 قدمًا (12 مترًا)، أي ما يقرب من ثلثي حجم النموذج الأولي.

أجرى فريق من العلماء والمهندسين من مختبر الدفع النفاث وشركة الفضاء القريبة في تيلاموك بولاية أوريغون الرحلة التجريبية. ويشير نجاحهم إلى أن مناطيد الزهرة ستكون قادرة على الصمود في الغلاف الجوي الكثيف لهذا الكوكب المجاور. على سطح الزهرة، سيحلق المنطاد على ارتفاع 55 كيلومترًا فوق السطح. ولمضاهاة درجة حرارة وكثافة غلاف الزهرة الجوي في الاختبار، رفع الفريق منطاد الاختبار إلى ارتفاع كيلومتر واحد.

من جميع النواحي، يتصرف المنطاد كما صُمم. صرّح جاكوب إزرائيلفيتز، الباحث الرئيسي في قسم اختبار الطيران وأخصائي الروبوتات في مختبر الدفع النفاث: "نحن سعداء للغاية بأداء النموذج الأولي. انطلق، وأظهر مناورة ارتفاع مُتحكم بها، واستعاد حالته الطبيعية بعد الرحلتين. لقد سجلنا بيانات شاملة من هاتين الرحلتين، ونتطلع إلى استخدامها لتحسين نماذج المحاكاة لدينا قبل استكشاف كوكبنا الشقيق.

وأضاف بول بيرن، من جامعة واشنطن في سانت لويس، وهو باحث في مجال علوم الروبوتات الفضائية: "إن نجاح هذه الرحلات التجريبية يعني الكثير لنا: لقد أثبتنا بنجاح التكنولوجيا اللازمة لدراسة سحابة الزهرة. تُمهّد هذه الاختبارات الطريق لكيفية تمكين الاستكشاف الروبوتي طويل الأمد على سطح الزهرة الجهنمي.

السفر في رياح الزهرة

لماذا البالونات إذًا؟ تريد ناسا دراسة منطقة من الغلاف الجوي للزهرة منخفضة جدًا بحيث لا تستطيع المركبة المدارية تحليلها. بخلاف مركبات الهبوط التي تنفجر في غضون ساعات، يمكن للبالونات أن تطفو في الرياح لأسابيع أو حتى أشهر، منجرفة من الشرق إلى الغرب. كما يمكن للبالون تغيير ارتفاعه بين 171,000 و203,000 قدم (52 إلى 62 كيلومترًا) فوق السطح.

ومع ذلك، ليست الروبوتات الطائرة وحدها. فهي تعمل مع مركبة فضائية تدور فوق الغلاف الجوي للزهرة. بالإضافة إلى إجراء التجارب العلمية، يعمل المنطاد أيضًا كحلقة وصل مع المركبة الفضائية.

بالونات في بالونات

قال الباحثون إن النموذج الأولي هو في الأساس "بالون داخل بالون".الهيليوميملأ خزانًا داخليًا صلبًا. وفي الوقت نفسه، يمكن لبالون الهيليوم الخارجي المرن أن يتمدد وينكمش. كما يمكن للبالونات أن ترتفع أو تنخفض. ويتم ذلك بمساعدةالهيليومفتحات التهوية. إذا أراد فريق المهمة رفع البالون، فسينفثون الهيليوم من الخزان الداخلي إلى البالون الخارجي. ولإعادة البالون إلى مكانه،الهيليوميُعاد تفريغ الهواء إلى الخزان. يؤدي هذا إلى انكماش البالون الخارجي وفقدانه بعضًا من قدرته على الطفو.

بيئة تآكلية

على الارتفاع المخطط له، وهو 55 كيلومترًا فوق سطح كوكب الزهرة، لا تكون درجة الحرارة شديدة البرودة، ولا يكون الضغط الجوي قويًا. لكن هذا الجزء من غلاف الزهرة الجوي لا يزال قاسيًا، لأن السحب مليئة بقطرات من حمض الكبريتيك. للمساعدة في تحمل هذه البيئة المسببة للتآكل، بنى المهندسون البالون من طبقات متعددة من المواد. تتميز المادة بطبقة مقاومة للأحماض، ومعدن لتقليل التسخين الشمسي، وطبقة داخلية تبقى قوية بما يكفي لحمل الأجهزة العلمية. حتى الأختام مقاومة للأحماض. أظهرت اختبارات الطيران أن مواد البالون وبنيته مناسبة أيضًا على كوكب الزهرة. المواد المستخدمة للحفاظ على الزهرة صعبة التصنيع، ومتانة المناولة التي أظهرناها في إطلاقنا واستردادنا في نيفادا تمنحنا الثقة في موثوقية بالوناتنا على الزهرة.

لعقود، اقترح بعض العلماء والمهندسين استخدام المناطيد كوسيلة لاستكشاف كوكب الزهرة. قد يصبح هذا واقعًا قريبًا. الصورة من وكالة ناسا.

العلوم في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة

يُجهّز العلماء بالوناتٍ لأغراضٍ علميةٍ مُختلفة. تشمل هذه الأبحاث البحث عن الموجات الصوتية في الغلاف الجوي الناتجة عن زلازل الزهرة. ومن أكثر التحليلات إثارةً للاهتمام تحليل تركيب الغلاف الجوي نفسه.ثاني أكسيد الكربونيُشكّل الغلاف الجوي لكوكب الزهرة معظمه، مُغذّيًا ظاهرة الاحتباس الحراري الجامحة التي جعلت سطحه جحيمًا. قد يُقدّم التحليل الجديد أدلةً مهمةً حول كيفية حدوث ذلك بالضبط. في الواقع، يقول العلماء إنّ كوكب الزهرة كان في بداياته أشبه بالأرض. فماذا حدث إذًا؟

بالطبع، منذ أن أعلن العلماء اكتشاف الفوسفين في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة عام ٢٠٢٠، تجدد الاهتمام بمسألة احتمال وجود حياة في سُحبه. لا تزال أصول الفوسفين غير مؤكدة، ولا تزال بعض الدراسات تشكك في وجوده. لكن مهمات البالونات كهذه ستكون مثالية لإجراء تحليل معمق للسحب، وربما حتى تحديد أي ميكروبات بشكل مباشر. يمكن لمهمات البالونات كهذه أن تساعد في كشف بعض أكثر الأسرار إرباكًا وتحديًا.