Поки ми спостерігали за польотами у космос супутників різних країн, відправкою екіпажу-5 на МКС, поверненням з МКС команди Crew-4 а іншими, безумовно цікавими подіями, Лабораторія реактивного руху (JPL) NASA та Near Space Corporation тестують прототип повітряної роботизованої кулі або аеробота під час випробувального польоту на сході сонця в пустелі Блек-Рок, штат Невада. Аеробот успішно виконав два польоти, продемонструвавши політ на керованій висоті.
Це зменшена версія аеробота, який одного дня міг би поплавати у небі Венери, успішно завершила два випробувальні польоти в Неваді, що стало важливою віхою для проекту.
Венера відома своїм агресивним навколишнім середовищем: інтенсивний тиск, висока температура, корозійні гази на поверхні Венери легко виводять з ладу навіть найнадійніший космічний апарат за лічені години. Але на висоті у кілька десятків миль над поверхнею планети густа атмосфера є набагато гостиннішою для роботизованих досліджень.
Одна з концепцій передбачає поєднання повітряної кулі в небі Венери з орбітальним апаратом над її орбіті, причому обидва мають працювати у тандемі для вивчення планети-сестри Землі. Поки орбітальний апарат залишався б далеко над атмосферою, проводячи наукові вимірювання та слугуючи ретранслятором зв’язку, повітряна роботизована повітряна куля, або аеробот, приблизно 40 футів (12 метрів) у діаметрі, пливла б у небі.
Щоб перевірити цю концепцію, команда вчених та інженерів з Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії та Корпорації Near Space в Тілламук, штат Орегон, нещодавно здійснили два успішних польоти прототипу повітряної кулі, розмір якого приблизно в третину цього розміру.
Мерехтлива срібляста повітряна куля піднялася на висоту понад 4000 футів (1 кілометр) над пустелею Блек-Рок у штаті Невада до області земної атмосфери, яка приблизно відповідає температурі та щільності, яку відчував би аеробот на висоті 180 000 футів (55 кілометрів) над Венерою. Ці випробування є важливою віхою в доведенні придатності концепції для доступу до області атмосфери Венери, яка є надто низькою для орбітальних апаратів, але де місія повітряної кулі може працювати тижнями або навіть місяцями.
«Ми надзвичайно задоволені продуктивністю прототипу. Він був запущений, продемонстрував маневри на контрольованій висоті та повернувся в хорошому стані після обох польотів», — сказав робототехнік Джейкоб Ізраелевітц, який керує розробкою повітряної кулі як головний дослідник JPL. «Ми записали масу даних із цих польотів і з нетерпінням чекаємо можливості використовувати їх для вдосконалення наших симуляційних моделей перед дослідженням нашої планети-побратима».
Дослідження атмосфери Венери за допомогою повітряної кулі було б добрим продовженням подвійних радянських місій «Вега 1» і «Вега 2», які прибули на планету в 1985 році. Тоді дві повітряні кулі (заповнені гелієм, з діаметром близько 3,6 метра) літали в небі Венери трохи більше 46 годин, перш ніж батареї їхніх інструментів розрядилися. Їх короткий час в атмосфері Венери дав спокусливий натяк на отримання даних про планету, які можна б було отримати за допомогою більш довготривалої місії.
«Мандрівка» небом
Кінцевою метою аеробота було б подорожувати на венерианських вітрах, пливучи зі сходу на захід, огинаючи планету щонайменше 100 днів. Аеробот буде служити платформою для цілого ряду наукових досліджень, від моніторингу атмосфери на наявність акустичних хвиль, створюваних землетрусами на Венері, до аналізу хімічного складу хмар. Супроводжуючий орбітальний апарат отримуватиме дані від аеробота та передаватиме їх на Землю, забезпечуючи глобальний огляд планети. Аеробот зможе підвищувати та знижувати свою висоту – те, чого повітряні кулі Vega не могли зробити, – щоб проводити наукові дослідження на висоті приблизно від 52 до 62 кілометрів в атмосфері Венери.
Прототип повітряної кулі був виготовлений за технологією Near Space для аерокосмічних надувних літаків. Розроблений як «повітряна куля в кулі», він має жорсткий внутрішній резервуар, наповнений гелієм під високим тиском, і зовнішню гелієву кулю, яка може розширюватися та стискатися. Щоб збільшити висоту, гелій надходить із внутрішнього резервуару в зовнішню кулю, яка розширюється, щоб надати аероботу додаткову плавучість. Коли приходить час зменшувати висоту, гелій закачується назад у резервуар, змушуючи зовнішню кулю стискатися та зменшувати плавучість аеробота.
«Успіх цих випробувальних польотів є для нас величезною справою: ми успішно продемонстрували технологію, яка нам знадобиться для дослідження хмар Венери», — сказав Пол Бірн, доцент Вашингтонського університету в Сент-Луїсі та аероботіст. співавтор. «Ці випробування створюють основу для того, як ми можемо досягти довгострокових роботизованих досліджень високо над пекельною поверхнею Венери».
Не очікуючи легкої прогулянки в хмарах
Хоча цей регіон атмосфери Венери є більш поблажливим, ніж її нижня течія, довготривалі польоти в хмарах кам’янистої планети, які містять сірчану кислоту та інші корозійні хімікати, не будуть легкою прогулянкою. Тому багатошаровий матеріал, розроблений для зовнішньої кулі аеробота, включає кислотостійке покриття, металізований шар для зменшення сонячного нагрівання та структурний внутрішній шар, який тримає його достатньо міцним для перенесення наукових інструментів під ним. Також були розроблені нові технології для забезпечення тривалого кислотостійкого ущільнення з мінімальним витоком гелію зі швів.
«Матеріали, які використовуються для забезпечення живучості на Венері, є складними для виготовлення, а надійність керування, яку ми продемонстрували під час запуску та підйому в Неваді, дає нам впевненість у надійності повітряної кулі на Венері», — сказав співрозслідувач Тім Лахенмаєр, головний виконавчий директор компанії Близький космос.
Незважаючи на те, що останні випробування в Неваді стали віхою для майбутньої концепції, розробленої з урахуванням Венери, дослідники кажуть, що цю технологію також можуть використовувати висотні наукові повітряні кулі, яким необхідно контролювати свою висоту в небі Землі.
