ورود به سیاره زهره با کلیدی به نام «ترمز اتمسفری»!

یک چالش دیگر این است که زهره، مکان مهمان نوازی نیست و این ویژگی در مورد جو آن نیز صدق می‌کند. زهره نسبت به زمین به خورشید نزدیک تر است. بنابراین، گرما و تشعشعات خورشیدی قابل توجه به آن می‌رسند که فضاپیما باید آنها را تحمل کند. همان طور که فضاپیما برای اجرای ترمز اتمسفری به جو می‌افتد، اصطکاک باعث کاهش سرعت آن می‌شود، گرم شدن را نیز به همراه دارد.

چند فضاپیمای پیشین اکتشاف سیاره زهره مانند «ماژلان»(Magellan) و «ونوس اکسپرس»(Venus Express) از ترمز اتمسفری در پایان ماموریت‌های خود استفاده کرده‌اند. یعنی زمانی که کار علمی اصلی آنها انجام شد و گروه‌ها می‌خواستند این روش را آزمایش کنند. اما انویژن و وریتاس، اولین فضاپیماهایی خواهند بود که در آغاز مأموریت‌های خود، از ترمز اتمسفری برای رسیدن به شرایط مناسب استفاده کنند.

مشاهدات جمع آوری شده در مرحله ترمز اتمسفری فقط مورد توجه علمی بود. مشاهدات به گروه فضاپیما ارائه می‌شوند تا بتوانند برنامه‌ریزی مانورها را تنظیم کنند. برای مثال، اگر مشخص شود که چگالی در بخشی از جو با آنچه انتظار می‌رفت متفاوت است، تغییر خواهد کرد. گیلی توضیح داد: جو زهره بسیار متفاوت است. این معناست که دما و چگالی آن را به روشهای پیچیده تغییر می کند. تنوع در قسمت بالا حتی بیشتر است.

تنظیم کردن شرایط

رسیدن به این هدف مستلزم برنامه ریزی دقیق است اما به دانش دقیق در مورد شرایط جوی نیز نیاز دارد تا پیش بینی کند که چگونه بر فضاپیما تأثیر بگذارد. بزرگترین عوامل مؤسسه بر ترمز اتمسفری، دما، چگالی و سرعت باد خواهند بود که همه آنها در بخشهای مختلف جو زهره، به طور قابل توجهی متفاوت هستند. برای مثال، ترمز اتمسفری در سیاره زهره، بسیار پیچیده‌تر از ترمز اتمسفری در مریخ است. زهره گرانش بسیار بالاتری نسبت به مریخ دارد و این معناست که فضاپیما هنگام عبور از جو، سرعت بسیار بالاتری را تجربه خواهد کرد. به همین دلیل است که این روند بسیار طولانی می شود.

حتی پس از پرتاب هم تنظیم کردن مانورهای ترمز اتمسفری، یک فرآیند تکراری است. وویرین ادامه داد: گروه ماموریت، آنچه را که انتظار دارند پیدا کنند، مدلسازی کرده اند، اما مطمئناً متفاوت خواهد بود. کل این فرآیند با حاشیه‌های طراحی شده است تا امکان انحراف احتمالی از پیش‌بینی‌ها را فراهم کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از دیجیتال ترندز، با برنامه‌ریزی ماموریت‌های آینده به سیاره زهره از سوی ناسا و «آژانس فضایی اروپا»(ESA)، ما در آستانه کسب اطلاعات بیشتر در مورد سیاره همسایه خود هستیم اما ما فقط در مورد علوم سیاره‌ای یاد نمی‌گیریم، اما به لطف دو مأمور «انویژن» هستیم. (EnVision) آژانس فضایی اروپا و «وریتاس»(VERITAS) ناسا می‌آموزیم که چگونه یک فضاپیما را در جو بیگانه کنترل کنیم. این ماموریت‌ها قرار است از روش رشد به نام «ترمز اتمسفری» یا «مهار جوّی»(Aerobraking) استفاده کنند تا فضاپیمای خود را در مدار مناسب قرار دهند.

بخوان  ChatGPT می تواند اطلاعات پزشکی قانع کننده جعل کند !

ورود به سیاره زهره با کلیدی به نام «ترمز اتمسفری»!

با وجود این، سوخت بسیار سنگین است و در مورد پرتاب موشک، وزن به معنای پول است. هرچه سوخت فضاپیما بیشتر باشد، پرتاب آن گران‌تر بود و کمتر می‌توان برای تجهیزات علمی هزینه کرد.

با وجود این، بزرگترین تهدید برای فضاپیما هنگام ترمز اتمسفری، گرما یا تشعشع نیست، بلکه جزئی از اتمسفر بالا یعنی صرف اتمی است. روی مولکول‌های فلزی رویی که از دو زمین ساخته شده‌اند، بیشتر تجهیزاتی توسط تابش خورشید تقسیم‌بندی شده است و به همین دلیل فقط یک ماده غذایی دارد. این معناست که بسیار واکنش پذیر است. بنابراین می‌توان مواد را به خوردگی و پوسیدگی کند.

ورود به سیاره زهره با کلیدی به نام «ترمز اتمسفری»!

فلزات را می‌توان می‌سازد، اما برای پلیمرها بدتر است. این مواد پلاستیکی که از کربن، هیدروژن ساخته شده و ساخته می‌شوند، با مواد شیمیایی واکنش می‌دهند و ترکیباتی از کربن دی‌اکسید را تشکیل می‌دهند که تبخیر می‌شوند و به این ترتیب مواد در فضا می‌شوند. عکس اتمی می‌تواند با رنگ‌ها نیز واکنش نشان دهد. برای مثال، رنگ‌های سفید که برای انعکاس گرما مورد نیاز هستند، می‌توانند قهوه‌ای شوند و کارایی کمتری داشته باشند. تجهیزات اتمی می‌تواند با مواد عایق به نام عایق چندلایه نیز واکنش نشان دهد.

ورود به سیاره زهره با کلیدی به نام «ترمز اتمسفری»!

پرتاب هر ماموریت بین سیاره‌ای، یک کار مشکل است اما ترمز اتمسفری در سیاره زهره، یک چالش ویژه به شمار می‌رود. از چرخش سریع بخش‌هایی از جو گرفته تا فعالیت‌های خورشیدی و بادهای سریع، عوامل بسیاری وجود دارند که فضاپیماهایی مانند آنویژن باید با آنها مقابله کنند. گیلی گفت: این مرحله چالش برانگیز و بسیار حساس است.

به همین دلیل است که مانور ترمز اتمسفری چنین فرصت علمی به‌فردی را ارائه می‌دهد. با اندازه‌گیری عواملی مانند چگالی و دما در طول مانورها، دانش‌آموزان می‌توانند تصویر جامع‌تری را از سطح بالایی ارائه دهند.

از این رو، مهندسان فضایی در چند دهه اخیر به توسعه روش کارآمدتری برای کاهش سرعت فضاپیما پرداختند. این روش جدید به جای سوزاندن سوخت، از اتمسفر بیشتر مکان‌هایی است که می‌خواهیم از آنها استفاده کنیم، می‌کند. فضاپیما به لبه‌های بالای اتمسفر نزدیک می‌شود و در آنجا فرو می‌رود. در آنجا اصطکاک باعث کاهش سرعت فضاپیما می شود. فضاپیما پیش از سقوط دوباره، به سمت بالا می‌رود، سرعت خود را بیشتر می‌کند، در حالی که می‌شود و مدار را به مرور زمان پایین می‌آورد.

مأموریت‌هایی که در مرحله آماده‌سازی برای ورود به سیاره زهره هستند، از یک مانور مهم به نام «ترمز اتمسفری» استفاده خواهند کرد.

اگر پژوهش‌هایی را در این مرحله به دست بیاورند، می‌توانند آن را با دریافت اطلاعات از مأموریت‌های دیگر مانند «داوینچی» (داوینچی) مقایسه کنند تا آنچه را که در جو رخ می‌دهد، با هم ترکیب کنند.

ورود به سیاره زهره با کلیدی به نام «ترمز اتمسفری»!

نمونه‌های زیادی روی سطح زمین پیدا نمی‌شوند اما ما متوجه می‌شویم که چگونه رفتار را با آن داریم زیرا می‌توان آن را در اطراف زمین پیدا کرد. ماهواره‌ها برای مقاومت در برابر چگالی مشخص از دستگاه‌های طراحی شده‌اند. بنابراین، مهندسان از اصول مشابهی برای طراحی فضاپیمای انویژن استفاده می‌کنند تا آن را مقاوم کنند. مشکل اینجاست که محیط زمین چنین دماهای بالایی را شامل نمی‌شود و به همین دلیل ترکیبی از ویژگی‌ها و بالا بردن یک چالش جدید است.

بخوان  فیلم حیرت‌انگیز لحظه عبور ماه از مقابل خورشید

کاهش سرعت با استفاده از اتمسفر

«توماس وویرین» (Thomas Voirin) مدیر مطالعه پروژه انویژن گفت: این معناست که پیش‌بینی‌ها ممکن است برای رسیدن به فضایپیما به زهره، به اصلاحات قابل توجهی نیاز داشته باشند. مدل‌سازی شرایطی که فضاپیما قرار است با آن روبه‌رو شود، تا زمان پرتاب یک کار ادامه داشته باشد.

یک ماراتن ۱۵ ماهه!

این خبر بدی برای فضاپیما است که باید از فاز ترمز اتمسفری چند ماهه جان سالم به در برد و سپس به ماموریت علمی خود ادامه دهد. فضاپیما به معنای واقعی کلمه توسط این ذرات بمباران خواهد شد زیرا با سرعت بالا(حدود پنج مایل در ثانیه) حرکت می‌کند. تای توضیح داد: این ترکیبی از یک واکنش شیمیایی و ضربه است. این امر باعث می‌شود که ذرات مانند گلوله با سرعت به فضاپیما بپردازند.

«آدریان تای» (Adrian Tigh)، دانشمند مواد مأمور انویژن گفت: میزان دقیقی که فضاپیما تجربه کرد، به تصمیم گیری برای طراحی برنامه های کاربردی در آن منطقه شاید ۲۰۰ یا ۳۰۰ درجه سلسیوس، بالاترین دما باشد. همچنین، تشعشعات فرابنفش خورشید وجود دارد که فضاپیما باید آنها را مدیریت کند. این یک محیط کاملا خشن برای مواد است.

داده های علمی رایگان

ماموریت اصلی انویژن تا زمانی که مانورهای ترمز اتمسفری فضاپیما را به مدار نهایی خود بین ۱۳۰ تا ۳۴۰ مایل پایین نیاورد، آغاز کرد اما هرگز اجازه نمی‌دهد از دستشان برود. بنابراین، یک گروه پژوهشی در حال کار کردن روی چیزهایی هستند که ممکن است در مرحله ترمز اتمسفری در مورد زهره بیاموزند باشد.

وقتی انویژن به زهره برسد، در ارتفاع 150 هزار مایلی در می‌آید و باید تا ارتفاع 300 مایلی بالاتر از سطح، پایین بیاید تا اطلاعات نظر گروه مأموریت را به دست بیاورد. برای انجام این کار، پیما در یک بازه زمانی بین ۱۵ ماه تا دو سال، هزاران بار در جو فرو می‌رود و به سمت راست حرکت می‌رود.

تای گفت: این کار خیلی پیچیده‌ای به نظر می‌رسد. ممکن است فکر کنید که چرا باید دو سال را در انتظار یک مانور کاملا پرخطر بگذرانید. دلیل این است که چنین مانوری واقعاً این مأموریت را می‌کند. همچنین، ذاتا رضایتبخش است. این روش، از خود اتمسفر استفاده می‌کند تا شما را قادر سازد که به مدار وارد شوید. این یک روش منظم برای ورود به جو سیاره است.

انتهای پیام



منبع

یافتن مواد ضد زهره!

دیجیتال ترندز با مهندسان و متخصصان پژوهشگر آنویژن مصاحبه کرده است تا مشخص شود که آنها می خواهند ماموریت را به پایان برسانند و چه چیزی ممکن است از آن بیاموزند.

بخوان  پرتاب ماهواره نظارت بر آب ناسا به تعویق افتاد

بزرگترین، پنل‌های خورشیدی فضاپیما هستند زیرا آنها بسیار در معرض قرار دارند. سلول‌های شیشه‌ای با نوعی شیشه پوشانده می‌شوند و در برابر خورشیدهای مقاوم هستند اما این سلول‌ها معمولاً در بستری از جنس فیبر کربن قرار می‌گیرند که مستعد فرشسایی است. یکی دیگر از اجزای حساس، فویل نازکی به نام «کپتون» (kapton) است که به عنوان عایق بین سلول و پنل استفاده می شود. یک فویل نازک نیز سلول‌های گوناگون را به هم مرتبط می‌کند. این فویل گاهی از نقره ساخته می‌شود و به همین دلیل حساس است. بنابراین، مهندسان در حال کار روی انتخاب مواد گوناگون یا یافتن راههایی برای محافظت از مواد در برابر مواد شیمیایی هستند.

گیلی گفت: ما می‌خواهیم بدانیم که جو در هر قسمت از زهره چگونه است اما در حال حاضر حاضر به آن‌هایی است که از این سیاره در اختیار داریم، به مشاهدات مکانی محدود می‌شوند. همچنین، تفاوت‌های زیادی بین نحوه رفتار در طول روز و در طول شب وجود دارد که ما تازه در حال درک آنها هستیم.

با وجود این چالش‌ها، اگر ترمز اتمسفری کند، می‌توان یک روش جدید و مقرون‌بهصرفه‌تر را برای وارد کردن فضاپیماها به مدار سیاره‌ها انجام داد و این معنا را بداند که مأموریت‌ها می‌توانند در علم خود عمل کنند. بدون اینکه بیشتر باشد. این یک پروژه طولانی است و به صبر و حوصله پژوهشگران و عموم مردم نیاز دارند اما می‌توانند بتوانند علوم سیاره‌ای را در سیاره زهره تغییر دهد.

یک مرحله حساس

پژوهش در مورد امکان دریافت نمای نزدیک از جو فوقانی سیاره زهره که به بررسی مورد مطالعه قرار گرفته است، هیجان‌زده هستند. «گابریلا گیلی»(Gabriella Gilli) دانشمند «موسسه اخترفیزیک اندلس»(IAA-CSIC) و از اعضای گروه انویژن گفت: مطالعه اتمسفر بالاتر سخت است زیرا در مقایسه با جو متراکم پایین‌تر، بسیار نازک است و آن را با سیستم سنجش از دور بررسی می‌کند. آسان نیست. تجهیزات ما دقت کافی را برای بررسی چنین چگالی کوچکی ندارند.

سرعت یک فضا معمولاً به همان روشی که افزایش می‌یابد، کاهش می‌یابد. یعنی با سوزاندن سوخت. نیروی محرکه شیمیایی، یک راه عالی برای تولید بسیار سریع نیرو به شماره می‌رود و همان چیزی است که هم برای پرتاب از مبدا و هم برای ورود به مقصد، به آن نیاز دارد.

روش «ترمز اتمسفری» توسط فضاپیماهای مریخ استفاده شده و حتی برای فضاپیماهایی که به زمین باز می‌گردند نیز آزمایش شده است اما اکنون گروه‌های ماموریت می‌خواهند از این روش برای دو مامور بعدی به سیاره زهره نیز استفاده کنند.

تای گفت که گروهش آزمایش کردن مواد مانند عایق، رنگ و اجزای پنل خورشیدی بوده و مواد را بیابند که پیش از آغاز ماموریت اصلی خود می‌توانند ۱۵ ماه در محیط خشن زهره مقاومت کنند. وی افزود: ما باید از قوی‌ترین مواد استفاده کنیم.

محیط ناملایم سیاره زهره