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.

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.

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.

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.

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.

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