Wissenschaftler und Ingenieure testeten im Juli 2022 einen Venus-Ballon-Prototyp in der Black Rock Desert in Nevada. Das verkleinerte Fahrzeug absolvierte zwei erste Testflüge erfolgreich

Mit ihrer sengenden Hitze und dem überwältigenden Druck ist die Oberfläche der Venus feindselig und unbarmherzig. Tatsächlich haben die bisher dort gelandeten Sonden höchstens ein paar Stunden durchgehalten. Aber es gibt möglicherweise eine andere Möglichkeit, diese gefährliche und faszinierende Welt jenseits von Orbitern zu erkunden, indem man die Sonne nur einen Steinwurf von der Erde entfernt umkreist. Das ist der Ballon. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien, berichtete am 10. Oktober 2022, dass ein Luftroboterballon, eines seiner Luftroboterkonzepte, zwei Testflüge über Nevada erfolgreich abgeschlossen hat.

Die Forscher verwendeten einen Testprototyp, eine geschrumpfte Version eines Ballons, der tatsächlich eines Tages durch die dichten Wolken der Venus schweben könnte.

Erster Testflug des Venusballon-Prototyps

Der geplante Venus Aerobot hat einen Durchmesser von 40 Fuß (12 Meter), etwa zwei Drittel der Größe des Prototyps.

Ein Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren von JPL und Near Space Corporation in Tillamook, Oregon, führte den Testflug durch. Ihr Erfolg lässt vermuten, dass Venusballons in der dichten Atmosphäre dieser Nachbarwelt überleben können. Auf der Venus wird der Ballon in einer Höhe von 55 Kilometern über der Oberfläche fliegen. Um die Temperatur und Dichte der Venusatmosphäre im Test anzupassen, hob das Team den Testballon auf eine Höhe von 1 km.

Der Ballon verhält sich in jeder Hinsicht so, wie er entworfen wurde. Jacob Izraelevitz, leitender Forscher von JPL Flight Test und Robotikspezialist, sagte: „Wir sind mit der Leistung des Prototyps sehr zufrieden. Es startete, demonstrierte ein kontrolliertes Höhenmanöver und wir bekamen es nach beiden Flügen wieder in einen guten Zustand. Wir haben umfangreiche Daten dieser Flüge aufgezeichnet und freuen uns darauf, diese zur Verbesserung unserer Simulationsmodelle vor der Erkundung unseres Schwesterplaneten zu nutzen.

Paul Byrne von der Washington University in St. Louis und ein wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich der Luft- und Raumfahrtrobotik fügte hinzu: „Der Erfolg dieser Testflüge bedeutet uns sehr viel: Wir haben die zur Untersuchung der Venuswolke erforderliche Technologie erfolgreich demonstriert.“ Diese Tests legen den Grundstein dafür, wie wir eine langfristige Robotererkundung auf der höllischen Oberfläche der Venus ermöglichen könnten.

Reisen Sie im Venuswind

Warum also Luftballons? Die NASA möchte einen Bereich der Venusatmosphäre untersuchen, der zu niedrig liegt, als dass der Orbiter ihn analysieren könnte. Im Gegensatz zu Landungsfahrzeugen, die innerhalb weniger Stunden explodieren, können Ballons wochen- oder sogar monatelang im Wind schweben und von Osten nach Westen treiben. Der Ballon kann außerdem seine Höhe zwischen 171.000 und 203.000 Fuß (52 bis 62 Kilometer) über der Oberfläche ändern.

Flugroboter sind jedoch nicht ganz allein. Es funktioniert mit einem Orbiter über der Atmosphäre der Venus. Neben der Durchführung wissenschaftlicher Experimente fungiert der Ballon auch als Kommunikationsrelais mit dem Orbiter.

Luftballons in Luftballons

Der Prototyp sei im Grunde ein „Ballon im Ballon“, sagten die Forscher. DruckHeliumfüllt den starren Innenbehälter. Währenddessen kann sich der flexible äußere Heliumballon ausdehnen und zusammenziehen. Ballons können auch höher steigen oder tiefer fallen. Dies geschieht mit Hilfe vonHeliumLüftungsschlitze. Wenn das Missionsteam den Ballon anheben wollte, würde es Helium aus dem inneren Reservoir in den äußeren Ballon ablassen. Um den Ballon wieder an seinen Platz zu bringen, muss derHeliumwird zurück in den Behälter entlüftet. Dadurch zieht sich der äußere Ballon zusammen und verliert etwas an Auftrieb.

Korrosive Umgebung

In der geplanten Höhe von 55 Kilometern über der Venusoberfläche sind die Temperaturen nicht so schlimm und der Luftdruck nicht so stark. Aber dieser Teil der Venusatmosphäre ist immer noch ziemlich rau, weil die Wolken voller Schwefelsäuretröpfchen sind. Um dieser korrosiven Umgebung standzuhalten, bauten die Ingenieure den Ballon aus mehreren Materialschichten. Das Material verfügt über eine säurebeständige Beschichtung, eine Metallisierung zur Reduzierung der Sonnenerwärmung und eine Innenschicht, die stark genug bleibt, um wissenschaftliche Instrumente zu tragen. Sogar die Dichtungen sind säurebeständig. Flugtests haben gezeigt, dass Materialien und Konstruktion des Ballons auch auf der Venus funktionieren sollten. Die Herstellung der für die Überlebensfähigkeit der Venus verwendeten Materialien ist eine Herausforderung, und die Robustheit der Handhabung, die wir bei unserem Start und unserer Bergung in Nevada gezeigt haben, gibt uns Vertrauen in die Zuverlässigkeit unserer Ballons auf der Venus.

Seit Jahrzehnten schlagen einige Wissenschaftler und Ingenieure Ballons als Möglichkeit zur Erforschung der Venus vor. Dies könnte bald Realität werden. Bild über NASA.

Wissenschaft in der Atmosphäre der Venus

Wissenschaftler rüsten Ballons für verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen aus. Dazu gehört die Suche nach Schallwellen in der Atmosphäre, die durch Erdbeben auf der Venus erzeugt werden. Zu den spannendsten Analysen wird die Zusammensetzung der Atmosphäre selbst gehören.Kohlendioxidmacht den größten Teil der Atmosphäre der Venus aus und schürt den außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, der die Venus an der Oberfläche zu einer solchen Hölle gemacht hat. Die neue Analyse könnte wichtige Hinweise darauf liefern, wie es genau dazu kam. Tatsächlich sagen Wissenschaftler, dass die Venus früher eher der Erde ähnelte. Was ist also passiert?

Seitdem Wissenschaftler im Jahr 2020 über die Entdeckung von Phosphin in der Atmosphäre der Venus berichteten, hat die Frage nach möglichem Leben in den Wolken der Venus natürlich wieder Interesse geweckt. Der Ursprung von Phosphin ist nicht eindeutig geklärt, und einige Studien bezweifeln immer noch seine Existenz. Aber Ballonmissionen wie diese wären ideal für eine detaillierte Analyse von Wolken und vielleicht sogar für die direkte Identifizierung etwaiger Mikroben. Ballonmissionen wie diese könnten dabei helfen, einige der verwirrendsten und herausforderndsten Geheimnisse zu lüften.