Các nhà khoa học và kỹ sư đã thử nghiệm nguyên mẫu khinh khí cầu Venus ở sa mạc Black Rock của Nevada vào tháng 7 năm 2022. Phương tiện thu nhỏ này đã hoàn thành thành công 2 chuyến bay thử nghiệm ban đầu

Với sức nóng thiêu đốt và áp suất áp đảo, bề mặt của Sao Kim rất thù địch và không thể tha thứ. Trên thực tế, các tàu thăm dò hạ cánh ở đó cho đến nay chỉ kéo dài tối đa vài giờ. Nhưng có thể có một cách khác để khám phá thế giới nguy hiểm và hấp dẫn này ngoài quỹ đạo, quay quanh mặt trời chỉ cách Trái đất một quãng ngắn. Đó chính là bong bóng. Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL) ở Pasadena, California, đã báo cáo vào ngày 10 tháng 10 năm 2022 rằng khinh khí cầu rô bốt trên không, một trong những ý tưởng rô bốt trên không của cơ quan này, đã hoàn thành thành công hai chuyến bay thử nghiệm trên Nevada.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một nguyên mẫu thử nghiệm, một phiên bản thu nhỏ của một quả bóng bay mà một ngày nào đó thực sự có thể trôi qua những đám mây dày đặc của Sao Kim.

Chuyến bay thử nghiệm nguyên mẫu khinh khí cầu đầu tiên của sao Kim

Venus Aerobot theo kế hoạch có đường kính 40 feet (12 mét), bằng khoảng 2/3 kích thước của nguyên mẫu.

Một nhóm các nhà khoa học và kỹ sư từ JPL và Near Space Corporation ở Tillamook, Oregon, đã thực hiện chuyến bay thử nghiệm. Thành công của họ cho thấy khinh khí cầu của sao Kim có thể tồn tại trong bầu không khí dày đặc của thế giới láng giềng này. Trên sao Kim, khinh khí cầu sẽ bay ở độ cao 55 km so với bề mặt. Để phù hợp với nhiệt độ và mật độ bầu khí quyển của sao Kim trong cuộc thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã nâng khinh khí cầu thử nghiệm lên độ cao 1 km.

Về mọi mặt, quả bóng hoạt động đúng như thiết kế của nó. Jacob Izraelevitz, Điều tra viên chính của Cuộc thử nghiệm chuyến bay JPL, Chuyên gia về Robot, cho biết: “Chúng tôi rất hài lòng với hiệu suất của nguyên mẫu. Nó đã phóng, thể hiện khả năng cơ động có kiểm soát độ cao và chúng tôi đã đưa nó trở lại trạng thái tốt sau cả hai chuyến bay. Chúng tôi đã ghi lại dữ liệu phong phú từ những chuyến bay này và mong muốn sử dụng nó để cải thiện các mô hình mô phỏng trước khi khám phá hành tinh chị em của chúng ta.

Paul Byrne của Đại học Washington ở St. Louis và cộng tác viên khoa học robot hàng không vũ trụ nói thêm: “Thành công của những chuyến bay thử nghiệm này có ý nghĩa rất lớn đối với chúng tôi: Chúng tôi đã trình diễn thành công công nghệ cần thiết để nghiên cứu đám mây sao Kim. Những thử nghiệm này đặt nền tảng cho cách chúng ta có thể cho phép robot khám phá lâu dài trên bề mặt địa ngục của Sao Kim.

Du hành trong gió sao Kim

Vậy tại sao lại là bong bóng? NASA muốn nghiên cứu một vùng bầu khí quyển của sao Kim quá thấp để tàu quỹ đạo có thể phân tích. Không giống như tàu đổ bộ có thể nổ tung trong vòng vài giờ, khinh khí cầu có thể bay trong gió hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng, trôi từ đông sang tây. Khinh khí cầu cũng có thể thay đổi độ cao từ 171.000 đến 203.000 feet (52 đến 62 km) so với bề mặt.

Tuy nhiên, robot bay không hoàn toàn đơn độc. Nó hoạt động với một quỹ đạo phía trên bầu khí quyển của sao Kim. Ngoài việc tiến hành các thí nghiệm khoa học, khinh khí cầu còn đóng vai trò là thiết bị chuyển tiếp liên lạc với quỹ đạo.

Bóng bay trong bóng bay

Các nhà nghiên cứu cho biết nguyên mẫu về cơ bản là “quả bóng bay bên trong quả bóng bay”. điều ápkhí helilàm đầy hồ chứa bên trong cứng nhắc. Trong khi đó, quả bóng khí heli bên ngoài linh hoạt có thể giãn nở và co lại. Bóng bay cũng có thể bay cao hơn hoặc rơi xuống thấp hơn. Nó thực hiện điều này với sự giúp đỡ củakhí helilỗ thông hơi. Nếu đội sứ mệnh muốn nâng quả bóng bay lên, họ sẽ xả khí heli từ bình chứa bên trong ra quả bóng bên ngoài. Để đặt quả bóng trở lại vị trí cũ,khí heliđược xả trở lại bể chứa. Điều này làm cho quả bóng bên ngoài co lại và mất đi độ nổi.

Môi trường ăn mòn

Ở độ cao dự kiến ​​là 55 km so với bề mặt Sao Kim, nhiệt độ không quá khắc nghiệt và áp suất khí quyển không mạnh bằng. Nhưng phần khí quyển này của sao Kim vẫn khá khắc nghiệt vì các đám mây chứa đầy những giọt axit sulfuric. Để giúp chống lại môi trường ăn mòn này, các kỹ sư đã chế tạo quả bóng từ nhiều lớp vật liệu. Vật liệu này có lớp phủ chống axit, kim loại hóa để giảm nhiệt độ mặt trời và lớp bên trong vẫn đủ chắc chắn để mang các dụng cụ khoa học. Ngay cả các con dấu cũng có khả năng chống axit. Các chuyến bay thử nghiệm đã chỉ ra rằng vật liệu và cấu trúc của khinh khí cầu cũng sẽ hoạt động trên sao Kim. Các vật liệu được sử dụng để đảm bảo khả năng sống sót của Sao Kim đang gặp khó khăn trong việc sản xuất và khả năng xử lý mạnh mẽ mà chúng tôi đã thể hiện trong lần phóng và phục hồi ở Nevada giúp chúng tôi tin tưởng vào độ tin cậy của các khí cầu của chúng tôi trên Sao Kim.

Trong nhiều thập kỷ, một số nhà khoa học và kỹ sư đã đề xuất sử dụng khinh khí cầu như một cách để khám phá sao Kim. Điều này có thể sớm trở thành hiện thực. Hình ảnh qua NASA.

Khoa học trong bầu khí quyển của sao Kim

Các nhà khoa học trang bị bóng bay cho nhiều nghiên cứu khoa học khác nhau. Chúng bao gồm việc tìm kiếm các sóng âm thanh trong bầu khí quyển do trận động đất ở sao Kim tạo ra. Một số phân tích thú vị nhất sẽ là thành phần của khí quyển.Khí cacbonicchiếm phần lớn bầu khí quyển của Sao Kim, tạo ra hiệu ứng nhà kính biến mất khiến Sao Kim trở thành địa ngục trên bề mặt. Phân tích mới có thể cung cấp manh mối quan trọng về việc chính xác điều này đã xảy ra như thế nào. Trên thực tế, các nhà khoa học cho rằng thời kỳ đầu, sao Kim từng giống Trái đất hơn. Vậy chuyện gì đã xảy ra?

Tất nhiên, kể từ khi các nhà khoa học báo cáo việc phát hiện ra phosphine trong bầu khí quyển của Sao Kim vào năm 2020, câu hỏi về khả năng có sự sống trong các đám mây của Sao Kim đã làm dấy lên mối quan tâm. Nguồn gốc của phosphine vẫn chưa được kết luận rõ ràng và một số nghiên cứu vẫn đặt câu hỏi về sự tồn tại của nó. Nhưng các sứ mệnh khinh khí cầu như thế này sẽ lý tưởng cho việc phân tích sâu các đám mây và thậm chí có thể xác định trực tiếp bất kỳ vi khuẩn nào. Những nhiệm vụ khinh khí cầu như thế này có thể giúp làm sáng tỏ một số bí mật khó hiểu và thách thức nhất.