Misja HAVOC: Dlaczego NASA chce wysyłać ludzi na Wenus

Popularna science fiction z początku XX wieku przedstawiała Wenus jako rodzaj krainy cudów przyjemnie ciepłych temperatur, lasów, bagien, a nawet dinozaurów. W 1950 r. Planetarium Hayden w American Natural History Museum zachęcało do rezerwacji pierwszej misji turystyki kosmicznej na długo przed współczesną erą Blue Origins, SpaceX i Virgin Galactic. Wszystko, co musisz zrobić, to podać adres i zaznaczyć pole dla preferowanego miejsca docelowego, które zawiera Wenus.

Dzisiaj Wenus nie jest wymarzonym miejscem dla początkujących turystów kosmicznych. Jak wykazały liczne misje w ciągu ostatnich kilku dekad, zamiast być rajem, planeta jest piekielnym światem piekielnych temperatur, korozyjnej atmosfery toksycznej i miażdżącym ciśnieniem na powierzchni. Mimo to, NASA pracuje obecnie nad koncepcyjną załogową misją na Wenus, nazwaną Koncepcją Operacyjną Wysokich Wysokości Wenus - (HAVOC).

Ale w jaki sposób taka misja jest nawet możliwa? Temperatury na powierzchni planety (około 460 stopni C) są w rzeczywistości gorętsze od Merkurego, chociaż Wenus jest w przybliżeniu dwukrotnie dłuższa od Słońca. Jest ona wyższa niż temperatura topnienia wielu metali, w tym bizmutu i ołowiu, które mogą nawet spaść jako „śnieg” na wyższe szczyty górskie. Powierzchnia jest jałowym, skalistym krajobrazem składającym się z rozległych równin bazaltowej skały usianej cechami wulkanicznymi i kilku regionów górskich w skali kontynentu.

Jest geologicznie młody, przeszedł katastrofalne zmiany nawierzchni. Takie ekstremalne zdarzenia są spowodowane nagromadzeniem ciepła pod powierzchnią, co ostatecznie powoduje jego stopienie, uwolnienie ciepła i ponowne zestalenie. Z pewnością przerażająca perspektywa dla wszystkich odwiedzających.

Unosząc się w atmosferze

Na szczęście ideą nowej misji NASA nie jest wylądowanie ludzi na niegościnnej powierzchni, ale wykorzystanie gęstej atmosfery jako bazy do eksploracji. Nie podano jeszcze publicznej daty misji typu HAVOC. Ta misja jest planem długoterminowym i będzie polegać na małych misjach testowych, aby odnieść sukces jako pierwszy. Taka misja jest obecnie możliwa, dzięki obecnej technologii. Planuje się użycie sterowców, które mogą pozostawać w górnych warstwach atmosfery przez dłuższy czas.

Choć może się to wydawać zaskakujące, górna atmosfera Wenus jest najbardziej podobnym do Ziemi miejscem w Układzie Słonecznym.Między wysokościami 50 km a 60 km ciśnienie i temperaturę można porównać do regionów niższej atmosfery Ziemi. Ciśnienie atmosferyczne w atmosferze Wenus w 55km jest o połowę niższe od ciśnienia na poziomie morza na Ziemi. W rzeczywistości byłoby dobrze bez kombinezonu ciśnieniowego, ponieważ jest to mniej więcej równoważne ciśnieniu powietrza, które można napotkać na szczycie Kilimandżaro. Nie trzeba też izolować się, ponieważ temperatura waha się między 20 ° C a 30 ° C.

Atmosfera powyżej tej wysokości jest również wystarczająco gęsta, aby chronić astronautów przed promieniowaniem jonizującym z kosmosu. Bliskość Słońca zapewnia jeszcze większą obfitość dostępnego promieniowania słonecznego niż na Ziemi, które można wykorzystać do generowania mocy (około 1,4 razy większej).

Konceptualny statek powietrzny unosiłby się po planecie, dmuchany przez wiatr. Może być użytecznie wypełniony oddychającą mieszaniną gazów, taką jak tlen i azot, zapewniając pływalność. Jest to możliwe, ponieważ powietrze do oddychania jest mniej gęste niż atmosfera Wenus i w rezultacie będzie gazem podnoszącym.

Atmosfera Wenus zawiera 97% dwutlenku węgla, około 3% azotu i śladowe ilości innych gazów. Słynne jest zraszanie kwasem siarkowym, który tworzy gęste chmury i jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do jego widocznej jasności, patrząc z Ziemi. W rzeczywistości planeta odbija około 75 procent światła padającego na nią ze słońca. Ta silnie odbijająca warstwa chmur występuje pomiędzy 45 km a 65 km, z mgłą kropelek kwasu siarkowego pod spodem do około 30 km. Jako taki, projekt sterowca musiałby być odporny na korozyjne działanie tego kwasu.

Na szczęście mamy już technologię niezbędną do przezwyciężenia problemu kwasowości. Kilka dostępnych na rynku materiałów, w tym teflon i wiele tworzyw sztucznych, ma wysoką odporność na kwasy i można je wykorzystać na zewnętrzną osłonę sterowca. Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, możliwe, że udasz się na spacer na platformie poza sterowcem, niosąc tylko powietrze i nosząc skafander chemiczny.

Życie na Wenus?

Powierzchnia Wenus została zmapowana z orbity przez radar na misji Magellana w USA. Jednak tylko kilka miejsc na powierzchni było odwiedzanych przez serię misji Venera sowieckich sond pod koniec lat 70-tych. Sondy te zwróciły pierwsze - i jak dotąd - tylko obrazy powierzchni Wenus. Z pewnością warunki powierzchniowe wydają się całkowicie niegościnne dla wszelkiego rodzaju życia.

Górna atmosfera to jednak inna historia. Pewne rodzaje organizmów ekstremofilnych już istnieją na Ziemi, które mogą wytrzymać warunki panujące w atmosferze na wysokości, na której latają HAVOC. Gatunki takie jak Acidianus infernus można znaleźć w wysoce kwaśnych jeziorach wulkanicznych w Islandii i we Włoszech. Odkryto również, że w chmurach ziemskich występują drobnoustroje unoszące się w powietrzu. Nic z tego nie dowodzi, że życie istnieje w wenusjańskiej atmosferze, ale jest możliwe, że może zostać zbadana przez misję taką jak HAVOC.

Obecne warunki klimatyczne i skład atmosfery są wynikiem niekontrolowanego efektu cieplarnianego (ekstremalnego efektu cieplarnianego, którego nie można odwrócić), który przekształcił planetę z gościnnego, przypominającego Ziemię, bliźniaczego świata we wczesnej historii. Chociaż obecnie nie oczekujemy, że Ziemia przejdzie podobnie ekstremalny scenariusz, to pokazuje, że dramatyczne zmiany w klimacie planetarnym mogą się zdarzyć, gdy pojawią się pewne warunki fizyczne.

Testując nasze obecne modele klimatyczne z wykorzystaniem skrajności obserwowanych na Wenus, możemy dokładniej określić, jak różne efekty wymuszania klimatu mogą prowadzić do dramatycznych zmian. Dlatego Wenus zapewnia nam środki do testowania skrajności naszego obecnego modelowania klimatu, ze wszystkimi nieodłącznymi implikacjami dla zdrowia ekologicznego naszej planety.

Nadal wiemy niewiele o Wenus, mimo że jest naszym najbliższym sąsiadem planetarnym. Ostatecznie poznanie sposobu, w jaki dwie bardzo podobne planety mogą mieć tak różne przeszłość, pomoże nam zrozumieć ewolucję układu słonecznego, a być może nawet innych układów gwiezdnych.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Garetha Dorriana i Iana Whittakera. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.