Bei all den Orbitalmissionen auf den verschiedenen Planeten unseres Sonnensystems konnten Wissenschaftler eine erstaunliche Menge an Daten sammeln, um unsere Nachbarwelten besser verstehen zu können. Aber stellen Sie sich eine Mission vor, die tiefer fliegen könnte als die Umlaufbahn - tatsächlich fliegen im die Atmosphäre eines anderen Planeten und näher an der Oberfläche - und stellen Sie sich vor, wie viel detaillierter die Daten sein könnten. Diese Art von Mission wäre besonders hilfreich auf der Venus, wo die starke Hitze und der drückende Luftdruck an der Oberfläche den Erfolg jeder Art von Lander-Mission grundsätzlich ausschließen. Als die NASA letztes Jahr ein Wissenschafts- und Technologiedefinitionsteam (STDT) gründete, um das Konzept einer Flaggschiff-Mission zur Venus zu untersuchen, wartete Dr. Geoffrey Landis in den Startlöchern. In den letzten Jahren haben Landis und eine Gruppe von Wissenschaftlern und Ingenieuren des Glenn Research Center der NASA das Konzept eines solarbetriebenen Flugzeugs auf der Venus untersucht. Laut Landis könnte ein kleines Flugzeug, das mit Sonnenenergie betrieben wird, kontinuierlich in der Venusatmosphäre fliegen und wäre ein ideales Fahrzeug zum Sammeln von Daten sowohl zur Atmosphäre als auch zur Oberfläche des Planeten, mit der Fähigkeit, fast überall zu manövrieren.
"Im Moment besteht großes Interesse an Venus", sagte Landis. "Wir haben uns in letzter Zeit ziemlich viel mit dem Mars befasst und in gewisser Weise ist der Mars der Zwilling der Erde, aber in noch mehr Hinsicht ist die Venus der Zwilling der Erde." Wir lernen also viel über die Erde, indem wir die Venus studieren. “
Ein solarbetriebenes Flugzeug ist seit langem ein Interesse von Landis. "Ich habe viel Zeit im College verbracht, um Modellflugzeuge zu bauen. Die Idee, ein Flugzeug auf der Venus zu fliegen, klang für mich sehr interessant", sagte er.
Seit 2000 untersuchen Landis und sein Team dieses Konzept, und Landis hat seine Ergebnisse kürzlich dem STDT for Venus der NASA vorgestellt. "Ich habe versucht, die Begeisterung für die Dinge zu wecken, die wir getan haben", sagte er. Die Hauptarbeit, die die Gruppe bisher geleistet hat, bestand darin, sich auf das Flugzeug selbst zu konzentrieren und zu überprüfen, ob das Konzept tatsächlich funktionieren wird.
"Wir haben eine gründliche Designstudie durchgeführt, um festzustellen, ob es Showstopper gibt", sagte Landis. "Wir glauben nicht, dass es solche gibt. Wir denken, dass es ein sehr machbares Projekt ist. “
Das Flugzeug müsste zusammengeklappt werden, um in eine kleine Aeroshell für eine wissenschaftliche Mission der „Discovery“ -Klasse zu passen. Nach der Ankunft auf der Venus würde sich das Fahrzeug von der Aeroshell aus entfalten, sich entfalten und durch die Atmosphäre gleiten. Mit Solarzellen, die die gesamte Oberfläche bedecken, würde das Flugzeug ausschließlich mit Solarenergie fliegen und keinen Treibstoff benötigen. Das Team hat ein faltbares Design mit einer Flügelspannweite von 9 Metern und einer Länge von knapp 7 Metern entwickelt.
Überraschenderweise sollte die Dichte der Venusatmosphäre für eine Solarflugzeugmission kein Problem sein. "In den Höhen, in denen wir fliegen werden, wäre es, als würden wir in moderaten Höhen auf der Erde fliegen", sagte Landis. „Venus ist eigentlich ein sehr leicht zu fliegender Planet. Interessanterweise ist das Problem auf der Venus der Wind. Es stellt sich heraus, dass es ein sehr windiger Planet ist und wir möchten in der Lage sein, unser Solarflugzeug unter der Sonne fliegen zu lassen, also müssen wir schneller fliegen als der Wind, damit wir im Sonnenlicht bleiben können. Wenn wir das schaffen, können wir im Grunde für immer fliegen. “
Das Fahrzeug müsste in der Lage sein, mit oder über der Windgeschwindigkeit, etwa 95 m / s auf der Wolkendecke, 65 bis 75 km über der Oberfläche, dauerhaft zu fliegen. Für die Erkundung in tieferen Lagen könnte das Flugzeug mehrere Stunden lang nach unten gleiten und dann in höhere Lagen zurückklettern, um die Wolkenschichten untersuchen zu können. Aber das Flugzeug musste die meiste Zeit im Sonnenlicht stehen. Die Analyse des Teams eines Fluges mit Batteriespeicher zeigt, dass es nicht funktionieren würde, das Flugzeug während der Überfahrt über die Nachtseite des Planeten mit Batteriestrom in der Luft zu halten.
In Bezug auf die Wissenschaft, die aus einem solarbetriebenen Flugzeug bei Venus gewonnen werden kann, hat sich das Landis-Team in erster Linie eine Mission zur Untersuchung der Venus-Atmosphäre vorgestellt. Sie haben jedoch auch versucht, es für eine Radarmission zu verwenden. Insbesondere wenn zwei Flugzeuge verwendet werden könnten, könnte eines ein Sender und das andere ein Empfänger sein, um das sogenannte „bistatische Radar“ auszuführen, bei dem Sie den Winkel zwischen den beiden variieren Übertragung und Empfänger, um zusätzliche Informationen über den Planeten bereitzustellen. Vor allem aber fliegt ein Flugzeug viel näher an die Oberfläche als ein umlaufendes Raumschiff, um detailliertere Informationen über den Planeten zu erhalten.
Der aktuelle Schwerpunkt des Landis-Teams lag auf der Entscheidung, welche Art von Wissenschaft durchgeführt und wie sie am besten erreicht werden kann. "Was wir in letzter Zeit gemacht haben, ist nur Venus zu studieren und uns zu fragen, was wir tun wollen", sagte Landis. „Ist ein Flugzeug das Richtige? Wir haben uns auch Luftschiffe angesehen. Sie können einen Zeppelin auf dem Planeten Venus fliegen lassen, der sowohl Vor- als auch Nachteile gegenüber einem Flugzeug hat. Wir fragen uns also, in welcher Höhe in den Wolken wir fliegen möchten - über, unter oder in den Wolken - und Welche Wissenschaft können wir tun? Der sehr schwierige Teil auf der Venus fliegt tief. Es ist sehr einfach, hoch zu fliegen, aber je niedriger Sie fliegen können, desto besser ist die Wissenschaft, die Sie erreichen können. Aber tief fliegen wird schwierig. “
Interessanterweise führten Studenten der Boston University im vergangenen Jahr auch eine Designstudie eines Solarflugzeugs auf der Venus durch und untersuchten das Design, das Landis 'Team entwickelt hatte. Die BU-Studenten kamen auch zu dem Schluss, dass eine Mission durchaus machbar sei. „Sie haben sich das grundlegende Flugzeugdesign angesehen: Können Sie tatsächlich auf der Venus fliegen? Wir haben uns Dinge angeschaut wie: Könnten Sie es in die Aeroshell falten und wie würde es eingesetzt werden usw. “, sagte Landis. "Wir fanden, dass diese zweite Studie für uns eine sehr nützliche Überprüfung der geistigen Gesundheit darstellt. Eine unabhängige Gruppe von Menschen hat sich mit unseren Ideen befasst und gesagt, dass dies nicht ausgeschlossen ist."
Wann könnte eine solarbetriebene Flugzeugmission bereit sein, über die Venus zu fliegen? "Es hängt davon ab, wie schwer die Mission ist, die Sie tun möchten", sagte Landis. "Wenn Sie eine einfache Mission für Solarflugzeuge durchführen, haben wir gezeigt, dass es im Flugzeug selbst keine Technologie-Showstopper gibt. Ich denke, wir könnten dies in naher Zukunft bis zum nächsten Jahrzehnt tun." Aber je schwieriger die Mission ist, an der Sie interessiert sind, sagen wir, wenn Sie tief fliegen möchten oder in den Polarregionen, an Orten, an denen es schwieriger ist zu fliegen, müssen wir uns zurückziehen und überlegen, welcher Fahrzeugtyp der richtige ist wäre."
In diesem Dokument werden weitere Informationen zum solarbetriebenen Flugzeug der Venus erläutert
