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Exitosa prueba: globo robótico aéreo algún día podría sobrevolar Venus

NASA: Jet Propulsion Laboratory
Un prototipo de globo robótico aéreo, o aerobot, está listo para un vuelo de prueba al amanecer en Black Rock Desert, Nevada, en julio de 2022, por miembros del equipo de JPL y Near Space Corporation. El aerobot completó con éxito dos vuelos, demostrando un vuelo de altitud controlada. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Una versión reducida del aerobot que algún día podría surcar los cielos de Venus completó con éxito dos vuelos de prueba en Nevada, lo que marcó un hito para el proyecto.

La intensa presión, el calor y los gases corrosivos de la superficie de Venus son suficientes para desactivar incluso la nave espacial más robusta en cuestión de horas. Pero a unas pocas docenas de millas por encima, la espesa atmósfera es mucho más hospitalaria para la exploración robótica.

Un concepto prevé emparejar un globo con un orbitador de Venus, los dos trabajando en conjunto para estudiar el planeta hermano de la Tierra. Mientras que el orbitador permanecería muy por encima de la atmósfera, tomando medidas científicas y sirviendo como un “relay” de comunicación, un globo robótico aéreo, o aerobot, de unos 40 pies (12 metros) de diámetro viajaría hacia él.

Para probar este concepto, un equipo de científicos e ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y Near Space Corporation en Tillamook, Oregón, realizó recientemente dos vuelos exitosos de un globo prototipo que tiene aproximadamente un tercio de ese tamaño.

El prototipo de aerobot a escala de un tercio está diseñado para resistir los productos químicos corrosivos en la atmósfera de Venus. Durante los vuelos, los materiales del globo se probaron por primera vez, lo que le dio al equipo la confianza de que un diseño de aerobot más grande podría operar en los cielos de Venus. Crédito: Corporación del Espacio Cercano

El reluciente globo plateado ascendió más de 4000 pies (1 kilómetro) sobre el Desierto Black Rock de Nevada hasta una región de la atmósfera terrestre que se aproxima a la temperatura y densidad que experimentaría el aerobot a unos 180 000 pies (55 kilómetros) sobre Venus. Coordinadas por Near Space, estas pruebas representan un hito en la prueba de la idoneidad del concepto para acceder a una región de la atmósfera de Venus demasiado baja para que la alcancen los orbitadores, pero donde una misión de globo podría operar durante semanas o incluso meses.

“Estamos muy contentos con el rendimiento del prototipo. Fue lanzado, demostró maniobras de altitud controlada y se recuperó en buenas condiciones después de ambos vuelos”, dijo el tecnólogo en robótica Jacob Izraelevitz, quien lidera el desarrollo del globo como investigador principal de las pruebas de vuelo del JPL. “Hemos registrado una montaña de datos de estos vuelos y esperamos usarlos para mejorar nuestros modelos de simulación antes de explorar nuestro planeta hermano”.

El prototipo del aerobot Venus es un “globo dentro de un globo”, con un depósito interno rígido que puede controlar la cantidad de helio que se ventila hacia y desde el globo exterior flexible. Volando sobre el Black Rock Desert, el aerobot usó esta función por primera vez para controlar su altitud. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Near Space Corporation

La única exploración en globo de la atmósfera de Venus hasta la fecha fue parte de las misiones gemelas soviéticas Vega 1 y 2 que llegaron al planeta en 1985. Los dos globos (que tenían aproximadamente 11,5 pies o 3,6 metros de diámetro cuando estaban llenos con helio) duraron poco más de 46 horas antes de que se agotaran las baterías de sus instrumentos. Su breve tiempo en la atmósfera de Venus brindó un indicio tentador de lo que la ciencia que podría lograr mediante una plataforma de globos más grande y de mayor duración flotando dentro de la atmósfera del planeta.

‘Recorriendo’ los cielos

El objetivo final del aerobot sería viajar con los vientos de Venus, flotando de este a oeste, circunnavegando el planeta durante al menos 100 días. El aerobot serviría como plataforma para una variedad de investigaciones científicas, desde monitorear la atmósfera en busca de ondas acústicas generadas por venusquakes hasta analizar la composición química de las nubes. El orbitador que lo acompaña recibiría datos del aerobot y los transmitiría a la Tierra mientras proporciona una vista global del planeta.

El equipo de aerobots de Venus prepara el aerobot inflado para el lanzamiento de su primer vuelo sobre Black Rock Desert, Nevada, en julio de 2022, en esta vista desde arriba de un dron. Crédito: Corporación del Espacio Cercano Al igual que se le ordena a un rover de Marte que se dirija hacia una roca interesante u otra característica, se puede ordenar al aerobot que suba y baje su altitud, algo que los globos Vega no pudieron hacer, para llevar a cabo actividades científicas entre aproximadamente 171 000 y 203 000 pies (52 y 62 kilómetros) dentro de la atmósfera de Venus.

El globo prototipo se fabricó utilizando las técnicas de Near Space para inflables aeroespaciales de alto rendimiento. Diseñado como un “globo dentro de un globo”, tiene un depósito interno rígido lleno de helio a alta presión y un globo de helio externo encapsulado que puede expandirse y contraerse. Para aumentar la altitud, el helio se ventila desde el depósito interior hacia el globo exterior, que se expande para dar al aerobot una flotabilidad adicional. Cuando llega el momento de reducir la altitud, el helio se bombea de regreso al depósito, lo que hace que el globo exterior se encoja y disminuya la flotabilidad del aerobot.

“El éxito de estos vuelos de prueba es muy importante para nosotros: hemos demostrado con éxito la tecnología que necesitaremos para investigar las nubes de Venus”, dijo Paul Byrne, profesor asociado de la Universidad de Washington en St. Louis y científico de aerobots. colaborador. “Estas pruebas forman la base de cómo podemos lograr una exploración robótica a largo plazo muy por encima de la superficie infernal de Venus”.

Sin picnic en las nubes

Si bien esta región de la atmósfera de Venus es más indulgente que sus tramos inferiores, los vuelos de larga duración en las nubes del planeta rocoso, que contienen ácido sulfúrico y otros productos químicos corrosivos, no serían nada fácil. Por lo tanto, el material multicapa desarrollado para el globo exterior del aerobot incluye un revestimiento a prueba de ácido, una capa de metalización para reducir el calentamiento solar y una capa interna estructural que lo mantiene lo suficientemente fuerte como para transportar los instrumentos científicos debajo. También se han desarrollado nuevas técnicas para garantizar un sellado a prueba de ácido de larga duración con una mínima fuga de helio de las costuras.

“Los materiales que se utilizan para la capacidad de supervivencia de Venus son difíciles de fabricar, y la robustez de manejo que hemos demostrado en el lanzamiento y recuperación de Nevada nos da confianza en la confiabilidad del globo en Venus”, dijo el coinvestigador Tim Lachenmeier, director ejecutivo de Espacio Cercano.

Si bien las pruebas recientes de Nevada fueron un hito para un concepto futuro diseñado con Venus en mente, los investigadores dicen que la tecnología también podría ser utilizada por globos científicos de gran altitud que necesitan controlar su altitud en los cielos de la Tierra.

NOTA ORIGINAL: https://www.jpl.nasa.gov/news/jpls-venus-aerial-robotic-balloon-prototype-aces-test-flights

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