Med alla omloppsuppdrag på de olika planeterna i vårt solsystem har forskare kunnat hämta en fantastisk mängd data för att hjälpa oss förstå våra grannvärldar. Men föreställ dig ett uppdrag som kan flyga lägre än banhöjder - faktiskt att flyga i atmosfären på en annan planet och närmare ytan - och föreställ dig hur mycket mer detaljerad informationen kan vara. Denna typ av uppdrag skulle vara särskilt användbar på Venus, där den intensiva värmen och krossande lufttrycket vid ytan i grunden utesluter framgången för alla typer av landningsuppdrag. Förra året, då NASA bildade ett Science and Technology Definition Team (STDT) för att studera begreppet ett flaggskeppsuppdrag till Venus, vände i vingarna Dr Geoffrey Landis. Under de senaste åren har Landis och en grupp forskare och ingenjörer från NASA: s Glenn Research Center studerat konceptet med ett solenergiflygplan på Venus. Landis säger att ett litet flygplan som drivs med solenergi kan flyga kontinuerligt i Venus atmosfär, och skulle vara ett idealiskt fordon för att samla in data om både planetens atmosfär och yta, med förmågan att manövrera nästan var som helst.
"Det finns mycket intresse för Venus för tillfället," sade Landis. ”Vi har tittat på Mars ganska nyligen, och på vissa sätt är Mars jordens tvilling, men på ännu fler sätt är Venus jordens tvilling. Så vi lär oss mycket om jorden genom att studera Venus. ”
Ett solcelldrivet flygplan har varit ett länge intresse för Landis. "Jag tillbringade mycket tid i college med att bygga modellflygplan, så idén att flyga ett flygplan på Venus lät mycket intressant för mig," sade han.
Sedan 2000 har Landis och hans team studerat detta koncept, och Landis presenterade nyligen sina resultat till NASA: s STDT för Venus. "Jag har försökt trumma upp entusiasm för de saker vi har gjort," sade han. Det huvudsakliga arbetet som gruppen har gjort hittills har varit att fokusera på själva flygplanet och kontrollera att konceptet faktiskt kommer att fungera.
"Vi har gjort en grundlig designstudie för att avgöra om det finns några showstoppare," sade Landis. ”Vi tror inte att det finns det. Vi tycker att det är ett mycket genomförbart projekt. ”
Flygplanet skulle behöva fällas upp för att passa in i en liten aeroshell för ett "vetenskapligt" uppdrag i klassen. Efter att ha kommit till Venus skulle fartyget distribuera från aeroshell, utveckla sig och börja glida genom atmosfären. Med solceller som täcker hela ytan skulle flygplanet flyga strikt på solenergi och inte behöva bränsle. Teamet har kommit med en hopfällbar design som har ett vingstång på 9 meter och en längd på knappt 7 meter.
Överraskande, tätheten i Venus atmosfär borde inte vara ett problem för ett solplanflyguppdrag. "På höjderna vi flyger, skulle det vara som att flyga i måttliga höjder på jorden," sade Landis. ”Venus är faktiskt en mycket lätt planet att flyga på. Intressant nog är problemet på Venus vinden. Det visar sig att det är en väldigt blåsig planet, och vi skulle vilja kunna hålla vårt solflygplan flyger under solen, så vi måste flyga snabbare än vinden så att vi kan stanna i solljuset. Om vi kan göra det kan vi i princip flyga för evigt. ”
Farkosten måste vara i stånd att flyga vid eller över vindhastigheten, cirka 95 m / sek på moln-toppnivån, 65 till 75 km över ytan. För utforskning i lägre höjder kan flygplanet glida ner under flera timmar och sedan klättra tillbaka till högre höjder, så att molnskikten kan sonderas. Men flygplanet måste vara i solljus under en majoritet av tiden. Teamets analys av en flygning med batterilagring visar att det inte skulle fungera för att hålla flygplanet uppe på batterikraften under passagen över nattsidan av planeten.
När det gäller vetenskapen som kan hämtas från ett solenergiflygplan på Venus har Landis team i första hand föreställt sig ett uppdrag att studera Venus atmosfär. Men de har också tittat på att använda den för ett radaruppdrag, och i synnerhet om två flygplan skulle kunna användas, kan en vara en sändare och den andra en mottagare för att göra det som kallas "bistatisk radar" där du varierar vinkeln mellan sändning och mottagaren för att ge ytterligare information om planeten. Men främst flyger ett flygplan mycket närmare ytan än ett kretsande rymdskepp för att samla mer detaljerad information om planeten.
Landis 'nuvarande fokus har beslutat vilken typ av vetenskap som kan göras och hur det bäst kan uppnås. "Det vi har gjort nyligen är att bara studera Venus och fråga oss själva, vad vill vi göra," sade Landis. ”Är ett flygplan rätt? Vi har också tittat på luftskepp. Du kan göra en zeppelinfluga på planeten Venus, som har både fördelar och nackdelar jämfört med ett flygplan, så vi frågar oss, på vilken höjd i molnen vi vill flyga - ovan, nedan eller i molnen - och vilken vetenskap vi kan göra? Den mycket hårda delen på Venus flyger låg. Det är väldigt lätt att flyga högt, men ju lägre du kan flyga, desto bättre vetenskap kan du åstadkomma. Men att flyga lågt blir svårt. ”
Intressant nog genomförde studenter från Boston University förra året också en designstudie av ett solflygplan på Venus, och de tittade på designen som Landis team hade kommit med. BU-studenterna drog också slutsatsen att uppdraget var ganska genomförbart. ”De tittade på den grundläggande flygplanens design: Kan du faktiskt flyga på Venus? Vi tittade på saker som, kan du fälla upp den i aeroshell, och hur skulle den kunna distribueras etc., ”sade Landis. "Vi tyckte att den andra studien var en mycket användbar sanitetskontroll för oss, att en oberoende grupp människor tittade på våra idéer och sa att nej, detta är inte uteslutet."
Så, när kan ett solenergidrivet flyguppdrag vara redo att flyga över Venus? "Det beror på hur hårt uppdraget du vill göra är", sade Landis. "Om du gör ett enkelt uppdrag för solflygplan har vi visat att det inte finns några tekniska showstoppare i själva flygplanet, så jag tror att det är något vi kan göra på kort sikt, nästa decennium. Men ju svårare uppdraget du är intresserad av, säg att om du är intresserad av att flyga lågt eller i polära regioner, platser där det är svårare att flyga, skulle vi behöva backa upp och tänka på vilken rätt fordonstyp skulle vara."
Det här dokumentet diskuterar mer information om Venus Solar Powered Airplane
