مدارگرد اروپا برای نزدیک شدن به ناهید از ترمز هوایی استفاده می‌کند
مأموریت آژانس فضایی اروپا برای نخستین بار در شرایط چالش‌برانگیز ناهید از روش ترمز هوایی برای نزدیک شدن و مطالعه‌ی سیاره استفاده خواهد کرد.
انجام‌پذیر بودن مأموریت برنامه‌ریزی شده‌ی آژانس فضایی اروپا به سیاره‌ی ناهید، به یک روش ترمز هوایی چالش‌برانگیز برای کاهش ارتفاع مداری که حد مقاومت حرارتی فضاپیما را محک خواهد زد.
مأموریت «این‌ویژن» (EnVision) که انتظار می‌رود اوایل دهه‌ی ۲۰۳۰ میلادی پرتاب شود، ساختار زمین‌شناختی و جو سیاره‌ی جهنمی زهره را که زمانی کاملا شبیه زمین بوده اما به‌دلیل اثر گلخانه‌ای، به دنیای بسیار سوزان تبدیل شده است، مطالعه خواهد کرد.
به گفته‌ی آژانس فضایی اروپا (ESA) برای رساندن EnVision به مدار هدف خود در ۵۰۰ کیلومتری بالای سطح زهره که حتی سرب در آن ذوب می‌شود، هزاران گذر از جو غلیظ این سیاره طی دو سال انجام خواهد شد.
«توماس وورین» (Thomas Voirin) مدیر مطالعات این مأموریت گفت: «این‌ویژن همان‌طور که اکنون تصور می‌شود، نمی‌تواند بدون پشت سر گذاشت این مرحله‌ی طولانی ترمز هوایی پیش برود.»
این فضاپیمای به اندازه‌ی ون که با موشک آینده‌ی اروپا یعنی «آریان ۶» (Ariane 6) پرتاب خواهد شد، توانایی حمل سوخت کافی برای کاهش سرعت با استفاده از پیشرانش خود را ندارد و به جای آن از روش ترمز هوایی استفاده می‌کند و با دنبال کردن مداری بسیار بیضی-شکل به‌صورت دوره‌ای تا ۱۳۰ کیلومتری از سطح زهره در نزدیک‌ترین نقطه و حدود ۲۵۰۰۰۰ کیلومتری در دورترین نقطه می‌رسد.
آژانس فضایی اروپا قبلا از روش ترمز هوا برای کاهش سرعت مدارگرد گازی «اگزوارس» (ExoMars) پیش از ورود به مدار علمی خود دور مریخ استفاده کرده است اما جو مریخ بسیار رقیق‌تر از ناهید و گرانش آن بسیار کمتر است که بر سرعت فضاپیمای در حال گردش، تأثیر می‌گذارد.
وورین افزود: «ترمز هوایی در اطراف زهره بسیار چالش‌برانگیزتر از مأموریت اگزومارس خواهد بود. گرانش زهره حدود ۱۰ برابر بیشتر از گرانش مریخ است و بدین ترتیب فضاپیما سرعت‌هایی حدود دو برابر بیشتر از اگزومارس را هنگام عبور از جو تجربه می‌کند می‌شود و گرما با نسبت توان دوم سرعت تولید می‌شود.»
آژانس فضایی اروپا برای مدت کوتاهی ترمز هوایی اطراف زهره را در ماه‌های پایانی مأموریت «ونوس اکسپرس» (Venus Express) آزمایش کرد که در نهایت به سمت سیاره منحرف شد و در سال ۲۰۱۴ در جو آن سوخت. اما چون این فضاپیما در پایان مأموریت خود بود، متخصصان نگران آسیب وارد شده بر اثر از گرما نبودند. این در حالی است که انتظار می‌رود این‌ویژن حداقل چهار سال در زهره کاوش کند.
مهندسان هم‌اکنون مشغول کار روی مواد مناسبی هستند که بتواند در شرایط شدید مأموریت این‌ویژن مقاومت کند. علاوه بر گرمای تجربه شده در طی فرآیند ترمز هوا، فضاپیما همچنین در معرض غلظت بسیار بالایی از اکسیژن اتمی واکنش‌پذیر خواهد بود.
اکسیژن اتمی شکلی از اکسیژن موجود در لایه‌های بالایی جو زمین است که از یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. این اتم دشمن تمام فضاپیماهای مدار پایین زمین است و در چندین مأموریت شاتل فضایی ناسا در دهه‌ی ۱۹۸۰، سپر حرارتی را سوزاند.
مشاهدات مأموریت‌های قبلی زهره نشان داده است که اکسیژن اتمی در لایه‌های بالایی جو زهره در غلظت‌هایی مشابه غلظت‌های اطراف زمین وجود دارد.
به گفته‌ی مدیر مطالعات فضاپیما «غلظت بسیار بالاست. برای یک بار عبور زیاد مهم نیست، اما در بیش از هزاران گذر، شروع به انباشته شدن می‌کند و به سطحی از جریان اکسیژن اتمی منجر می‌شود که باید آن را مانند آنچه در مدار پایین زمین تجربه می‌کنیم، اما در دمایی بالاتر درنظر بگیریم.»
آژانس فضایی اروپا امیدوار است تا پایان امسال بتواند نامزدهایی را برای مواد کاملا مقاوم در برابر گرما و غلظت اکسیژن اتمی مورد انتظار در طول ترمز هوایی این‌ویژن انتخاب کند.
به گفته‌ی متخصصان، این مواد باید در برابر فرسایش مقاوم باشند و همچنین خواص نوری خود را حفظ کنند، به این معنی که تخریب یا تیره نشوند و در رفتار حرارتی آن‌ها اختلال ایجاد نشود.
برای عملکرد صحیح ابزارهای علمی ظریف به‌کار رفته در این مأموریت باید دمای تنظیم شده به‌خوبی حفظ شود و همچنین از پوسته پوسته شدن یا خروج گاز که منجر به آلودگی موضعی می‌شود پیشگیری شود.»
با تمرکز روی مریخ که بالقوه قابل سکونت‌تر است، ناهید که گاهی به دلیل اندازه‌ی مشابهش، دوقلوی زمین گفته می‌شود، تا حدی توسط کاوشگران منظومه‌ی شمسی کنار گذاشته شده بود اما یک مطالعه که در سال ۲۰۲۰ مولکول‌های فسفین را در جو این سیاره شناسایی کرد، موج جدیدی از علاقه به زهره را برانگیخت.
علاوه بر اروپا، ناسا هم قصد دارد مدارگردهایی را به این سیاره‌ی داغ بفرستد: مأموریت‌های «داوینچی+» (+DAVINCI) و «وریتاس» (VERITAS) که انتظار می‌رود بین سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۰ پرتاب شوند.
در حال حاضر، تنها یک فضاپیمای ژاپن به نام «آکاتسوکی» (Akatsuki) در حال چرخش به دور زهره است و چگالی جو را در تلاش برای کشف اسرار آب‌وهوای خشن آن مطالعه می‌کند.
عکس‌ها: طرحی گرافیکی از مأموریت این‌ویژن اروپا به سیاره‌ی ناهید
Credit: ESA
منبع: Space
