مع جميع المهام المدارية في الكواكب المختلفة في نظامنا الشمسي ، تمكن العلماء من جمع كمية مذهلة من البيانات لمساعدتنا على فهم عوالمنا المجاورة. لكن تخيل مهمة يمكن أن تطير على ارتفاع أقل من الارتفاعات المدارية - تحلق بالفعل في الغلاف الجوي لكوكب آخر وأقرب إلى السطح - وتخيل مدى تفصيل البيانات. سيكون هذا النوع من المهام مفيدًا بشكل خاص في كوكب الزهرة ، حيث تمنع الحرارة الشديدة وضغط الهواء الساحق على السطح بشكل أساسي نجاح أي نوع من مهمة الهبوط. لذا ، في العام الماضي ، عندما شكلت وكالة ناسا فريقًا لتعريف العلوم والتكنولوجيا (STDT) لدراسة مفهوم المهمة الرئيسية إلى كوكب الزهرة ، كان الانتظار في الأجنحة هو الدكتور جيفري لانديس. على مدى السنوات العديدة الماضية ، كان لانديس ومجموعة من العلماء والمهندسين من مركز غلين للأبحاث التابع لناسا يدرسون مفهوم الطائرة التي تعمل بالطاقة الشمسية في فينوس. يقول لانديس إن طائرة صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن تطير بشكل مستمر في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، وستكون وسيلة مثالية لجمع البيانات حول كل من الغلاف الجوي والسطح ، مع القدرة على المناورة في أي مكان تقريبًا.
قال لانديس: "هناك الكثير من الاهتمام بفينوس في الوقت الحالي". "لقد نظرنا إلى كوكب المريخ مؤخرًا إلى حد ما مؤخرًا ، وبطريقة ما يكون المريخ توأما للأرض ، ولكن بطرق أكثر ، فإن الزهرة توأم للأرض. لذلك نتعلم الكثير عن الأرض من خلال دراسة كوكب الزهرة. "
لطالما كانت الطائرة التي تعمل بالطاقة الشمسية محل اهتمام لانديس. وقال: "لقد قضيت الكثير من الوقت في بناء الطائرات النموذجية في الكلية ، لذا بدت فكرة تحليق طائرة على كوكب الزهرة مثيرة للاهتمام بالنسبة لي".
منذ عام 2000 ، كان لانديس وفريقه يدرسون هذا المفهوم ، وقد قدم لانديس مؤخرًا نتائجهم إلى STDT من وكالة ناسا من أجل فينوس. وقال "كنت أحاول إثارة الحماس للأشياء التي قمنا بها". كان العمل الرئيسي الذي قامت به المجموعة حتى الآن هو التركيز على الطائرة نفسها ، والتحقق من أن المفهوم سوف يعمل بالفعل.
قال لانديس: "لقد قمنا بدراسة تصميم شاملة لتحديد ما إذا كان هناك أي عروض أزياء". "لا نعتقد أن هناك. نعتقد أنه مشروع قابل للتنفيذ ".
سيتعين على الطائرة أن تنثني لتلائم داخل صندوق هوائي صغير للقيام بمهمة علمية من الدرجة "ديسكفري". بعد الوصول إلى كوكب الزهرة ، ستنتشر الطائرة من القذيفة ، وتتكشف وتبدأ في الانزلاق عبر الغلاف الجوي. مع تغطية الخلايا الشمسية السطح بأكمله ، ستطير الطائرة بدقة على الطاقة الشمسية ، ولا تحتاج إلى وقود. توصل الفريق إلى تصميم قابل للطي يبلغ طول جناحيه 9 أمتار وطوله أقل من 7 أمتار.
والمثير للدهشة أن كثافة الغلاف الجوي لكوكب الزهرة لا ينبغي أن تمثل مشكلة لمهمة طائرة شمسية. قال لانديس "في الارتفاعات التي سنحلق بها ، سيكون الأمر مثل الطيران على ارتفاعات معتدلة على الأرض". "كوكب الزهرة هو في الواقع كوكب سهل للغاية يطير. من المثير للاهتمام أن المشكلة في كوكب الزهرة هي الريح. اتضح أنه كوكب عاصف جدًا ، ونود أن نتمكن من الحفاظ على طائرتنا الشمسية تحلق تحت الشمس ، لذلك علينا أن نطير أسرع من الرياح حتى نتمكن من البقاء في ضوء الشمس. إذا استطعنا القيام بذلك ، يمكننا الطيران إلى الأبد. "
يجب أن تكون الطائرة قادرة على الطيران المستدام عند سرعة الرياح أو فوقها ، حوالي 95 م / ثانية على مستوى السحابة ، 65 إلى 75 كم فوق السطح. للاستكشاف على ارتفاعات أقل ، يمكن للطائرة أن تنزلق لفترات لعدة ساعات ثم ترتفع إلى ارتفاعات أعلى ، مما يسمح باستكشاف طبقات السحب. لكن الطائرة يجب أن تكون في ضوء الشمس لأكثر من مرة. يُظهر تحليل الفريق لرحلة باستخدام تخزين البطارية أنه لن يعمل على إبقاء الطائرة عالياً على طاقة البطارية أثناء المرور عبر الجانب الليلي من الكوكب.
فيما يتعلق بالعلم الذي يمكن استخلاصه من طائرة تعمل بالطاقة الشمسية في كوكب الزهرة ، تصور فريق لانديس في المقام الأول مهمة لدراسة الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. ومع ذلك ، فقد نظروا أيضًا في استخدامه لمهمة الرادار ، وعلى وجه الخصوص إذا كان من الممكن استخدام طائرتين ، يمكن أن تكون إحداهما جهاز إرسال والآخر جهاز استقبال للقيام بما يسمى "الرادار الثابت" حيث تقوم بتغيير الزاوية بين الإرسال والاستقبال لتوفير معلومات إضافية حول الكوكب. ولكن بشكل رئيسي ، تطير الطائرة بالقرب من السطح أكثر من مركبة فضائية تدور حولها ، لجمع معلومات أكثر تفصيلاً عن الكوكب.
كان التركيز الحالي لفريق لانديس هو تحديد نوع العلم الذي يمكن القيام به ، وكيف يمكن تحقيقه على أفضل وجه. قال لانديس: "ما كنا نفعله مؤخرًا هو مجرد دراسة كوكب الزهرة وسؤال أنفسنا ، ماذا نريد أن نفعل". "هل الطائرة هي الشيء الصحيح؟ لقد نظرنا أيضًا في المناطيد. يمكنك جعل ذباب الزبلين يطير على كوكب الزهرة ، الذي له مزايا وعيوب على متن طائرة ، لذلك نسأل أنفسنا ، على أي ارتفاع في السحب نريد أن نطير - فوق ، أو تحت ، أو في السحب - و ما العلم الذي يمكننا القيام به؟ الجزء الصعب جدًا على كوكب الزهرة يطير على ارتفاع منخفض. من السهل جدًا التحليق عالياً ، ولكن كلما استطعت التحليق بشكل أقل ، كان العلم الذي يمكنك تحقيقه أفضل. لكن الطيران على ارتفاع منخفض سيكون صعبًا ".
ومن المثير للاهتمام ، في العام الماضي ، أجرى طلاب من جامعة بوسطن أيضًا دراسة تصميم لطائرة شمسية في فينوس ، ودرسوا التصميم الذي توصل إليه فريق لانديس. كما استنتج طلاب BU أيضًا أن المهمة كانت مجدية تمامًا. "لقد نظروا إلى تصميم الطائرة الأساسي: هل يمكنك الطيران على كوكب الزهرة؟ قال لانديس: "لقد نظرنا في أشياء مثل ، هل يمكنك طيها في سلة الطائرات وكيف سيتم نشرها ، وما إلى ذلك." "وجدنا هذه الدراسة الثانية بمثابة فحص مفيد للغاية بالنسبة لنا ، حيث نظرت مجموعة مستقلة من الناس في أفكارنا ، وقلنا" لا ، هذا ليس مستبعدًا ".
لذا ، متى يمكن أن تكون مهمة طائرة تعمل بالطاقة الشمسية جاهزة للطيران فوق كوكب الزهرة؟ قال لانديس: "هذا يعتمد على مدى صعوبة المهمة التي تريد القيام بها". "إذا كنت تقوم بمهمة بسيطة للطائرة الشمسية ، فقد أظهرنا أنه لا توجد أي عروض للتكنولوجيا في الطائرة نفسها ، لذلك أعتقد أنه شيء يمكننا القيام به على المدى القريب ، بحلول العقد المقبل. ولكن كلما كانت المهمة التي تهتم بها أكثر صعوبة ، على سبيل المثال ، إذا كنت مهتمًا بالتحليق على ارتفاع منخفض أو في المناطق القطبية ، حيث يصعب الطيران ، فسيتعين علينا التراجع والتفكير في نوع المركبة الصحيح سيكون."
تناقش هذه الورقة المزيد من المعلومات حول طائرة فينوس التي تعمل بالطاقة الشمسية
