¿Cuánto tiempo duraría un dirigible en la atmósfera de Venus a una altitud de 65 km?

Hasta ahora, solo tenemos dos ejemplos reales de globos desplegados en la atmósfera de Venus, los dos globos del programa Vega de junio de 1985. Eran idénticos en diseño, globos llenos de helio de 3,4 m de diámetro hechos de una matriz de tela de teflón recubierta con una película de teflón, cada uno con un góndola suspendida en una correa de 13 m de largo. Puede leer más sobre ellos en las páginas del Goddard Space Flight Center: Globo Vega 1 y Globo Vega 2 .

Ambos lanzados a latitudes casi ecuatoriales en el lado nocturno de Venus, el Globo Vega 1 estuvo activo durante 46 horas y 32 minutos y recorrió una distancia de 11.600 km, de los cuales 3.100 km en el lado diurno de Venus. El Globo Vega 2, lanzado 4 días terrestres después, estuvo activo durante aproximadamente 60 horas (la página de GSFC cita el mismo tiempo de transmisión final que para el Globo Vega 1, pero eso parece ser un error), y viajó un total de 11,100 km, 3,700 km de que en el lado del día. Ambos caminos hacia el oeste fueron rastreados por 20 radares terrestres utilizando la técnica de interferometría de línea de base muy larga (VLBI):

   

   ^{Diagrama de los caminos que tomaron los dos globos Vega en la atmósfera de Venus. Fuente: El proyecto del globo de Venus (PDF)}

No está claro cuánto tiempo duraron los globos, ya que VLBI requiere una fuente de radio que estaba alojada en las góndolas de los globos, pero sabemos que ambos mantuvieron una altitud de vuelo promedio de 53 a 54 km con una variación de ~ 3 km (probablemente debido a lee olas ) y latitud estable, presión ambiental media de 535 mbar (0,53 atm) y rango de temperatura de 300 a 316 Kelvin (~ 27 a 43 °C).

Por lo tanto, sabemos que es posible un vuelo relativamente estable de dirigibles aerostáticos en Venus a altitudes dentro de las capas de nubes de ácido sulfúrico y por encima de la mayoría de ellas, y este vuelo puede durar días con una tecnología de más de 30 años y un diseño basado en conocimientos igualmente antiguos. sobre la atmósfera de Venus . Probablemente podríamos, deberíamos hacerlo mucho mejor hoy en día;

Un diseño propuesto es el uso de globos de cambio de fase para Venus , que podrían navegar a altitudes de entre 38 y 64 km, si se llenan con una mezcla de agua, amoníaco y helio:

                                                     

                  ^{Globos de cambio de fase para Venus. Fuente de la imagen y crédito: Dr. Ronald Ross , JPL}

Dicho diseño podría estabilizarse (en una interpretación liberal de la palabra, las altitudes extremas serían bastante estables, pero aun así oscilaría hacia arriba y hacia abajo en altitudes entre gas y líquido y temperaturas de cambio de fase viceversa) a altitudes de vuelo promedio más altas usando oscuridad, globos solares con capa absorbente de calordebajo de la superficie transparente recubierta de teflón y resistente al ácido sulfúrico, y luego dependiendo del sol para calentar la mezcla de agua/amoníaco en transición de fase más rápido a la fase gaseosa en altitudes más altas, donde hay un mayor flujo solar en el lado diurno de Venus. Todavía dependería solo del calor de la atmósfera en el lado oscuro de Venus, pero una cosa buena de tal diseño es que el agua y el amoníaco son moléculas mucho más grandes que el helio y escaparán del globo de los mismos materiales básicos mucho más lentamente, por lo que técnicamente el la parte del globo de la configuración podría durar más. La altitud más baja podría incrementarse aumentando la proporción de amoníaco a agua de la mezcla.

Otro diseño es simplemente mejorar los globos Vega, como, por ejemplo, ILC Dover y NASA Wallops estaban haciendo en 2007:

   

Este es un globo de 5,5 m (18 pies) de diámetro que también está cubierto de teflón y lleno de helio, pero incluye una capa de aluminio más reflectante, una capa de mylar para evitar que el helio se escape y una capa interna de Vectran con revestimiento de poliuretano para mayor resistencia estructural . y adhesión. Fueron diseñados para navegar a unos 56 km de altitud, estables por debajo de ± 1 km.

Y hay un par de otros diseños de globos sobre la mesa para la exploración de Venus y en varios niveles de preparación tecnológica , como, por ejemplo, Venus In Situ Explorer , que compite ferozmente por la selección en el marco del Programa Nuevas Fronteras (ver más en, por ejemplo, 2008 Apertura de Nuevas Fronteras en el espacio: opciones para el anuncio de oportunidad de próximas nuevas fronteras o documentación de VEXAG ) como este , pero esos son globos de baja altitud y no se aplican directamente a su pregunta.

Entonces, en conclusión, podemos decir con cierta confianza que es posible realizar vuelos de varios días a altitudes por encima de la mayoría de las nubes de ácido sulfúrico con globos pequeños y desplegables en la atmósfera, y con un diseño inteligente aprendiendo de la experiencia pasada, podrían durar mucho más. El diseño de NASA Wallops anterior estaba destinado a durar varias circunnavegaciones de Venus, cada una de las cuales demoraba aproximadamente cuatro días en completarse. Luego, depende de la elección de los objetivos de su misión y su priorización, qué tan exitosa consideraría dicha misión y qué puede hacer con su rendimiento científico. Pero hay diseños, algunos materializados y en fase de prueba, otros que todavía tienen que lograrlo, que permitirían todo tipo de perfiles de vuelo, desde la selección de latitudes de inyección hasta rangos verticales y zonales.

Para obtener más información sobre el entorno con el que tratará y las referencias vinculadas al mismo, consulte también:

• Una colonia en la cima de las nubes en Venus, ¿se desplazará hacia los polos?
• ¿Venus tiene depresiones o latitudes de caballo (latitudes con vientos más bajos)?
• ¿Qué materiales útiles se pueden extraer de la atmósfera de Venus?

Y otras preguntas etiquetadas como venus y atmósfera ( enlace a preguntas que incluyen ambas etiquetas ).

Otras referencias:

• Vuelo atmosférico en Venus , Geoffrey A. Landis (PDF)
• Concepto de avión solar desarrollado para la exploración de Venus , Geoffrey A. Landis (PDF)
• Geoffrey A. Landis: artículos científicos disponibles en la Web - Venus Related Papers
• Wikipedia sobre Observaciones y exploraciones de Venus
• Información del Proyecto Pioneer Venus