Je to už dlouho, co se někdo pokusil přistát na Venuši, jedné z nejvíce nepřátelských planet sluneční soustavy. Je pokryta oblaky kyseliny sírové a teploty na jeho povrchu dosáhnou 460 stupňů Celsia a atmosférický tlak je 90krát vyšší než tlak Země. Olovo, zinek a cín jsou na Venuši kapalné a atmosféra oxidu uhličitého váží přibližně to samé jako náš kilometrový oceán - dost na to, aby rozdrtila ponorku.
Přes to všechno se v naší době planeta opět začala přitahovat: japonská mise Akatsuki úspěšně vstoupila na orbitu Venuše v prosinci 2015; v roce 2020 se uskuteční nové mise plánované NASA a ESA. Dokonce i Rusko plánuje opakovat své velmi úspěšné mise Venuše a Vegy 70. a 80. let. Orbitři se budou účastnit všude, kde budou studovat atmosféru planety, magnetické pole a geografii.
Chcete-li skutečně porozumět planetě, musíte na ní spustit přistávací modul. Moduly mohou kontrolovat chemické složení vzduchu a hornin na povrchu a pochopit, jak vypadá vnitřní planeta. Venera-D měl přistávací modul, ale jeho mise nepřekročila tři hodiny. Předchozí rekord pro přežití na povrchu byl stanoven modulem SSSR Venera-13, který přistál v roce 1982. Trvalo 127 minut v toxickém a žíravém prostředí Venuše.
Výroba sondy, která vydrží déle - alespoň den - vyžaduje robustní elektroniku, která vydrží vysoké teploty, nebo chladicí systém pro sondu, která je v podstatě v peci. Bude muset pracovat bez solárních panelů, které jsou neúčinné na planetě s věčným stínem. Baterie nevydrží dlouho a nebudou schopny generovat dostatek energie.
Když už mluvíme o elektronice, vědci NASA hledají nové materiály pro počítačové čipy, které budou i nadále fungovat při vysokých teplotách. "Při 500 stupních Celsia se pravidla hry mění," říká Gary Hunter, výzkumný pracovník NASA. "Potřebujeme další izolátory a další kontakty … Musíme znovu vymyslet, jak tyto obvody dát dohromady."
Hunter říká, že problém je, že mnoho materiálů se při vysokých teplotách chová odlišně. Například křemík je polovodič a při vysokých teplotách - asi 300 stupňů - se stává vodičem, který je pro elektroniku méně užitečný. Dalším problémem je, že i když samotné křemíkové obvody přežijí, je těžké přijít s materiály pro propojení mezi obvody, které nepřestanou fungovat v horké atmosféře Venuše.
Propagační video:
Hunter říká, že NASA pracuje na elektronice křemíku na bázi karbidů, která může vydržet déle při povrchových teplotách Venuše. Nevýhodou tohoto přístupu je, že takové čipy budou slabší než moderní počítačové čipy. Podle prezentace skupiny Venus Exploration Analysis Group v NASA v roce 2014 bude taková elektronika srovnatelná s elektronikou 60. let. „Nechceme tam vzít Pentium,“říká Hunter. Ale s trochou mozkového tréninku může stačit fotografovat a přijímat data ze sondy a přenášet je na orbitu do pokročilejšího orbitálního modulu.
Cílem vědců je podle Huntera zajistit, aby elektronika pracovala tisíce hodin - přežít alespoň jeden den Venuše, který je 117krát delší než Země.
Pro energetické systémy navrhli Pennsylvania State University Timothy Miller a Michael Paul použití Stirlingova motoru.
Stirlingův motor začíná pracovní kapalinou uvnitř „studené“komory (studená znamená, že teplota je nižší, ne zcela studená). Kapalina je stlačována pístem a pohybuje se do druhé komory, kde je zahřívána. Zahřátá tekutina expanduje pohybem druhého pístu, který je spojen s prvním pístem pomocí kola nebo páky. Jak se druhý píst pohybuje, tlačí kapalinu zpět na studený konec, kde se ochladí a cyklus začíná znovu. Dokud je zdroj tepla, motor pokračuje v chodu. Dnes se Stirlingovy motory používají v chladicích systémech a dokonce i v ponorkách.
Samotná technologie existuje od roku 1816, byla vynalezena skotským knězem Robertem Stirlingem. Miller a Paul věří, že tento starý nápad může být použit pro kosmickou loď budoucnosti, a napsal o tom v časopise Acta Astronautica. NASA již financovala první testy.
Miller říká, že motor Stirling může poskytnout dostatečný výkon pro chlazení elektroniky a dodávat elektřině nástroje, aby vydržely déle než baterie. Pracovní tekutinou bude s největší pravděpodobností helium, protože přenáší teplo efektivněji než jiné plyny a nereaguje.
Energie však není omezena pouze na: Stirlingův motor potřebuje palivo. Miller a jeho tým se usadili na lithiu, které může hořet v atmosféře oxidu uhličitého a dusíku. (Dusík tvoří 4% vzduchu Venuše.) Lithium také taje při 180 stupních, což z něj činí účinné palivo pro Venuši.
Současně se snižuje hmotnost kosmické lodi při startu - vše, co je potřeba, je vzít si lithium s sebou. Podle Millerova výzkumu dokázalo 50 kilogramů v kombinaci s pohonným a palivovým systémem pohánět sondu dva dny.
Motor musí být konfigurován jako systém s jedním pístem, na jedné straně chladný a na druhé straně horký; píst bude tlačit alternátor tam a zpět a vytvářet elektřinu. Millerův tým provedl malé zkoušky, ve 4 až 5 atmosférách; je nutné další financování k provádění testů v podmínkách blízkých Venuši.
Kromě toho lithium neznečišťuje životní prostředí. Zdá se, že na neobývané planetě je to poslední věc, o které se přemýšlí, ale vědcům se tento přístup nelíbí. Potřebují systém, který bude fungovat stejně dobře a čistě za jakýchkoli podmínek, nejen na Venuši.
Když se lithium spálí v atmosféře oxidu uhličitého, vytvoří se uhličitan lithný. Z toho vyplývá, že hodnoty přistávajícího při průzkumu atmosféry nebudou znehodnoceny výfukovými plyny.
Pokud se týmu vědců podaří prokázat, že jejich systém pracuje pod tlakem 90 atmosfér, bude možné vážně hovořit o možných letech na Venuši. Pokud dokážeme, že to bude fungovat alespoň týden.
Venuše a Země jsou v mnoha ohledech podobné. Jejich poloměry se liší jen o pár procent a hmotnost Venuše je 81% Země. Když se planety tvořily, byly v sousedních částech sluneční mlhoviny, takže jejich základní složení je podobné. Technologie, které nám umožní vytvořit dlouhodobého landera, by mohly být klíčem k vyřešení hádanky, proč se jedna planeta stala domovem života a druhá se stala větev pekla.
ILYA KHEL