Roboterblimps könnten auf anderen Welten aufsteigen

Luftschiffe und Ballons werden routinemäßig auf der Erde zur Luftüberwachung oder zur Erforschung an schwer zugänglichen Orten eingesetzt. Ähnliche unbemannte fliegende Fahrzeuge, oder Aerobots, könnten neue Perspektiven in der planetarischen Exploration eröffnen und eine kostengünstige Möglichkeit bieten, große Schwaden von fremdem Terrain zu beobachten, ohne jemals den Boden zu berühren.

Rover, die ein paar Kilometer zurücklegen können, haben unser Wissen über den Mond und den Mars vertieft, indem wir Bilder von der Oberfläche aufgenommen und Gesteine ‚Äč‚Äčund Böden analysiert haben. Ein Nachteil der Rover ist nicht nur ihre langsame Reisegeschwindigkeit und ihre begrenzte Laufleistung, sondern auch ihre Neigung, sich in Sandfallen oder anderem tückischen Gelände festzusetzen.

Aerobots wären in der Lage, sanft über Regionen hinweg zu gleiten, die in Angst und Schrecken Tausende von Kilometern zurücklegen, indem sie in der Atmosphäre von Planeten und Monden schweben und Vulkane und Seen genauer betrachten, als dies mit umkreisenden Raumschiffen möglich ist.

Ein Ballon ist eine Plattform, um wissenschaftliche Instrumente an Orte zu bringen, an die man sonst nicht kommen könnte, eine Möglichkeit, eine relativ große Entfernung in kürzester Zeit zurückzulegen, sagte Jeffery Hall, der die planetarische Ballonaktion der Jet Propulsion der NASA leitet Labor in Pasadena, CA.

Aerobots könnten so einfach oder anspruchsvoll sein wie eine Mission verlangt, sagte Hall. Auf der einen Seite konnten sie einfach mit den Winden in konstanter Höhe segeln, Bilder machen und die Chemie der Atmosphäre ausprobieren. Auf der anderen Seite könnte man sich ein zündfähiges Fahrzeug mit einem Triebwerk, Propellern und einem Antriebssystem vorstellen, so dass es höchst autonom fliegen könnte, sagte er.

1985 war die Vega-Mission der Sowjetunion zur Venus die einzige erfolgreiche planetarische Ballonexploration. Diese Mission sandte zwei Ballons mit einem Durchmesser von jeweils 3,5 Metern mit einer 7 Kilogramm schweren Instrumentenkapsel. Jeder Ballon wurde fast zwei Tage lang (46 Stunden) mit Batteriestrom betrieben und schwebte 54 Kilometer über der Erdoberfläche.

Hall und seine Kollegen entwickeln und testen eine viel ausgefeiltere Ballontechnologie, mit der man die Venus, den Mars und den Saturnmond Titan erforschen könnte. Jedes dieser Ziele hat seine eigene Herausforderung.

Die kryogene Umgebung von Titan mit einer Oberflächentemperatur von minus 180 Grad Celsius würde einen Ballon benötigen, der aus einem Material besteht, das bei extremer Kälte nicht brüchig wird. Die Oberflächentemperatur auf der Venus ist heiß genug, um Blei zu schmelzen, und während die obere Atmosphäre des Planeten gute, erdähnliche Temperaturen aufweist, ist sie mit schwefelsäurehaltigen Wolken bedeckt. Die niedrige atmosphärische Dichte auf dem Mars macht fliegende Ballons zu einer Herausforderung, die sehr große, leichte Ballons erfordern, die kleine Nutzlasten tragen können.

Halls Team entwickelt verschiedene Ballons, die diesen harten Bedingungen standhalten. Sie haben zwei mit Teflon und Mylar beschichtete Prototypballons entworfen, gebaut und getestet, die die Säurekorrosion auf der Venus überleben konnten. Sie arbeiten auch hart an zwei Aerobot-Konzepten für Titan, ein Luftschiff und einen Heißluft- oder Montgolfier-Ballon, obwohl eine NASA-Mission bei Titan mindestens zehn Jahre entfernt ist.

Die Cassini-Mission, die die Huygens-Sonde in die Titan-Atmosphäre abspringen ließ, enthüllte eine Landschaft mit ausgetrockneten Flusskanälen und verlockenden Beweisen für Regen, Ozeane und Seen. Titan hat eine dichte Wolkendecke, die verhindert, dass Weltraumteleskop hochauflösende Bilder mit sichtbarer Wellenlänge aufnimmt. Daher würden zukünftige Missionen auf Titan idealerweise durch die verdeckende Atmosphäre tauchen, um die Mondoberfläche zu untersuchen, genau wie die Huygens-Sonde. Um mobil auf dem Titan zu bleiben, ist es sinnvoll, über der Oberfläche zu schweben anstatt zu landen, da die Bilder von Huygens ein unwegsames Gelände zeigen, das mit einem Rover nur schwer zu durchqueren wäre.

Ein Prototyp eines Titanblimp wurde erfolgreich bei kryogenen Temperaturen getestet. Jetzt besteht die Herausforderung darin, Autopilot-Funktionen zu perfektionieren, eine Anforderung, da Funksignale über 70 Minuten benötigen, um in eine Richtung zwischen Erde und Titan zu reisen, und manchmal blockiert Saturn die Signale vollständig.

Die Forscher testen ein Navigations- und Kontrollsystem, das den Ballon anhand von Geländebildern führen kann. Ein Rover kann still sitzen und in Sicherheit sein, sagte Hall. Aerobots bewegen sich immer, also ist es eine andere Art von Operation. Sie können nicht sagen Stop, geben Sie mir ein paar Tage um herauszufinden, die Antwort auf Ihr Problem.

Der kürzliche Absturz eines NASA-Ballons in Australien beweist, dass Missionen, die aufblasbare Geräte benutzen, schwierig sein können und unkontrollierbaren Ereignissen unterliegen. Die schwierigsten Probleme, die es bei einer erfolgreichen Aerobot-Mission zu überwinden gilt, sind Einsatz und Inflation. Der Ballon oder der Zeppelin müsste zuerst gefaltet und in einem Raumfahrzeug für die Reise zum Planetenbestimmungsort gelagert werden. Dann, bei der Ankunft, müssen Sie es entfalten, füllen Sie es mit Gas, das Sie entweder mitnehmen oder aus der Atmosphäre selbst nehmen, sagte Hall. Die sowjetischen Vega-Ballons wurden aufgeblasen, während sie in die Atmosphäre herabhingen, die an Fallschirmen hing. Die meisten Ballonkonzepte sind in diese Fußstapfen getreten, sagte Hall. Es ist sicherer, wenn Sie landen, als zuerst zu landen.

Der Einsatz in der Luft birgt allerdings auch Risiken: Leinen oder Fallschirmschnüre können sich verfangen, und zerbrechlichere Ballons können beim Entfalten oder Aufblasen reißen. Die dünnen Ballonmaterialien, die für dünne Marsatmosphäre benötigt werden, sind in dieser Hinsicht eine besondere Herausforderung.

Fürs Erste haben Hall und seine Kollegen ihre Augen auf die Venus gerichtet und stellen einen Vorschlag für eine Venus-Ballonmission zusammen, die sie dem Discovery-Programm der NASA unterbreiten wollen. Ihr Vorschlag für das Discovery-Programm 2006 hat nicht geklappt, aber Hall ist zuversichtlich in das neue überarbeitete und stark getestete Ballon-Design.

Der Prototyp des 7-Meter-Durchmesser-Ballons ist so konstruiert, dass er eine Nutzlast von 100 Kilogramm tragen kann und in einer Höhe von 55,5 Kilometern in mit Säure beladenen Venuswolken schwimmen kann. Tests zeigen, dass es in der Lage sein sollte, für 30 Tage oder mehr zu schweben, Venus alle vier bis sechs Tage umschiffend. Ich würde behaupten, dass die Technologie für die Venus bereit ist, sagte Hall.

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