欧空局如何准备好探索金星地狱般的宇宙飞船

金星不是一个吸引人的星球。从其表面的巨大压力到比烤箱还热的灼热温度,这个星球不适合游客,无论是人类还是机器人。然而,尽管存在这些挑战,美国宇航局和欧洲航天局 (ESA) 计划在未来十年内至少执行三项金星任务,最近欧空局透露了有关它将如何测试和准备其EnVision 飞行器的信息地狱般的条件

ESA 的 EnVision 任务的艺术家印象。
ESA 的 EnVision 任务的艺术家印象。 ESA/VR2Planets/Damia Bouic

EnVision 将进入金星周围的轨道以收集有关金星大气层的数据,但这并非易事。为了进入位置,它必须执行一种称为航空制动的机动,在这种机动中,它通过沿大气层顶部掠过来减少其轨道。例如,进入火星轨道的飞行器也使用了这个微妙的过程,但在金星上更难,因为重力更强,所以飞行器会运行得更快。

“如果没有这个漫长的空气制动阶段,目前设想的 EnVision 就无法实现,”EnVision 研究经理 Thomas Voirin 在一份声明中解释道。 “航天器将在非常高的高度注入金星轨道,大约250,000公里,然后我们需要下到500公里高度的极地轨道进行科学操作。乘坐 Ariane 62 飞行,我们负担不起降低轨道所需的所有额外推进剂。相反,我们将通过反复穿越金星上层大气层(距地表低至 130 公里)来减速。”

该任务的另一个挑战来自原子氧,这是一种可以腐蚀材料的大气成分。金星大气层的顶部有大量的这种原子氧,当航天器通过时进行航空制动时,它们可能会侵蚀航天器的部件。

为了测试航天器材料是否可以处理这个问题,样品正在荷兰的一个名为低地球轨道设施或 LEOX 的 ESA 技术设施中暴露于原子氧中。原子氧也是近地轨道的一个问题,因此该设施具有测试材料的经验。

在测试设施中,设置了一个真空室,将分子氧泵入其中。然后发射激光以产生原子氧,材料和涂层可以留在这个原子氧中,以检查它们是否被腐蚀。

在 ESA 的 LEOX 发生器中暴露于原子氧的 EnVision 候选材料样品。
在 ESA 的 LEOX 发生器中暴露于原子氧的 EnVision 候选材料样品。欧空局

“我们想检查这些部件是否能抵抗腐蚀,并保持它们的光学特性——这意味着它们不会退化或变暗,这可能会对它们的热行为产生连锁反应,因为我们拥有精密的科学仪器必须保持设定的温度,”Voirin 解释说。 “我们还需要避免导致污染的剥落或放气。”

EnVision 任务计划最早于 2031 年发射。


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