美国宇航局如何建造一种仪器来承受金星的恶劣条件

在接下来的十年内,美国宇航局的 DAVINCI 任务计划发送一个呼啸着穿过金星大气层的下降球,不仅收集其大气样本,还收集金星表面的高分辨率图像。但是金星是一个非常荒凉的地方,它的表面温度比烤箱还高,压力也很大,就像在水下 900 米。现在,NASA 分享了有关 DAVINCI 任务仪器之一的更多细节,以及它将如何在这个最具挑战性的环境中收集重要数据。

DAVINCI 的 VASI 仪器(金星大气结构调查)将负责在下降球体在其 63 分钟长的降落过程中穿过大气层时读取大气读数,包括收集温度、压力、风速和风向数据.这应该有助于回答一些关于地球大气层的长期悬而未决的问题,特别是它的低层大气,这在许多方面仍然是一个谜。

DAVINCI+ 的艺术家概念正在前往金星的表面。
一位艺术家的 DAVINCI+ 概念正在前往金星的表面。 CI Labs Michael Lentz 和其他人的 NASA GSFC 可视化

“关于金星的深层大气层实际上存在一些大谜团,” VASI 仪器的科学负责人、约翰霍普金斯应用物理实验室的拉尔夫洛伦兹在一份声明中说。 “我们没有这个拼图的所有部分,DAVINCI 将通过在我们接近地表时测量成分以及压力和温度的同时为我们提供这些部分。”

研究人员想知道金星表面如何与大气相互作用,以及过去在金星上观察到的火山是否与大气相互作用。我们知道金星上有许多这样的火山,但我们不知道它们今天是否活跃。了解火山活动的历史对于了解这颗行星是否曾经适合居住尤为重要。

“据我们所知,我们星球的长期可居住性取决于内部和大气的耦合,”洛伦兹说。 “我们大气中长期丰富的二氧化碳,我们真正依靠它来保持地球表面足够温暖以在地质时间上适合居住,这依赖于火山。”

设计一种既能承受金星上的高温和高压,又能承受其大气中的腐蚀性硫酸的东西并非易事。 VASI 将使用温度传感器收集数据,该温度传感器装在像吸管一样的金属管中以保护其免受大气影响,其大气传感器使用在真空上拉伸的硅胶膜来检测由压力引起的变形。 VASI 中的其他传感器包括用于测量风的加速度计和陀螺仪,这些风将在厚厚的钛下降球内保持安全。

“金星很难。这些条件,尤其是低气压条件,使得设计仪器和支持仪器的系统非常具有挑战性,”Lorenz 说。 “所有这些都必须保护免受环境影响,或者以某种方式建造以适应环境。”


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