A planejada missão de exploração de Vênus da Europa dependerá de um procedimento desafiador de aerofrenagem para diminuir sua órbita, que testará a resiliência térmica dos materiais da espaçonave até seus limites.
A missão EnVisioncom lançamento previsto para o início da década de 2030, estudará a geologia e a atmosfera do Vênuso planeta infernal que uma vez pode ter parecia muito com a Terra mas se transformou em um mundo hostil queimado devido a um fugitivo efeito estufa.
Para levar o EnVision à sua órbita alvo, 310 milhas (500 quilômetros) acima da superfície de Vênus (que é tão quente que derreteria chumbo), serão necessárias milhares de passagens pela espessa atmosfera do planeta durante um período de dois anos, a Agência Espacial Europeia (ESA) disse em um declaração (abre em nova aba).
“O EnVision, como atualmente concebido, não pode ocorrer sem esta longa fase de aerofrenagem”, disse o gerente de estudos EnVision da ESA, Thomas Voirin, no comunicado.
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A espaçonave do tamanho de uma van, que será lançada no futuro da Europa Ariane 6 foguete, não será capaz de transportar combustível suficiente para desacelerar na órbita de Vênus usando a propulsão a bordo. Em vez disso, ele usará o procedimento de aerofrenagem e seguirá uma órbita altamente elíptica que o levará periodicamente a 80 milhas (130 km) da superfície de Vênus em seu ponto mais próximo e a cerca de 155.000 milhas (250.000 km) do planeta em seu ponto mais distante.
A ESA usou anteriormente a aerofrenagem para desacelerar o ExoMars Trace Gas Orbiter antes de entrar em sua órbita científica ao redor Marte. Mas a atmosfera de Marte é muito mais fina que a de Vênus, e sua gravidade é muito menor, o que afeta a velocidade da espaçonave em órbita.
“A aerofrenagem em torno de Vênus será muito mais desafiadora do que para o Trace Gas Orbiter”, disse Voirin. “A gravidade de Vênus é cerca de 10 vezes maior que a de Marte. Isso significa que velocidades cerca de duas vezes maiores que a do TGO serão experimentadas pela espaçonave ao passar pela atmosfera, e o calor é gerado como um cubo de velocidade.”
A ESA testou brevemente a aerofrenagem em torno de Vênus durante os meses finais do Expresso de Vênus missão, que eventualmente espiralou em direção ao planeta e queimou na atmosfera em 2014. Como a Venus Express já estava no final de sua missão, os controladores da espaçonave não se preocuparam com os danos sofridos pela espaçonave causados pelo calor. A EnVision, por outro lado, deverá explorar Vênus por pelo menos quatro anos.
Os engenheiros já estão trabalhando nos materiais certos que permitiriam ao EnVision resistir a condições extremas. Além do calor experimentado durante o procedimento de aerofrenagem, a espaçonave também será exposta a concentrações muito altas de oxigênio atômico altamente reativo. O oxigênio atômico é uma forma de oxigênio presente nas camadas superiores do atmosfera da Terra, que consiste em um único átomo de oxigênio. Oxigênio atômico, um inimigo de todos Terra baixa espaçonave em órbita, cobertores térmicos queimados em vários NASA nave espacial missões na década de 1980.
Observações de missões anteriores de Vênus mostraram que o oxigênio atômico está presente nas camadas superiores da atmosfera de Vênus em concentrações semelhantes às da Terra.
“A concentração é bastante alta. Com uma passagem não importa tanto, mas milhares de vezes começa a se acumular e acaba com um nível de fluência de oxigênio atômico que temos que levar em conta, equivalente ao que experimentamos em órbita baixa da Terra, mas em temperaturas mais altas”, disse Voirin.
A ESA está atualmente testando materiais por sua capacidade de suportar tanto o calor quanto a concentração de oxigênio atômico esperada durante a aerofrenagem do EnVision e espera ter alguns materiais candidatos selecionados até o final deste ano.
“Queremos verificar se essas peças são resistentes à erosão e também mantêm suas propriedades ópticas — ou seja, não se degradam ou escurecem, o que pode ter efeitos indiretos em termos de comportamento térmico, porque temos instrumentos científicos delicados que deve manter uma temperatura definida”, disse Voirin. “Também precisamos evitar descamação ou liberação de gases, o que leva à contaminação”.
Vênus, às vezes considerado gêmeo da Terra por causa de seus tamanhos semelhantes, ultimamente tem sido um pouco marginalizado por sistema solar exploradores como o Marte potencialmente mais habitável (que é mais provável de abrigar vestígios de vida) tornou-se o favorito. Mas um estudo de 2020 que detectou moléculas que podem ser vestígios de organismos vivos nas nuvens ricas em enxofre do planeta provocou uma nova onda de interesse em Vênus.
Além da Europa, a NASA tem planos de enviar orbitadores para o planeta escaldante: O Missões DAVINCI+ e VERITASque devem ser lançados entre 2028 e 2030. Atualmente, uma nave espacial solitária, a Akatsukiestá orbitando Vênus, estudando sua densa atmosfera na tentativa de desvendar os mistérios de seu clima rigoroso.
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