Venus casi ha sido “el planeta olvidado”, con solo una misión espacial en los últimos 30 años. Pero el reciente resurgimiento del interés en el vecino más cercano de la Tierra ha hecho que la NASA y la ESA se comprometan con tres nuevas misiones a Venus, todas programadas para ser lanzadas a principios de la década de 2030.
La misión EnVision Venus de la ESA está programada para tomar imágenes ópticas, espectrales y de radar de alta resolución de la superficie del planeta. Pero para hacerlo, la nave espacial del tamaño de una camioneta deberá realizar una maniobra especial llamada aerofrenado para reducir gradualmente la velocidad y bajar su órbita a través de la atmósfera espesa y caliente del planeta. El aerofrenado utiliza la resistencia atmosférica para reducir la velocidad de una nave espacial y EnVision hará miles de pasajes a través de la atmósfera de Venus durante unos dos años.
La maniobra de aerofrenado es una necesidad para la misión.
“EnVision, tal como se concibe actualmente, no puede llevarse a cabo sin esta larga fase de aerofrenado”, dijo el director del estudio de EnVision, Thomas Voirin. “La nave espacial se inyectará en la órbita de Venus a una altitud muy alta, aproximadamente a 250 000 km, luego debemos bajar a una órbita polar de 500 km de altitud para las operaciones científicas. Volando en un Ariane 62, no podemos permitirnos todo el propulsor adicional que se necesitaría para bajar nuestra órbita. En cambio, reduciremos la velocidad a través de repetidos pases a través de la atmósfera superior de Venus, llegando tan bajo como 130 km desde la superficie”.
El aerofrenado ha sido realizado por varias naves espaciales en Marte, como Mars Reconnaissance Orbiter y ExoMars Trace Gas Orbiter, para reducir gradualmente la velocidad de la nave espacial y colocarla en la órbita correcta para los parámetros de la misión. Pero debido a la atmósfera ultra espesa de Venus, la ESA dijo que actualmente están probando materiales candidatos para naves espaciales para “comprobar que puedan resistir con seguridad este desafiante proceso de navegación atmosférica”.
Sin embargo, esta no será la primera vez que una nave espacial utilice aerofrenado en Venus. Venus Express de la ESA realizó un aerofrenado experimental durante los últimos meses de su misión en 2014, recopilando datos valiosos sobre la técnica. Se suponía que la misión Venus Express duraría 500 días, pero la robusta nave finalmente pasó ocho años orbitando Venus antes de quedarse sin combustible. Comenzó un descenso controlado, sumergiéndose más y más en la atmósfera de Venus, mientras usaba acelerómetros a bordo para medir su propia desaceleración.
Voirin dijo que aerofrenar alrededor de Venus es un desafío porque la gravedad de Venus es aproximadamente 10 veces mayor que la de Marte. Esto significa que las velocidades son aproximadamente dos veces más altas que en Marte, la nave espacial pasa a través de la atmósfera, y el calor se incrementa al cubo de la velocidad. En consecuencia, EnVision tiene que apuntar a un régimen de aerofrenado más bajo, lo que resulta en una fase de aerofrenado el doble de larga.
“Además de eso, también estaremos mucho más cerca del Sol, experimentando alrededor del doble de la intensidad solar que en la Tierra, con las espesas nubes blancas de la atmósfera reflejando una gran cantidad de luz solar directamente hacia el espacio, que además debe ser tenida en cuenta”, dijo Voirin. “Luego, además de todo eso, nos dimos cuenta de que teníamos que contar con otro factor sobre las miles de órbitas que prevemos, que anteriormente solo se experimentaba en la órbita terrestre baja: el oxígeno atómico altamente erosivo”.
Este es un fenómeno que permaneció desconocido durante las primeras décadas de la era espacial. Fue solo cuando los primeros vuelos del transbordador espacial regresaron de la órbita baja a principios de la década de 1980 que los ingenieros recibieron una sorpresa: las mantas térmicas de la nave espacial se habían erosionado gravemente.
El culpable resultó ser el oxígeno atómico altamente reactivo: átomos individuales de oxígeno en los límites de la atmósfera, el resultado de moléculas de oxígeno estándar del tipo que se encuentran justo encima del suelo que se rompen por la poderosa radiación ultravioleta del sol. Hoy en día, todas las misiones por debajo de los 1.000 km deben diseñarse para resistir el oxígeno atómico.
Las observaciones espectrales del brillo del aire sobre el planeta realizadas por orbitadores anteriores de Venus confirman que el oxígeno atómico también está muy extendido en la parte superior de la atmósfera de Venus, que es más de 90 veces más espesa que la de la Tierra.
Thomas dice: “La concentración es bastante alta, con una pasada no importa tanto, pero después de miles de veces comienza a acumularse y termina con un nivel de fluencia de oxígeno atómico que debemos tener en cuenta, equivalente a lo que experiencia en órbita terrestre baja, pero a temperaturas más altas”.
La ESA dice que los resultados de una prueba de materiales se esperan para finales de este año.
EnVision utilizará una variedad de instrumentos para realizar observaciones integrales de Venus desde su núcleo interno hasta la atmósfera superior para comprender mejor cómo Venus y la Tierra evolucionaron de manera tan diferente.
Las otras próximas misiones de Venus son DAVINCI+, una misión para comprender la evolución atmosférica de Venus, y VERITAS, una misión para mapear mejor la superficie y el subsuelo de Venus. Esas dos misiones tienen como objetivo su lanzamiento entre 2028 y 2030.
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Nancy Atkinson, Universe Today
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