氦氣價格繼續上調丨氦氣飛行器的金星探索

科學家和工程師于 2022 年 7 月在內華達州黑巖沙漠測試了金星氣球原型。按比例縮小的飛行器成功完成了 2 次初始試飛。圖片來自NASA / JPL-Caltech。

憑借其灼熱的熱量和壓倒性的壓力，金星的表面充滿敵意和無情。事實上，迄今為止降落在那里的探測器最多只持續了幾個小時。但是，除了軌道飛行器之外，可能還有另一種方式來探索這個危險而迷人的世界，它圍繞太陽運行，距離地球僅一步之遙。那就是氣球。位于加利福尼亞州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室 (JPL) 于2022年10月10日報告稱，其航空機器人概念之一的空中機器人氣球已成功在內華達州上空完成了兩次試飛。

研究人員使用了一個測試原型，這是一個縮小版的氣球，實際上有一天它可能會在密密麻麻的金星云層中漂流。

計劃中的金星航空機器人直徑為 40 英尺（12 米），比原型機大約 2/3。

來自JPL和俄勒岡州蒂拉穆克的近太空公司的一組科學家和工程師進行了試飛。他們的成功表明，金星氣球應該能夠在這個鄰近世界的稠密大氣中生存。在金星上，氣球將在距地表 55 公里的高度飛行。為了匹配測試中金星大氣的溫度和密度，研究小組將測試氣球升空至 1 公里的高度。

那么為什么是氣球呢？美國宇航局想要研究金星大氣層的區域，該區域的高度太低，軌道器無法分析。與在幾個小時內被炸毀的著陸器不同，氣球可以在風中漂浮數周甚至數月，從東向西漂流。氣球還可以在地表以上 171,000 到 203,000 英尺（52 到 62 公里）之間改變其高度。

然而，飛行機器人并不完全孤單。它與金星大氣層上方的軌道器一起工作。除了進行科學實驗外，氣球還充當與軌道器的通信中繼。

研究人員說，原型基本上是“氣球中的氣球”。加壓氦氣填充剛性內部儲液罐。同時，柔性的外層氦氣球可以膨脹和收縮。氣球也可以上升得更高或下降得更低。它借助氦氣通風口來做到這一點。如果任務團隊想讓氣球上升，他們會將氦氣從內部儲層排放到外部氣球。為了將氣球放回原處，氦氣被排放回儲液罐。這會導致外氣球收縮并失去一些浮力。

在金星表面上方55公里的計劃高度，氣溫并沒有那么可怕，大氣壓力也沒有那么強烈。但是金星大氣層的這一部分仍然非常惡劣，因為云層中充滿了硫酸液滴。為了幫助抵御這種腐蝕性環境，工程師們用多層材料建造了氣球。這種材料具有防酸涂層、減少太陽加熱的金屬化層和保持其強度足以承載科學儀器的內層。甚至密封件也是耐酸的。飛行測試表明，氣球的材料和結構也應該適用于金星。用于金星生存能力的材料制造起來具有挑戰性，而我們在內華達州發射和回收中展示的處理穩健性使我們對氣球在金星上的可靠性充滿信心。

幾十年來，一些科學家和工程師一直提議將氣球作為探索金星的一種方式。這可能很快就會成為現實。圖片來自美國國家航空航天局。

科學家們裝備氣球進行各種科學調查。其中包括尋找大氣中由金星地震產生的聲波。一些最令人興奮的分析將是大氣本身的成分。二氧化碳構成了金星的大部分大氣層，助長了失控的溫室效應，使金星在地表變成了這樣一個地獄。新的分析可以提供重要的線索，以了解這究竟是如何發生的。事實上，科學家們說，在早期，金星曾經更像地球。所以發生了什么事？

當然，自從科學家報告2020 年在金星大氣層中發現了磷化氫以來，金星云中可能存在生命的問題再次引起了人們的興趣。對磷化氫的起源尚無定論，一些研究仍然質疑它的存在但像這樣的氣球任務將是對云進行深入分析甚至可能直接識別任何微生物的理想選擇，像這樣的氣球任務可以幫助揭開一些最令人困惑和最具挑戰性的秘密。