Una instalación de la ESA está probando actualmente materiales candidatos para naves espaciales para comprobar que pueden resistir con seguridad el desafiante proceso de “aerobrake” que tiene que llevar a cabo la misión EnVision: navegar en su atmósfera.
“EnVision, tal como se concibe actualmente, no puede llevarse a cabo sin esta larga fase de aerofrenado”, explica Thomas Voirin, director del estudio de EnVision de la ESA, que añade que “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 extra que se necesitaría para bajar nuestra órbita. En su lugar, 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”.
La nave espacial predecesora de EnVision, Venus Express, realizó un aerofrenado experimental durante los últimos meses de su misión en 2014, recopilando datos valiosos sobre la técnica. “Aerofrenar alrededor de Venus va a ser mucho más desafiante que para TGO. Para empezar, la gravedad de Venus es unas 10 veces mayor que la de Marte. Esto significa que la nave espacial experimentará velocidades aproximadamente dos veces más altas que para TGO cuando atraviese la atmósfera, y el calor se genera como un cubo de 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”, agregó Thomas.
“Además de eso, también estaremos mucho más cerca del Sol, experimentando alrededor del doble de la intensidad solar de 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 tenido en cuenta. Luego, además de todo eso, nos dimos cuenta de que teníamos que contar con otro factor sobre las miles de órbitas que imaginamos, que anteriormente solo se experimentaba en la órbita terrestre baja: el oxígeno atómico altamente erosivo”, añadió.
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 el aire que rodea la Tierra. “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”, explica el director del estudio de EnVision de la ESA.
El equipo de EnVision recurrió a una instalación europea única construida específicamente por la ESA para simular el oxígeno atómico en órbita. La instalación de órbita terrestre baja, LEOX , es parte del Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos de la Agencia, con sede en el centro técnico ESTEC de la ESA en los Países Bajos.
El ingeniero de materiales de la ESA, Adrian Tighe, explica que “LEOX genera oxígeno atómico a niveles de energía equivalentes a la velocidad orbital. El oxígeno molecular purificado se inyecta en una cámara de vacío con un rayo láser pulsante enfocado en él. Este convierte el oxígeno en un plasma caliente cuya rápida expansión se canaliza a lo largo de una boquilla cónica. Luego se disocia para formar un haz altamente energético de oxígeno atómico. Para funcionar de manera confiable, la sincronización del láser debe permanecer precisa en una escala de milisegundos y dirigida a una precisión medida en milésimas de milímetro, durante los cuatro meses de duración de esta campaña de prueba actual”.
“Esta no es la primera vez que la instalación se utiliza para simular un entorno orbital extraterrestre. Anteriormente, realizamos pruebas de oxígeno atómico en materiales de paneles solares candidatos para la misión Juice de la ESA , porque las observaciones telescópicas sugieren que se encontrará oxígeno atómico en las atmósferas de Europa y Ganímedes. Sin embargo, para EnVision, la temperatura elevada durante el aerofrenado plantea un desafío adicional, por lo que la instalación se ha adaptado para simular este entorno venusiano más extremo”, añadió.
Los resultados de esta campaña de prueba se esperan para finales de este año.
