Spaceship on a chip del 1: Mot Venus!

Effektbudget spikad

Man har både en viktbudget och en energibudget att ta hänsyn till.

Radioaktiv isotopgenerator. Bild: Nasa.

Hela landarens effektförbrukning kan med lite tricksande hållas under 10 watt. Man kan för närvarande få ut 3 watt per kilo ur en radioaktiv isotopgenerator (rtg), och om man antar en förbrukning på 10 watt behövs en rtg på 3,5 kilo. Den massan behövs dessutom för stabiliteten under landningen.

Isotopgeneratorn använder en plutoniumklump som varma änden i en anordning med termoelement som strömalstrare, och kalla änden är rtg:ns yta med kylflänsar. Det kommer inte att bli några som helst problem med kylningen av den kalla änden av rtg:n. Den täta venusatmosfären är nästan lika effektiv som vattenkylning.

Det är önskvärt att landaren har en livslängd överstigande 243 jorddygn, alltså ett venusdygn. Men vill kunna observera hela dygnscykeln och kunna mäta ljus och mörker, ta emot bruspulser från blixtar mm. Nasa menar att en typisk rtg bör kunna fungera 2 jordår på en planetyta, vilket räcker mer än väl för de åsyftade 243 jorddagarna, plus 10–12 års hylliv, vilket överskrider tiden för överfarten.

SNHT funderade på användning av en bränslecell i stället för rtg, och även om temperaturen är den rätta på Venus, skulle mängden bränsle man var tvungen att ta med sig, göra idén omöjlig.

Eftersom det inte är säkert att landaren kommer att hamna upprättstående på venusytan, bör man medföra flera likadana landare. De bör skjutas ut så att de landar på olika ställen på planeten, nord som syd som ekvator och i hög- och låglänt terräng, för att man dels ska få redundans och dels en överblick av alla terrängtyper.

Dags för landning

Bild: Nasa.

Landaren, eller landarna, släpps loss från moderfarkosten och ges en lämplig inträdesvinkel så att de inte störtar ned för våldsamt och inte studsar av atmosfären (men det där har Nasa redan koll på) och när atmosfären börjat tätna tillräckligt börjar landarens ablativa termosköld bromsa in den. Ablativ betyder att skölden nöts bort av atmosfären.

Ett exempel på en landare med ablativ värmesköld (svart) och övre skyddsköld (vit). Modulen ligger upp och ned. Bild: Nasa.

De värmeskyddande plattorna på Nasas rymdskyttlar var gjorda av ett material kallat LI-900 och var ovanligt effektiva. Värmer man ena sidan av en sådan platta till 1 000 grader blir den knappt ljummen på andra sidan. LI-900 består av 94 procent luft och 6 procent fluffiga silikatglasfibrer och väger därför bara 144,2 kilo per kubikmeter. Den ablativa värmeskölden till venuslandaren bör därför framställas av LI-900.

När farten kommit ned tillräckligt spränger man ut en fallskärm, som håller ända tills atmosfären börjat bli för varm så att skärmen hotar att brinna upp, vilket tycks inträffa på 50 kilometers höjd. Då släpper man fallskärmen och faller fritt.

När landningsradarn avgör att höjden är lämplig spränger man de tre sprängbultar som håller den övre skyddsskölden och denna faller bort. Landaren ser då ut som en skål som faller nedåt. Stabiliteten ska dels uppnås genom att lasten fördelas jämnt i skålen, dels genom att isotopgeneratorn är tung och placeras så att tyngdpunkten blir låg.

När landaren till sist slår i marken kommer det som är kvar av värmeskölden att fungera som stötdämpare och innesluta eventuella vassa stenar som står upp.

Landningen bör inte bli särskilt hård, eftersom atmosfären vid 92 bars tryck torde vara som att vada i gelé. Venera föll fritt från 50 kilometers höjd och slog i ytan med bara 8 meter per sekund. Den enda bromsen var ett paraply i metall på 1,5 meter (för en farkost på cirka 660 kilo), som samtidigt fungerade som reflektor för antennen.

Du som är TechWorld Superuser kommer att få del två och tre av Jörgen Städjes Venus-serie utskickad automatiskt som pdf-fil – i del två får du en närmare beskrivning av landarmodulen och elektroniken ombord! I den tredje delen går vi igenom vilka sensorer som behövs ombord och vad vi kan förvänta oss att finna på den ogästvänliga planeten! Ännu inte Superuser? Det blir du enkelt här!