Spaceship on a chip del 3: Venus är vår!

Detta är tredje och sista delen i vår artikelserie ”Spaceship on a chip”. Läs gärna del 1 och del 2 i serien innan du fortsätter!

Sensorer i sensorhuset

Temperatur och tryck torde kunna mätas med enkla termoelement och mems-sensorer. Dagsljusspektrum kan mätas med en array av fotodioder av kiselkarbid (SiC) med olika färgfilter.

En mikrofon bör finnas för att återge ljuden på Venus. Det finns ingen anledning att tro att KTH inte kan utveckla mems-sensorer i SiC som klarar den här uppgiften.

Apxs-sensor. Bild: Nasa.

Apxa-sensorn, alpha particle x-ray spectrometer, har blivit populär på alla marslandare för att utröna markens, alltså venusjordens och stenarnas, sammansättning. Den är modern och mycket enkel och består bara av en alfastrålare och ett antal dioder. Den är stor som en liten espressokopp.

Eventuellt kan man bygga en högtemperaturvariant av den. Koppens öppning ska tryckas mot marken och ligga kvar ett par timmar, medan signalen samlas in.

En arm i minnesmetall som först ligger hopknycklad, men som när den rätar ut sig, svänger ut en apxs mot venusytan över kanten på landarens skål, vore en lämplig utplaceringsmetod.

“Lab on a chip”. Bild: UC Berkeley.

Sedan Veneras tid har man utvecklat metoder för kemisk analys på en krets (”lab on a chip”), till exempel gaskromatografi med mikrokanaler och sensorer nedgrävda i en kiselbit, eller i detta fall i en kiselkarbidbit. Det blir sannolikt sådana metoder man får använda för analys av venusatmosfären.

Pumpning av gasen genom mätapparaturen kan skötas med mikromotorer i mems-teknik, något som redan är utvecklat.

På Venera satt en skålkorsanemometer för att mäta vindstyrkan, men en vindmätare i form av en uppstickande tråd med trådtöjningsgivare tycks stabilare och stöttåligare.

Kablage

Det finns ingen anledning att tro att inte koppar skulle kunna användas som ledarmaterial även på Venus. Koppar smälter inte förrän vid 1 083 grader Celsius.

Isolationen är inte heller ett problem, utan något vi löst på jorden sedan länge för ugnar och liknande. Asbest sönderdelas inte förrän mellan 1 000–1 250 grader. Den kan glöda gult utan att något farligt händer, och det finns inga utomjordingar på Venus som kan ta skada.

Asbestväv är mjuk och asbesttrådar kan spinnas kring koppartråd, lämpligen i form av en flatkabel med 10 ledare som går ett varv runt landaren. Kabeln ska överföra både kraft och can-buss, och i och med att den går varvet runt farkosten blir den en redundant förbindelse.

Anslutningen mot elektronikmodulerna kan vara enkla skruvplintar eller om möjligt punktsvets direkt mot kretskorten.

Materialval i sammanfattning

Vad tillverkar man en venuslandare av? Det blir inget direkt exotiskt.
• Kretskort i form av keramiska plattor i aluminiumnitrid med ledare av platina.
• Flatkabel och andra ledare i koppar med isolation av asbest.
• Anslutningar i form av skruvplintar i koppar, med kopparskruv, eller ytor för punktsvetsning.
• Ablativ värmesköld av fluffigt kvartsglas.
• Övriga delar av flygkroppen i titan.
• Antenner och kameratorn i minnesmetall.
• Kameraspegel i beryllium – mycket lätt, starkt och formstabilt.

Vad kan man finna på Venus?

Venus är helt täckt av moln. Slätterna är vulkaniska ökenlandskap. Det finns inget vatten, inte ens fuktighet. Många vulkaner är av typen pannkaksvulkaner som pressats ihop till en platta av atmosfärstrycket. Ytan har väldigt få kratrar, så den bör vara tämligen ung, inte äldre än 100 miljoner år.

Venus, målet med vår färd. Bild: Nasa.

Även den minsta bris i 92 bars atmosfärstryck blir som en vattenström i en flod, en sak man får ta hänsyn till när man konstruerar landare, så att de inte blåser bort.

Gravitationen är 0,9 g, så saker väger ungefär lika mycket på Venus som på Jorden.

Under sådana förhållanden kan inget kolbaserat liv existera. Inte för att det skulle brinna upp omedelbart, för koldioxid kan inte underhålla förbränning, men längre molekyler som dna klarar inte lång tid i sådana förhållanden och skulle alltså inte kunna utvecklas.

Trilobit – kanske på Venus? Bild: Kevin Walsh (CC BY 2.0)

Kanske vi kan hitta något annat? Varför inte kiselbaserat liv? Eventuellt i form av små skalbaggar, trilobiter eller myror med kiselskal, helt uppbyggda av kisel. Varelser som tål höga tryck hittar vi även på jorden, långt nere i haven.
En sten eller ett avhoppat linsskydd som flyttat på sig i mellan två av de ryska bilderna, eller också var det bara brus, startade en flod av konspirationsteorier om att det kanske ändå fanns liv på Venus. Men, ack nej.
Då verkar det troligare att svavelälskande dna-baserade bakterier och andra mikroorganismer kan leva i molntäcket på 50 kilometers höjd, där de inte pressas sönder eller sönderdelas av hettan, och där det faktiskt finns lite vatten.

Venuskoloni som flyter i molnen på 50 kilometers höjd. Bild: Tolgahan Güngör.

Sannolikt blir det också där som människan får tänka sig att dväljas i ballongburna flytande kolonier, den dag vi tänker resa till Venus. På 50 kilometers höjd är atmosfärstrycket ungefär detsamma som på jorden, varför man inte behöver tänka särskilt på kolonins trycktålighet.

Väl där, kan man dock tänka sig att vi själva sprutar ut mängder av passande, genmodifierade bakterier, som kan förse planetens övre atmosfär med liv. Detta kan senare kanske skördas och bli till mat eller gödningsämnen åt kolonisatörerna, som dock får tänka sig att odla växter ombord på de flytande kolonierna.

Att gå på planetytan blir det inte tal om, förrän den är terraformad. Där finns oändligt mänga idéer kring detta, till exempel att använda stora gaskanoner och skjuta ut venusatmosfären i rymden. Rekylen från dessa kanoner används för att spinna upp planetens rotation från dagens ett varv på 243 dygn till kanske ett varv på 30 dygn. När atmosfärstrycket sjunkit och temperaturen likaså, kan man börja odla upp planeten.
”Venus är vår!” – Frederik Pohl

Lycka till KTH – vi hjälper gärna till!

I och med detta överlämnar SNHT sin farkostlösning till KTH att göra vad de vill med, men vi vore mycket tacksamma om vi kunde få delta i det fortsatta konstruktionsarbetet.