Atmospheric Low-Cost and In-situ Venus Exploration

Exploration atmosphérique de Venus in-situ et a bas coût

Ce devrait être le premier pas du renouveau de l’exploration vénusien in situ. L’objectif est de faire un ballon qui se stabiliserait et étudierait la couche des nuages. Un aéronef évoluant dans cet environnement pourrait nous en apprendre beaucoup sur la composition et le comportement de l’atmosphère. L’ajout d’une capacité a changer d’altitude permettrait d’étudier plus de couches mais aussi de manœuvrer en jouant sur la convection atmosphérique. Une telle mission pourrait être envoyée seule ou combinée à d’autres composants au sein d’une mission multi-plateforme. Le couplage avec un orbiteur permettrait d’avoir un relais de communication, mais aussi de localiser avec précision le ballon et contextualiser les mesures. Si la mission transporte aussi un atterrisseur, le ballon pourrait occuper une place dans son bouclier thermique comme pour Vega.

L’idée est d’effectuer une mission atmosphérique simple, pour un prix et une complexité minimale. Afin de minimiser les coûts, il serait intéressant de greffer cette plateforme atmosphérique à une mission à destination de Vénus ou utilisant cette dernière pour faire une assistance gravitationnelle. Pour envisager cela, il est important d’éviter les techniques pouvant mettre en danger la mission principale.

Ébauche d’architecture

Ci-dessous voici les principaux points à étudier pour développer cette plateforme atmosphérique :

  • Système de gonflage du ballon : Pour l’instant une solution prometteuse est l’utilisation d’hydrure de lithium qui au contact de l’eau produit de l’hydrogène et de l’hydroxyde de lithium. Afin d’accroître le ratio hydrogène produit/matériaux emporté, il est possible de faire réagir l’hydroxyde de lithium avec le CO2 atmosphérique pour produire du Li2CO3 (un déchet à larguer) et de l’eau qui réagirait avec plus d’hydrure de lithium pour produire plus d’hydrogène.
  • Système de contrôle (optionnel) : Une solution possible pour contrôler l’altitude du ballon est d’utiliser une pile à combustible réversible, une petite réserve d’eau et un ballon de petit volume pouvant contenir l’oxygène. Ainsi on peut électrolyser de l’eau pour augmenter la portance et la recombiner pour la diminuer (tout en récupèrant une partie de l’énergie électrique investie pour l’électrolyse).
essai de contrôle de portance par électrolyse
  • Système de communication : Il est nécessaire d’étudier comment le ballon peut communiquer avec la Terre. Il convient de préparer plusieurs options selon qu’il y ait ou non un orbiteur capable de servir de relais. Pour l’instant aucune architecture n’est privilégiée, mais il pourrait être intéressant de voir comment un radar météorologique ou altimétrique pourrait être utilisé pour communiquer ses observations scientifiques.
  • Charge utile scientifique : Le dernier point à étudier est l’instrumentation scientifique. Pour les premières missions, il serait important d’emporter des caméras afin de rapporter des images compréhensibles par le public en plus des données scientifiques pures. En effet, on sait que pour Mars, les images prises par les rovers sont un moteur des rêves de colonisation. La présentation des panoramas de nuage en cours d’évolution permettrait surement de visualiser la proximité des conditions avec la Terre. Pour ce qui est de la science planétaire, le Vexag considère qu’une plateforme atmosphérique pourrait répondre à la plupart des investigations identifiées.