L’envoi d’un atterrisseur sur Vénus présente plusieurs énormes problèmes d’ingénierie. Certes, nous aurions une pause dans l’entrée, la descente et l’atterrissage mordants, car l’atmosphère de Vénus est si épaisse qu’un atterrisseur se déposerait doucement à la surface comme une pierre se dépose dans l’eau – pas besoin de grues célestes ou de rétrofusées.
Mais le reste de l’effort est semé d’embûches. La température moyenne à la surface est de 455 degrés C (850 F), assez chaude pour faire fondre le plomb. Le mélange de produits chimiques qui composent l’atmosphère, comme l’acide sulfurique, est corrosif pour la plupart des métaux. Et la pression atmosphérique écrasante équivaut à peu près à 1 500 mètres (5 000 pieds) sous l’eau. Ces conditions environnementales extrêmes sont celles où les métaux et l’électronique vont mourir ; par conséquent, les quelques missions d’atterrisseur Vénus qui ont atteint la surface – comme les missions soviétiques Venera – n’ont duré que deux heures ou moins. Tous les futurs atterrisseurs ou rovers devront avoir des caractéristiques de type super-héros pour endurer la surface du jumeau maléfique de la Terre.
Mais il y a un défi supplémentaire qui pourrait être sur le point d’être résolu : créer des batteries qui peuvent fonctionner assez longtemps dans les conditions infernales de Vénus pour qu’une mission d’atterrisseur en vaille la peine.
La NASA travaille avec une société appelée Advanced Thermal Batteries, Inc. (ATB) et ensemble, ils ont créé la première batterie qui a démontré la capacité de fonctionner aux températures de Vénus pendant une journée solaire entière de Vénus, soit environ 120 jours terrestres.
La batterie est basée sur des systèmes de batterie thermique à courte durée de vie utilisés pour alimenter des missiles intelligents. La batterie contient 17 cellules individuelles et utilise une chimie et des matériaux de structure spécialement conçus. Alors que la batterie est encore en développement, les ingénieurs sont encouragés à ce que les tests effectués démontrent que ces types de les batteries sont capables de fonctionner dans des environnements difficiles comme sur Vénus. De plus, ce type avancé de technologie de batterie peut fournir un nouveau dispositif de stockage d’énergie pour une exploration future dans des environnements difficiles à travers le système solaire.
“Cette récente démonstration de technologie de batterie, avec une architecture améliorée et une électrochimie à faible autodécharge, est une réalisation énorme que beaucoup n’auraient peut-être pas cru possible”, a déclaré le Dr Kevin Wepasnick, ingénieur du projet ATB, dans un communiqué de presse de la NASA.
Les batteries semblent être la seule solution pour alimenter un atterrisseur Venus. Les panneaux solaires ne sont pas viables car les niveaux de lumière de surface sont comparables à un jour couvert sur Terre, et les conceptions actuelles de panneaux solaires ne résisteraient pas aux pressions de surface élevées. Un générateur thermoélectrique à radio-isotopes (RTG) nécessite d’amener une source de chaleur à la surface de Vénus, et comme la gestion de la chaleur est déjà un défi majeur pour la mission, cette méthode n’est pas une bonne option.
Mais sur Vénus, les batteries thermiques peuvent utiliser les conditions atmosphériques ambiantes pour chauffer un électrolyte spécial à haute température qui est solide et inerte à température ambiante standard. De plus, ils peuvent rester opérationnels sans nécessiter de pyrotechnie ou d’isolation thermique.
La NASA affirme que cette nouvelle approche de batterie a démontré un fonctionnement à haute température pendant des périodes de temps sans précédent et jette les bases d’un nouveau paradigme dans la technologie des batteries et pour les atterrisseurs Venus.
Les travaux sur le nouveau type de batterie thermique font partie des travaux en cours au centre de recherche Glenn de la NASA pour développer un petit atterrisseur Vénus appelé Long-Lived In situ Solar System Explorer (LLISSE). Le programme utilise les dernières avancées en matière de systèmes à haute température et un nouveau concept d’opérations pour permettre des opérations à la surface de Vénus pendant 60 jours ou plus pendant que l’atterrisseur collecte des données scientifiques et les transmet à un orbiteur Vénus.
LLISSE est prévu pour peser environ 10 kg (22 lb) et transporter une suite de petits capteurs pour mesurer les vents, la radiance, la température, la pression et l’abondance des principaux constituants chimiques atmosphériques. LLISSE sera un système complet avec électronique, communications et instrumentation, qui nécessiteront tous une batterie pour fonctionner.
ATB dit qu’ils s’attendent à ce qu’un prototype complet de système de batterie Venus soit démontré dans les 18 prochains mois.
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