私たちの太陽系のさまざまな惑星でのすべての軌道ミッションで、科学者は私たちが近隣の世界を理解するのに役立つ驚くべき量のデータを収集することができました。しかし、軌道高度よりも低く飛ぶことができるミッションを想像してみてください—実際には に 別の惑星の大気と地表に近い場所—そして、データがどれほど詳細になるか想像してみてください。このタイプのミッションは、金星で特に役立ちます。金星では、表面の激しい熱と空気圧が基本的に、あらゆるタイプの着陸ミッションの成功を妨げます。したがって、昨年、NASAが科学技術定義チーム（STDT）を結成して金星への旗艦ミッションの概念を研究したとき、翼で待っていたのはジェフリーランディス博士でした。過去数年間、LandisとNASAのGlenn Research Centerの科学者やエンジニアのグループは、金星で太陽光発電飛行機の概念を研究してきました。ランディス氏は、太陽エネルギーを動力とする小型航空機は金星の大気圏を継続的に飛行できるため、ほぼどこにでも移動できる、地球の大気圏と地表の両方でデータを収集するのに理想的な車両になると述べています。
「現時点では金星に多くの関心があります」とランディスは言いました。 「私たちは最近、火星をかなり頻繁に調べています。いくつかの点で、火星は地球の双子ですが、さらに多くの点で、金星は地球の双子です。金星を研究することで、地球について多くのことを学びます。」
太陽光発電飛行機は、Landisにとって長年の関心事です。 「大学で飛行機を組み立てるのに多くの時間を費やしたので、金星で飛行機を飛ばすというアイデアは私にとって非常に興味深く思えました」と彼は言った。
ランディスと彼のチームは2000年以来この概念を研究しており、ランディスは最近、NASAの金星向けSTDTに調査結果を発表しました。 「私はこれまでにやったことへの熱意を強めようと努力してきました」と彼は言った。グループがこれまでに行った主な作業は、飛行機自体に焦点を当てており、コンセプトが実際に機能することを確認しています。
ランディス氏は、「私たちは徹底的な設計調査を行って、見物人がいないかどうかを判断しました」と語りました。 「あるとは思いません。非常に実行可能なプロジェクトだと思います。」
飛行機は、「ディスカバリー」クラスの科学ミッションのために小さなエアロシェル内に収まるように折りたたむ必要があります。金星に到着した後、航空機はエアロシェルから展開し、展開して大気中を滑空し始めます。太陽電池が表面全体を覆っているので、飛行機は燃料を必要とせず、厳密に太陽光発電で飛行するでしょう。チームは、翼幅9メートル、長さ7メートル未満の折りたたみ式のデザインを考案しました。
驚いたことに、金星の大気の密度は、太陽飛行機のミッションにとって問題にはなりません。 「私たちが飛行する高度では、地球上の適度な高度で飛行するようなものです」とランディスは言いました。 「金星は実際には飛行するのが非常に簡単な惑星です。興味深いことに、金星の問題は風です。非常に風の強い惑星であることが判明しました。太陽の下でソーラー飛行機を飛行させ続けることができるようにしたいので、太陽光よりも早く飛行できるように、風よりも速く飛ばなければなりません。それができれば、基本的には永遠に飛ぶことができます。」
航空機は、風速以上で、雲の頂上レベルで約95 m /秒、表面の65〜75 km上で持続的に飛行できる必要があります。より低い高度での探査では、航空機は数時間の間滑空し、その後より高い高度に上昇し、雲の層を調査することができます。しかし、飛行機はほとんどの時間、日光に当たっていなければなりません。バッテリーストレージを使用した飛行のチームの分析は、惑星の夜側を通過する間に航空機をバッテリー電源で空中に維持することは機能しないことを示しています。
Landisのチームは、金星の太陽光発電飛行機から収集できる科学に関する限り、主に金星の大気を研究する使命を構想しました。ただし、レーダーミッションでの使用についても検討しました。特に、2つの飛行機を使用できる場合は、1機を送信機、もう1機を受信機として、「バイスタティックレーダー」と呼ばれる方法で角度を変えます。惑星に関する追加情報を提供する送信機と受信機。しかし、主に、飛行機は軌道を回っている宇宙船よりも表面にはるかに近く飛んで、惑星に関するより詳細な情報を収集します。
ランディスのチームの現在の焦点は、どのタイプの科学を実行できるか、そしてどのようにしてそれを最もよく達成できるかを決定することです。 「私たちが最近行っていることは、金星を研究し、自分たちに何をしたいのかを自問することです」とランディスは言いました。 「飛行機は正しいことですか？飛行船も調べています。ツェッペリンを惑星金星で飛ばすことができます。これには飛行機に比べて利点と欠点の両方があります。そのため、雲の上、下、または雲の中のどの高度を飛行したいかを自問しています。どんな科学ができるの？金星の非常に難しい部分が低く飛んでいます。高く飛ぶのは非常に簡単ですが、低く飛ぶことができるほど、優れた科学を達成できます。しかし、低空飛行は注意が必要です。」
興味深いことに、昨年、ボストン大学の学生たちは金星で太陽飛行機の設計研究も行い、Landisのチームが考案した設計を調べました。 BUの学生はまた、使命はかなり実現可能であると結論付けました。 「彼らは基本的な飛行機のデザインを見ました：実際に金星で飛べますか？ Landis氏は次のようなことを検討しました。エアロシェルに折りたたんで、どのように展開するかなどです。」 「この2番目の研究は私たちにとって非常に有用な健全性チェックであることがわかりました。独立したグループの人々が私たちのアイデアを見て、いいえ、これは問題外ではないことを述べました。」
それで、いつ太陽電池飛行機のミッションが金星の上空を飛ぶ準備ができているのでしょうか？ 「それはあなたがやりたい使命がどれだけ難しいかに依存します」とランディスは言いました。 「シンプルなソーラー飛行機のミッションを実施している場合、テクノロジー自体は飛行機自体には存在しないことを示したので、それは近い将来、今後10年間で実行できることだと思います。しかし、あなたが興味のあるミッション、たとえば低空や極地、飛行するのが難しい場所に興味がある場合、私たちは後退して正しいタイプの車両について考える必要がありますだろう。"
このペーパーでは、金星の太陽電池式飛行機について詳しく説明します。
