Up, Up and Away

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Eine zweite Möglichkeit für eine Venuslandesonde länger zu senden wäre folgende: Sobald die Landesonde gelandet ist, macht sie die Aufnahmen, bläst gleichzeitig einen Ballon auf und der trägt sie dann ganz schnell wieder in eine sichere Höhe. Dort hat man genügend Zeit die Daten zu übertragen und könnte dann den Ballon ablassen und wieder sinken, so bekäme man zwei Landeplätze untersucht, ja bei genügend Gas sogar mehrere. Doch geht das? Zeit dem Mal nachzugehen.

Der Mechanismus ist relativ einfach. Bei gegebenem Druck und Temperatur nimmt jedes Gas ein bestimmtes Volumen ein. Gase aus unterschiedlichen Molekülen wiegen aber unterschiedlich viel. Die Atmosphäre der Venus besteht aus 96,4 % Kohlendioxid mit kleinen Spuren anderer Gase. Die mittlere Molmasse beträgt 43,5. Wir würden für einen Ballon Wasserstoff (Molmasse 2) oder Helium (Atommasse 4) als Gas nehmen. Wie viel Gas wir benötigen, lässt sich dann leicht berechnen. 1 Mol Venusatmosphäre wiegt 43,5 g. 1 Mol Helium nur 4. Damit unsere Sonde nur schwebt, kann pro Mol Helium also 39,5 g angehoben werden. Oder pro Kilogramm Helium 9,75 kg Sonde. Damit kann man eine erste Abschätzung machen. Nehmen wir an wir setzen 60 kg Helium ein. Die Größe ist nicht willkürlich gewählt, das ist in etwa die Menge, die in 3 Heliumflaschen für die Ariane 5 stecken – die fassen bei 300 l und 400 Atmosphären 21,4 kg Helium pro Flasche. Leider wiegt eine Flasche aber auch 93 kg, sodass wir von den rund 585 kg die wir anheben, können schon mal 279 kg für die drei Flaschen abziehen können. In der Praxis sogar mehr, da man sie bei 90 Bar Außendruck nur zu ¾ leer machen kann. Man könnte zwar im Druck höher gehen (der Prüfdruck ist um den Faktor 1,5 höher, der Berstdruck um den Faktor 2), aber sie wird ja auch wärmer, wenn auch wegen der dicken Hülle nicht so schnell und damit steigt der Druck an. Continue reading „Up, Up and Away“