A superfície de Vênus muda constantemente devido à atividade vulcânica e a diferença entre sua atmosfera inferior e superior conta com um mudança dramática na concentração de ácido sulfúrico. Uma camada de nuvens muito distinta, entre 47 e 52 km de altitude, separa a atmosfera superior, relativamente estável, da atmosfera abaixo. As condições infernais de temperatura e pressão na superfície, mais de 90 vezes a pressão atmosférica terrestre e mais de 450 °C, nunca permitiu que nossas sondas funcionassem por mais que alguns minutos. Mas a NASA está explorando uma nova ideia para isso.
A agência financiou Ben Hockman, roboticista do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL), para trabalhar em um sensor atmosférico amarrado a um balão como parte do programa Fase I do Instituto de Conceitos Avançados da NASA (NIAC). O projeto chama-se conhecido como Observatório Cabeado para Imageamento por Balão e Amostragem Atmosférica (Tethered Observatory for Balloon-based Imaging and Atmospheric Sampling, TOBIAS – talvez uma referência ao personagem da série de TV Arrested Development).
Um balão de hélio flutuaria na atmosfera superior, onde as condições são semelhantes às da Terra. Então ele liberaria um “reboque”, uma plataforma de detecção autônoma ligada ao balão por um cabo. Essa corda deve ter vários quilômetros de comprimento, permitindo que a plataforma atravesse a perigosa camada de nuvens e faça imagens precisas e de alta resolução da superfície.
O foco da Fase I está em várias decisões de projeto. De acordo com Hockman, um dos aspectos mais importantes será o design do cabo. A força mais significativa nele não seria da plataforma rebocada, mas do vento de cisalhamento. As condições do vento são muito diferentes entre as altitudes do balão, entre 50 e 60 km, e da plataforma, cerca de 45 km. Se o cabo não for projetado corretamente, as forças do vento podem rompê-lo.
O material é um ponto chave. Fios de cobre padrão poderiam forcencer energia à plataforma, mas seria muito pesado para sobreviver às condições de cisalhamento de vento. Fibra óptica pode ser uma alternativa viável, mas há algumas preocupações sobre quanta energia poderia ser transmitida dessa forma.
Grande parte dessa energia seria consumida por um sistema de resfriamento que permitiria operação naquela parte da atmosfera venusiana. Segundo Hockman, fontes alternativas de energia, como painéis solares, que seriam limitados pela camada de nuvens, e turbinas eólicas, que funcionariam bem por conta do vento, poderiam levar a problemas de estabilidade com o corpo de reboque.
Se conseguirem fazer o cabo, a energia e os sistemas de comunicação na plataforma funcionarem, a sonda poderia fornecer sensoriamento atmosférico e imagens diretas da superfície de Vênus em uma variedade de comprimentos de onda. Imagens de infravermelho próximo, por exemplo, que poderiam ajudar a entender a história do vulcanismo do planeta.
Hockman até especula sobre o potencial de um impactador cabeado pousar na superfície, coletar uma amostra e retornar ao balão. Em anos anteriores, esse conceito foi o assunto de uma bolsa do NIAC.
TOBIAS se beneficiaria de informações adicionais sobre a atmosfera venusiana das sondas DaVinci e Veritas, que também terão instrumentos para explorar a superfície, mas não nos mesmos comprimentos de onda. Dados dessas missões poderiam ajudar no projeto do balão e do cabo da sonda TOBIAS, tornando-o mais provável de sobreviver às condições extremas de Vênus.
O projeto ainda tem um longo caminho. Os subsídios do NIAC, especialmente a Fase I, têm como objetivo encorajar estudos de projeto em seus estágios mais iniciais – muitos dos quais provavelmente não receberão mais financiamento. Se TOBIAS receber um subsídio da Fase II em algum momento nos próximos anos, um balão puxando alguns sensores pode um dia flutuar pelos céus venusianos.