Venus staat bekend als de zusterplaneet van de aarde. Het is ongeveer even groot en even groot als de aarde, het is onze naaste planetaire buurman, en Venus en de aarde zijn samen opgegroeid.
Als je ergens mee opgroeit en het is er altijd geweest, neem je het als vanzelfsprekend aan. Als soort kijken we af en toe naar Venus en gaan “Huh. Kijk naar Venus. ' Mars, exotische exoplaneten in verre zonnestelsels en de vreemde gasreuzen en hun manen in ons eigen zonnestelsel trekken veel meer onze aandacht.
Als een verre beschaving ons zonnestelsel zou doorzoeken op potentieel bewoonbare planeten, met dezelfde criteria als wij, dan zou Venus voorpaginanieuws voor hen zijn. Het ligt aan de rand van de bewoonbare zone en het heeft een sfeer. Maar we weten wel beter. Venus is een helse wereld, heet genoeg om lood te smelten, met verpletterende atmosferische druk en zure regen die uit de lucht vallen. Toch heeft Venus nog steeds geheimen die we moeten onthullen.
De belangrijkste van die geheimen is: 'Waarom ontwikkelde Venus zich zo anders?
De omstandigheden op Venus vormen unieke uitdagingen. De geschiedenis van de verkenning van Venus is bezaaid met gesmolten Sovjet Venera Landers. Orbitale sondes zoals Pioneer 12 en Magellan hebben de laatste tijd meer succes gehad, maar de dichte atmosfeer van Venus beperkt nog steeds hun effectiviteit. Vooruitgang in materialen, en vooral in elektronische schakelingen die de hitte van Venus kunnen weerstaan, heeft onze hoop versterkt om het oppervlak van Venus gedetailleerder te verkennen.
Tijdens de Planetary Science Vision 2050 Workshop 2017, opgezet door het Lunar and Planetary Institute (LPI), onderzocht een team van het Southwest Research Institute (SWRI) de toekomst van Venus-verkenning. Het team stond onder leiding van James Cutts van JPL.
De groep erkende verschillende overkoepelende vragen die we hebben over Venus:
- Hoe kunnen we de atmosferische vorming, evolutie en klimaatgeschiedenis begrijpen?
- Hoe kunnen we de evolutie van het oppervlak en interieur bepalen?
- Hoe kunnen we de aard van interacties tussen binnen en buiten de atmosfeer in de tijd begrijpen, inclusief of er ooit vloeibaar water aanwezig was?
Aangezien de Vision 2050 Workshop helemaal over de komende 50 jaar gaat, hebben Cutts en zijn team gekeken naar de uitdagingen van de unieke omstandigheden van Venus, en hoe ze op de korte, middellange en lange termijn vragen konden beantwoorden.
Korte-termijndoelen voor de verkenning van Venus omvatten verbeterde teledetectie van orbitale sondes. Dit zal ons meer vertellen over de zwaartekracht en topografie van Venus. Verbeterde radarbeelden en infraroodbeelden zullen meer lege plekken opvullen. Het team promootte ook het idee van een volgehouden hoogwerker, een diepe sonde en een korte lander. Meerdere probes / dropsondes maken ook deel uit van het plan.
Dropsondes zijn kleine apparaten die in de atmosfeer worden vrijgegeven om wind, temperatuur en vochtigheid te meten. Ze worden op aarde gebruikt om het weer en extreme fenomenen zoals orkanen te begrijpen en kunnen hetzelfde doel bij Venus vervullen.
Op korte termijn kunnen missies waarvan de eindbestemming niet Venus is, ook vragen beantwoorden. Fly-bys door vaartuigen zoals Bepi-Colombo, Solar Probe Plus en de Solar Orbiter-missies kunnen ons goede informatie geven op weg naar respectievelijk Mercurius en de Zon. Deze missies starten in 2018.
De Venus Express van ESO en de Japanse Akatsuki (Venus Climate Orbiter) hebben het klimaat van Venus in detail bestudeerd, met name de chemie en de interacties tussen de atmosfeer en het oppervlak. Venus Express eindigde in 2015, terwijl Akatsuki er nog steeds is.
De middellangetermijndoelen zijn ambitieuzer. Ze bevatten een lander op lange termijn om de geofysische eigenschappen van Venus te bestuderen, een tessera-lander van korte duur en twee ballonnen.
De tesserae-lander zou landen op een soort terrein dat op Venus voorkomt en bekend staat als tesserae. We denken dat Venus ooit vloeibaar water had. Het fundamentele bewijs hiervoor ligt misschien in de tesserae-regio's, maar het terrein is extreem ruw. Een lander van korte duur die zou kunnen landen en opereren in de tesserae-gebieden zou ons helpen de vraag over het vloeibare water van Venus te beantwoorden.
Dankzij de voortdurende ontwikkeling van hittebestendige elektronica wordt een lander op lange termijn (maanden of meer) op middellange termijn haalbaarder. Idealiter zou elke mobiele lander op lange termijn tientallen tot honderden kilometers kunnen reizen om een regionaal monster van het oppervlak van Venus te verkrijgen. Dit is de enige manier om geochemie- en mineralogiemetingen op meerdere locaties uit te voeren.
Op Mars worden de landers op zonne-energie aangedreven. De dikke atmosfeer van Venus maakt dat onmogelijk. Maar dezelfde dichte atmosfeer die zonne-energie verbiedt, zou een andere oplossing kunnen bieden: een zeilaangedreven rover. Ouderwetse zeilkracht zou de sleutel kunnen zijn om op het oppervlak van Venus te bewegen. Omdat de sfeer zo dicht is, is er maar een klein zeil nodig.
De langetermijndoelen van Cutts en zijn team zijn waar dingen echt interessant worden. Een langlevende oppervlakterover staat nog steeds op de lijst, of mogelijk een ruimtevaartuig zoals een ballon. Ook is er een lang bestaand seismisch netwerk.
Een seismisch netwerk zou echt de geheimen achter het geofysische leven van Venus gaan onthullen. Terwijl een lander ons schattingen zou geven van seismische activiteit, zouden ze grof zijn in vergelijking met wat een netwerk van seismische sensoren zou onthullen over de innerlijke werking van Venus. Een grondiger begrip van aardbevingsmechanismen en -locaties zou de theoretici echt doen bruisen. Maar het is het laatste op de lijst dat het einddoel zou zijn. Een missie om monsters terug te sturen.
We worden goed in in situ metingen op andere werelden. Maar voor Venus, en voor alle andere werelden die we hebben bezocht of willen bezoeken, is een voorbeeldretour de heilige graal. De Apollo-missies brachten honderden kilo's maanmonsters mee. Andere missies voor het retourneren van monsters zijn met wisselend succes naar Phobos gestuurd, die is mislukt, en naar asteroïden.
Het eindspel is het onderwerpen van een monster aan het soort diepgaande analyse dat alleen kan worden gedaan in laboratoria hier op aarde. We kunnen monsters blijven analyseren terwijl we nieuwe technologieën ontwikkelen om ze te onderzoeken. Wetenschap is immers iteratief.
De Planetary Science Decadal Survey 2003 identificeerde het belang van een voorbeeld van een terugkeermissie naar de atmosfeer van Venus. Een ballon zweefde hoog in de wolken en een stijgende raket lanceerde een verzameld monster terug naar de aarde. Volgens Cutts en zijn team zou dit soort monster-terugkeermissie kunnen dienen als opstapje naar een oppervlakkige monster-missie.
Een oppervlaktemonster zou waarschijnlijk het toppunt van prestatie zijn als het gaat om het begrijpen van Venus. Maar zoals de meeste voorgestelde doelen voor Venus, zullen we even moeten wachten.
Cutts en het team erkennen dat de technologie om de verkenning van Venus mogelijk te maken, in beweging is. Er zijn geen missies naar Venus meer gepland voor 2020. Er zijn voorstellen gedaan voor zaken als zeilaangedreven landers, maar we zijn er nog niet. We ontwikkelen hittebestendige elektronica, maar tot nu toe zijn ze heel eenvoudig. Er is veel werk aan de winkel.
Aan de andere kant kunnen sommige dingen eerder gebeuren. Het kan blijken dat we meer te weten kunnen komen over de seismische activiteit van Venus door ballon- of orbitale sensoren. Het team zegt dat "Door een sterke mechanische koppeling tussen de atmosfeer en de grond seismische golven in de atmosfeer worden gelanceerd, waar ze kunnen worden gedetecteerd door infrageluid op een ballon of infrarood- of ultraviolette signalen vanuit de ruimte." Dat is te danken aan de dichte atmosfeer van Venus. Dat betekent dat het langetermijndoel van seismische waarneming van het binnenste van Venus zou kunnen worden verschoven naar de korte of middellange termijn.
Naarmate het werk aan nanosatellieten en kubuszittingen voortduurt, kunnen ze bij Venus een grotere rol spelen en de tijdlijnen verleggen. NASA wil deze kleine satellieten opnemen bij elke lancering waar er een paar kilo overcapaciteit is. Een groep van deze nanosatellieten zou veel gemakkelijker en veel sneller een netwerk van seismische sensoren kunnen vormen dan een gevestigd netwerk van oppervlaktesensoren. Een netwerk van nanosatellieten kan ook dienen als communicatierelais voor andere missies.
Venus genereert tegenwoordig niet veel geroezemoes. De ontdekking van aardachtige werelden in verre zonnestelsels genereert kop na kop. En de altijd populaire zoektocht naar leven is gecentreerd op Mars en de ijskoude / ondergrondse manen van de gasreuzen van ons zonnestelsel. Maar Venus is nog steeds een prikkelend doelwit, en het begrijpen van de evolutie van Venus zal ons helpen begrijpen wat we zien in verre zonnestelsels.
