• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Här är varför NASA återvänder till Venus efter 40 år
    Denna figur visar den vulkaniska toppen Idunn Mons i Imdr Regio -området i Venus, härrör från data som erhållits av NASA Magellan -rymdfarkosten och ESA Venus Express -rymdfarkosten. NASA/JPL-Caltech/ESA

    I årtionden, utforskningen av vårt solsystem lämnade en av våra närliggande planeter, Venus, i stort sett outforskat. Nu, saker håller på att förändras.

    I det senaste tillkännagivandet från NASA:s utforskningsprogram för solsystem, två uppdrag har fått klartecken-och de är båda på väg till Venus. De två ambitiösa uppdragen kommer att starta mellan 2028 och 2030.

    Detta markerar en betydande riktningsändring för NASA:s planetvetenskapliga division, som inte har skickat ett uppdrag till planeten sedan 1990. Det är spännande nyheter för rymdforskare som jag.

    Venus är en fientlig värld. Dess atmosfär innehåller svavelsyra och yttemperaturerna är tillräckligt varma för att smälta bly. Men det har inte alltid varit så här. Man tror att Venus började mycket lik jorden. Så vad hände?

    På jorden, kol är huvudsakligen instängd i stenar, på Venus har den rymt ut i atmosfären - vilket gör den ungefär 96 procent koldioxid. Detta har lett till en flyktig växthuseffekt, trycka yttemperaturer upp till 750 kelvin (470 grader Celsius eller 90 grader Fahrenheit).

    Planetens historia gör den till en utmärkt plats att studera växthuseffekten och att lära sig att hantera den på jorden. Vi kan använda modeller som visar Venus atmosfäriska ytterligheter, och jämföra resultaten med vad vi ser hemma.

    Men, de extrema ytförhållandena är en av anledningarna till att planetariska utforskningsuppdrag har undvikit Venus. Den höga temperaturen innebär ett mycket högt tryck på 90 bar (motsvarande ungefär en kilometer under vattnet) vilket är tillräckligt för att omedelbart krossa de flesta planetariska landare. Det kanske inte kommer som en överraskning, sedan, att uppdrag till Venus inte alltid har planerat.

    Venus norra och södra halvklot avslöjades av mer än ett decennium av radarundersökningar som kulminerade i NASA Magellan-uppdraget 1990-1994. NASA/JPL/USGS

    Det mesta av utforskningen som gjorts hittills utfördes av dåvarande Sovjetunionen mellan 1960- och 1980 -talen. Det finns några anmärkningsvärda undantag, som NASA:s Pioneer Venus -uppdrag 1972 och European Space Agency:s Venus Express -uppdrag 2006.

    Den första landningen skedde 1970, när Sovjetunionens Venera 7 kraschade på grund av fallskärmssmältningen. Men den lyckades överföra 20 minuters data tillbaka till jorden. De första ytbilderna togs av Venera 9, följt av Veneras 10, 13 och 14.

    Nedstigningsuppdraget

    Det första av de två utvalda NASA -uppdragen kommer att kallas Davinci+ (en förkortning av Deep Atmosphere of Venus Investigations of Noble Gases, Kemi och bildbehandling). Den innehåller en nedstigningssond, vilket betyder att det kommer att släppas genom atmosfären, tar mätningar som det går. Nedstigningen har tre steg där den första undersöker hela atmosfären.

    Sonden kommer att titta på atmosfärens sammansättning i detalj, ge information om varje lager när det faller. Vi vet att svavelsyra är begränsad till molnskikt på cirka 50 kilometer (30 miles) uppåt, och vi vet att atmosfären är 97 procent koldioxid. Men att studera spårelement kan ge information om hur atmosfären hamnade i detta tillstånd. Den andra etappen kommer att titta på lägre höjder för att mäta väderegenskaper som vindhastighet, temperatur och tryck i detalj.

    Det sista steget tar ytbilder i hög upplösning. Även om detta är mycket vanligt för Mars, det har alltid varit en utmaning på Venus. Det tjocka molnskiktet betyder att synligt ljus reflekteras, så att observera från jorden eller från omloppsbana är inte praktiskt. De intensiva ytförhållandena innebär också att rovers är opraktiska. Ett förslag har varit ett ballonguppdrag.

    Vi har en lågupplöst bild av Venus yta, tack vare NASA:s Magellan -uppdrag 1990, som kartlade ytan med hjälp av radar. Davinci -sonden tar ytbilder med hjälp av infrarött ljus under nedstigningen. Dessa bilder kommer inte bara att möjliggöra bättre planering för framtida uppdrag utan också hjälpa forskare att undersöka hur ytan bildades.

    Kartläggning av ytan

    Det andra uppdraget heter Veritas, kort för Venusemissivitet, Radiovetenskap, InSAR, Topografi och spektroskopi. Detta kommer att vara ett mer standardiserat planetuppdrag. Orbitern kommer att bära två instrument ombord för att kartlägga ytan, kompletterar de detaljerade infraröda observationerna från Davinci.

    Den första av dessa är en kamera som observerar i en rad våglängder. Det kan se genom de venusiska molnen, för att undersöka atmosfär och markkomposition. Denna uppgift är mycket svår, eftersom yttemperaturen gör att det reflekterade ljuset har ett mycket brett våglängdsområde. Veritas kommer att kompensera för detta med hjälp av tekniker som ofta används för att studera atmosfärer på exoplaneter.

    Våglängdskameran kommer också att leta efter tecken på vattenånga. Venus Express -uppdraget visade att huvudelementen som flyr från den venusiska atmosfären är väte och syre, så om det finns vatten kommer det att vara i små mängder, eller djupt under ytan.

    Det andra instrumentet är en radar och använder en teknik som används flitigt på jordobservationssatelliter. En mycket stor aktiv radiomottagare - viktig för högupplösta bilder - simuleras med hjälp av radiopulser pekade i olika vinklar framför rymdfarkosten. Högupplösta radarbilder kommer att skapa en mer detaljerad karta för att undersöka Venus ytutveckling, samt avgöra om det finns någon tektonisk eller vulkanisk aktivitet.

    NASA -bild av Venus transit genom solens ansikte, fångade 5 juni, 2012. Denna händelse sker i par med åtta års mellanrum som skiljs från varandra med 105 eller 121 år. Nästa transitering sker först 2117. NASA/Goddard

    Dessa uppdrag kan också lägga till bevis för en teori om att den venusiska ytan helt smälte och reformerades för 500 miljoner år sedan. Detta kom för att förklara avsaknaden av meteoritpåverkan på ytan, men än så länge har inga bevis hittats för ett vulkaniskt lavalager som skulle uppstå på grund av en sådan ytbehandling.

    Det är spännande att NASA har vänt sin planetariska uppfattning mot Venus. För alla spirande astronauter är jag rädd att chansen att skicka dit en människa snart inte finns. Men, den information som kan erhållas från jordens i stort sett bortglömda syster kommer att vara av mycket högt värde för att förstå vår värld.

    Ian Whittaker är universitetslektor i fysik vid Nottingham Trent University i Nottingham, England.

    Den här artikeln är publicerad igen från Konversationen under en Creative Commons -licens. Du kan hitta originalartikel här.

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com