Även om jorden och Venus är lika i storlek och plats, de är väldigt olika världar idag. Medan jorden har oceaner av vatten och rikligt med liv, Venus är torr och häftigt ogästvänlig. Även om det är något närmare solen – cirka 70 procent av jordens avstånd – är Venus mycket varmare, med temperaturer på ytan som är tillräckligt höga för att smälta bly. Det brända landskapet skyms av moln av svavelsyra, och det kvävs av en tjock atmosfär av mestadels koldioxid vid över 90 gånger trycket av jordens, vilket gör att luften uppför sig mer som en vätska än en gas nära dess yta.

Dock, forskare tror att i en tidigare tid, Venus kan ha varit mer lik jorden, en värld med vattenhav som var potentiellt beboelig för livet, kanske i miljarder år. De antar att något orsakade en "skenande växthuseffekt" i Venus atmosfär, höjer temperaturen och förångar dess hav. NASA:s DAVINCI+ uppdrag är inställt på att utforska Venus för att avgöra om den var beboelig och förstå hur dessa liknande världar hamnade i så olika öden.

"Venus är en "Rosetta-sten" för att läsa rekordböckerna om klimatförändringar, utvecklingen av beboelighet, och vad händer när en planet förlorar en lång period av ythav, sa James Garvin, huvudutredare för DAVINCI+ vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Men Venus är "svår" eftersom varje ledtråd är gömd bakom ridån av en massiv ogenomskinlig atmosfär med ogästvänliga förhållanden för ytutforskning, så vi måste vara smarta och ta med våra bästa "vetenskapliga verktyg" till Venus på innovativa sätt med uppdrag som DAVINCI+. Det är därför vi döpte vårt uppdrag till "DAVINCI+" efter Leonardo da Vincis inspirerade och visionära renässanstänkande som gick utöver vetenskap för att ansluta till ingenjörskonst, teknologi, och till och med konst."

Den vetenskapliga effekten av DAVINCI+ kommer att nå även bortom solsystemet till Venusliknande planeter som kretsar kring andra stjärnor (exoplaneter), som förväntas vara vanliga och kommer att representera viktiga mål för NASA:s kommande rymdteleskop James Webb. Men dessa planeter kan vara svåra att tolka, speciellt om de är omslutna av tjocka Venusliknande moln.

"Venus är "exoplaneten i vår bakgård" som kan hjälpa oss att förstå dessa avlägsna analoga världar genom att tillhandahålla marksanning för att förbättra datormodellerna vi kommer att använda för att tolka exo-Venus-planeter, " sa Giada Arney, biträdande huvudutredare för DAVINCI+ vid NASA Goddard. "Men det finns så mycket om Venus som vi fortfarande inte förstår, och det är här DAVINCI+ kommer in. Spännande nog, om Venus var beboelig förr, vissa exo-Venus-planeter kan också vara beboeliga! Så DAVINCI+s undersökning av Venus evolution kan hjälpa oss att bättre förstå hur beboeliga världar är fördelade på andra håll i universum, och hur beboeliga planeter utvecklas över tiden i en allmän mening."

Uppdraget, Deep Atmosphere Venus Undersökning av ädelgaser, Kemi, och Imaging Plus, kommer att bestå av en rymdfarkost och en sond. Rymdfarkosten kommer att spåra molnens rörelser och kartlägga ytsammansättningen genom att mäta värmeutsläpp från Venus yta som flyr ut i rymden genom den massiva atmosfären. Sonden kommer att sjunka genom atmosfären, provtagning av dess kemi såväl som temperaturen, tryck, och vindar. Sonden kommer också att ta de första högupplösta bilderna av Alpha Regio, ett gammalt högland dubbelt så stort som Texas med karga berg, letar efter bevis för att tidigare skorpvatten påverkade ytmaterial.

Lanseringen är inriktad på FY2030 med två förbiflygningar av Venus före sondens nedstigning. Förbiflygningarna är den inledande fasen av fjärranalysuppdraget för att studera den atmosfäriska cirkulationen och kartlägga ytsammansättningen. Ungefär två år senare, sonden kommer att släppas för att genomföra sin undersökning av atmosfären under en nedstigning som kommer att pågå ungefär en timme innan landning vid Alpha Regio.

"Nästa steg i Venus-utforskningen kräver en kapabel instrumentnyttolast som kan använda moderna kapaciteter för att producera definitiva datauppsättningar som förändrar vår förståelse av vårt planetariska grannskap, sa Stephanie Getty, biträdande huvudutredare för DAVINCI+ vid NASA Goddard. "DAVINCI+ tar beprövad instrumentering till de mest innovativa vetenskapsproblemen på Venus idag, och vi är glada över att ta med en energisk vetenskapsgemenskap på vår resa när vi levererar kemikalien, geologiska, och atmosfäriska dynamikdatauppsättningar som kommer att generera nästa stora upptäckter – och nästa stora frågor – om Venus och Venus-liknande världar."

Sonden kommer att innehålla fyra instrument. Två av dem – Venus Mass Spectrometer (VMS) och Venus Tunable Laser Spectrometer (VTLS) – kommer att genomföra den första kompletta sammansättningsstudien av hela tvärsnittet av Venus atmosfäriska gaser, letar efter ledtrådar om hur, när, och varför Venus klimat kan ha förändrats så dramatiskt. Det tredje instrumentet, Venus Atmospheric Structure Investigation (VASI), kommer att mäta trycket, temperatur, och vindar från cirka 43,5 miles (70 kilometer) i höjd till ytan med 10 gånger högre upplösning (eller mer) än någon tidigare Venus-sond. Efter att sonden faller under det tjocka molnskiktet, instrumentet Venus Descent Imager (VenDI) kommer att ta hundratals nära-infraröda bilder av Alpha Regio-höglandet, som teamet kommer att använda för att göra kartor över topografi och komposition. Dessa bilder kommer att visa landskap som är unika för Venus med de höga upplösningarna som är typiska för landare (nära ytan).

Rymdfarkosten kommer att ha ett instrument, en svit med fyra kameror som heter VISOR (Venus Imaging System från Orbit for Reconnaissance). En kamera kommer att vara känslig för ultraviolett ljus för att spåra molnrörelser i atmosfären. Dessutom, en svit med tre kameror som är känsliga för nära-infrarött ljus kommer att kunna identifiera ytsammansättning på regionala skalor genom att analysera nära-infraröd värmeemission från ytan när rymdfarkosten befinner sig över nattsidan av Venus. Eftersom bergets sammansättning kan påverkas av vatten, dessa bilder kommer att ge ledtrådar till hur forntida hav kan ha format Venus skorpa. Kamerasviten kommer att tillhandahålla de första kompositionskartorna över Ishtar Terra, den höga latitud "kontinenten" på Venus med en räckvidd på upp till 6,8 miles (11 kilometer). Ishtar kan vara den sista manifestationen av en sorts plattektonik på Venus som stängdes av när haven försvann för ungefär en miljard år sedan.

NASA Goddard är huvudutredarinstitutionen och kommer att utföra projektledning för uppdraget, samt projektsystemteknik för att utveckla sondflygsystemet. Goddard kommer att bygga VMS-instrumentet i samarbete med University of Michigan, och VASI-instrumentets sensorsystem. Goddard leder också projektets vetenskapliga supportteam.

Stora partners är Lockheed Martin, Denver, Colorado, vem kommer att bygga aeroshell och backshell (ingångs- och nedstigningssystemet) för att bära sonden in i atmosfären och tillhandahålla fallskärmarna för att placera den i rätt nedstigningsbana, såväl som sondbärarens rymdfarkost, förbi telekomsystemet för sonden, vetenskapsplattformen för förbi för kamerasviten VISOR, och bäraren/omloppsfarkosten. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland kommer att tillhandahålla tvåvägs Frontier-radion som uppdraget kommer att använda för kommunikation mellan sonden och rymdfarkosten, samt vetenskapligt ledarskap av VASI-elementet. NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, kommer att tillhandahålla VTLS-instrumentet. Malin Space Science Systems, San Diego, Kalifornien, kommer att tillhandahålla kamerorna inklusive VenDI-nedstigningskameran och orbital/flyby VISOR-sviten. NASA:s Langley Research Center, Hampton, Virginia, kommer att tillhandahålla stöd för instegssystem och NASA:s Ames Research Center vid Moffett Federal Airfield i Kaliforniens Silicon Valley kommer att samarbeta om termiskt skyddssystem och mätsystem för ingångssystem. KinetX, Inc., Tempe, Arizona, kommer att stödja flygdynamik och banautveckling med Goddard och Lockheed Martin.

Upptäckar-program-klassuppdrag som DAVINCI+ kompletterar NASA:s större "flaggskepp" planetariska vetenskapsutforskningar, med målet att uppnå enastående resultat genom att lansera fler mindre uppdrag med färre resurser och kortare utvecklingstider. De hanteras för NASA:s Planetary Science Division av Planetary Missions Program Office vid Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama. Uppdragen är designade och leds av en huvudutredare, som sammanställer ett team av forskare och ingenjörer för att ta itu med viktiga vetenskapliga frågor om solsystemet.