Venus är känd som Earth's Sister Planet. Det är ungefär samma storlek och massa som Jorden, det är vår närmaste planetgranne, och Venus och Jorden växte upp tillsammans.
När du växer upp med något, och det har alltid varit där, tar du det för givet. Som art tittar vi ibland på Venus och går “Huh. Titta på Venus. ” Mars, exotiska exoplaneter i avlägsna solsystem och de konstiga gasjättarna och deras månar i vårt eget solsystem drar mycket mer av vår uppmärksamhet.
Om en avlägsen civilisation sökte i vårt solsystem för potentiellt bebodda planeter, med samma kriterier som vi gör, skulle Venus vara nyhetssidor för dem. Det är på kanten av den bebodda zonen och den har en atmosfär. Men vi vet bättre. Venus är en helveten värld, tillräckligt varm för att smälta bly, med krossande atmosfärstryck och surt regn som faller från himlen. Trots det har Venus fortfarande hemligheter som vi måste avslöja.
Huvud bland dessa hemligheter är: "Varför utvecklades Venus så annorlunda?
Förhållandena på Venus ger unika utmaningar. Venusutforskningens historia är full av smälta sovjetiska Venera Landers. Orbital sonder som Pioneer 12 och Magellan har haft mer framgång nyligen, men Venus täta atmosfär begränsar fortfarande deras effektivitet. Framsteg inom material, och speciellt inom elektroniska kretsar som tål Venus värme, har gett våra förhoppningar att utforska Venus yta mer detaljerat.
Vid planetary Science Vision 2050 Workshop 2017, som Lunar and Planetary Institute (LPI) satt på, undersökte ett team från Southwest Research Institute (SWRI) framtiden för utforskningen av Venus. Teamet leddes av James Cutts från JPL.
Gruppen erkände flera överväldigande frågor vi har om Venus:
- Hur kan vi förstå atmosfärisk bildning, evolution och klimathistoria?
- Hur kan vi bestämma utvecklingen av ytan och interiören?
- Hur kan vi förstå arten av interaktioner mellan ytan och atmosfären över tid, inklusive huruvida flytande vatten någonsin var närvarande?
Eftersom Vision 2050 Workshop handlar om de kommande 50 åren tittade Cutts och hans team på de utmaningar som Venus unika förhållanden ställde och hur de kunde svara på frågor på kort sikt, på lång sikt och på lång sikt.
Mål på nära håll för utforskningen av Venus inkluderar förbättrad fjärranalys från orbitalprober. Detta kommer att berätta mer om tyngdkraften och topografin i Venus. Förbättrad radaravbildning och infraröd avbildning fyller i fler tomma ämnen. Teamet främjade också idén om en hållbar flygplattform, en djup sond och en lander med kort varaktighet. Flera sonder / droppar är också en del av planen.
Dropsondes är små enheter som släpps ut i atmosfären för att mäta vind, temperatur och luftfuktighet. De används på jorden för att förstå vädret och extrema fenomen som orkaner och kan uppfylla samma syfte på Venus.
På kort sikt kan uppdrag vars slutliga destination inte är Venus också svara på frågor. Fly-bys med hantverk som Bepi-Colombo, Solar Probe Plus och Solar Orbiter-uppdragen kan ge oss god information om deras väg till Mercury respektive solen. Dessa uppdrag kommer att lanseras under 2018.
ESO: s Venus Express och Japans Akatsuki (Venus Climate Orbiter) har studerat Venus klimat i detalj, särskilt dess kemi och interaktioner mellan atmosfären och ytan. Venus Express slutade 2015, medan Akatsuki fortfarande är där.
Halvtidsmålen är mer ambitiösa. De inkluderar en långsiktig lander för att studera Venus geofysiska egenskaper, en kortvarig tessera-lander och två ballonger.
Tesserae-landaren skulle landa i en typ av terräng som finns på Venus känd som tesserae. Vi tror att Venus på en gång hade flytande vatten på sig. Det grundläggande beviset för detta kan ligga i tesserae-regionerna, men terrängen är extremt grov. En lander med kort varaktighet som kunde landa och driva i tesserae-regionerna skulle hjälpa oss att svara på Venus 'fråga om flytande vatten.
Tack vare den fortsatta utvecklingen av värmehård elektronik blir en långvarig lander (månader eller mer) mer genomförbar på medellång sikt. Helst skulle alla långsiktiga mobila landare kunna resa tiotals till hundratals kilometer för att få ett regionalt urval av Venus yta. Detta är det enda sättet att göra geokemiska och mineralogiska mätningar på flera platser.
På Mars är landarna solkraftsdrivna. Venus tjocka atmosfär gör det omöjligt. Men samma täta atmosfär som förbjuder solenergi kan erbjuda en annan lösning: en segeldriven rover. Gammeldags segelkraft kan hålla nyckeln till att flytta runt på ytan av Venus. Eftersom stämningen är så tät skulle bara ett litet segel behövas.
De långsiktiga målen från Cutts och hans team är där saker blir riktigt intressanta. En långlivad ytrover finns fortfarande på listan, eller eventuellt ett hantverk nära ytan som en ballong. Dessutom finns det ett långlivat seismiskt nätverk.
Ett seismiskt nätverk skulle verkligen börja avslöja hemligheterna bakom Venus geofysiska liv. Medan en lander skulle ge oss uppskattningar av seismisk aktivitet, skulle de vara råa jämfört med vad ett nätverk av seismiska sensorer skulle avslöja om Venus inre verk. En mer grundlig förståelse av skakningsmekanismer och platser skulle verkligen få teoretikerna att surras. Men det är den sista saken på listan som skulle vara slutmålet. Ett exempel på återvändande-uppdrag.
Vi blir bra på platsmätningar på andra världar. Men för Venus, och för alla andra världar som vi har besökt eller vill besöka, är ett exempel på återvändande den heliga gral. Apollo-uppdragen tog tillbaka hundratals kilo månprov. Andra prov-returuppdrag har skickats till Phobos, som misslyckades, och till asteroider, med olika grader av framgång.
Att utsätta ett prov på den typen av djup analys som bara kan göras på laboratorier här på jorden är slutspelet. Vi kan fortsätta analysera prover när vi utvecklar ny teknik för att undersöka dem med. Vetenskap är ju iterativ.
2003 års planetary Science Decadal Survey identifierade vikten av ett exempel på återvändandeuppdrag till Venus atmosfär. En ballong skulle flyta högt upp i molnen, och en stigande raket skulle lansera ett samlat prov tillbaka till jorden. Enligt Cutts och hans team kan denna typ av återvändande-uppdrag fungera som en springbrett till ett ytprovuppdrag.
Ett ytprov skulle sannolikt vara höjdpunkten för prestation när det gäller att förstå Venus. Men som de flesta av de föreslagna målen för Venus, måste vi vänta ett tag.
Cutts och teamet erkänner att tekniken för att möjliggöra utforskning av Venus är i rörelse. Inga fler uppdrag till Venus planeras före 2020. Det har funnits förslag på saker som segeldrivna landare, men vi är inte där ännu. Vi utvecklar värmebeständig elektronik, men hittills är de väldigt enkla. Det finns mycket arbete att göra.
Å andra sidan kan vissa saker hända förr. Det kan visa sig att vi kan lära oss om venusisk seismisk aktivitet från ballongburna eller omloppssensorer. Teamet säger att "På grund av en stark mekanisk koppling mellan atmosfären och marken lanseras seismiska vågor i atmosfären, där de kan upptäckas av infrasound på en ballong eller infraröda eller ultravioletta signaturer från omloppsbana." Det är tack vare Venus täta atmosfär. Det innebär att det långsiktiga målet med seismisk avkänning av det inre av Venus skulle kunna flyttas till kort sikt eller mitt sikt.
När arbetet med nanosatelliter och cubesats fortsätter kan de spela en större roll på Venus och skifta tidslinjerna. NASA vill inkludera dessa små satelliter vid varje lansering där det finns några kilogram överkapacitet. En grupp av dessa nanosatelliter kunde bilda ett nätverk av seismiska sensorer mycket lättare och mycket snabbare än ett etablerat nätverk av ytsensorer. Ett nätverk av nanosatelliter kan också fungera som ett kommunikationsrelä för andra uppdrag.
Venus genererar inte mycket surr i dag. Upptäckten av jordliknande världar i avlägsna solsystem genererar rubrik efter rubrik. Och den alltid populära sökningen efter livet är centrerad på Mars och de isiga / underjordiska månarna i vårt solsystem gasgiganter. Men Venus är fortfarande ett lockande mål, och att förstå Venus utveckling kommer att hjälpa oss att förstå vad vi ser i avlägsna solsystem.
