Die Venus ist als Schwesterplanet der Erde bekannt. Es hat ungefähr die gleiche Größe und Masse wie die Erde, es ist unser nächster planetarischer Nachbar, und Venus und Erde sind zusammen aufgewachsen.
Wenn Sie mit etwas aufwachsen und es immer da war, halten Sie es für selbstverständlich. Als Spezies schauen wir gelegentlich zur Venus und sagen: „Huh. Schau dir die Venus an. “ Der Mars, exotische Exoplaneten in fernen Sonnensystemen und die seltsamen Gasriesen und ihre Monde in unserem eigenen Sonnensystem ziehen viel mehr Aufmerksamkeit auf sich.
Wenn eine entfernte Zivilisation unser Sonnensystem nach potenziell bewohnbaren Planeten nach denselben Kriterien durchsuchen würde, wäre Venus für sie eine Neuigkeit auf der Titelseite. Es liegt am Rande der bewohnbaren Zone und hat eine Atmosphäre. Aber wir wissen es besser. Die Venus ist eine höllische Welt, heiß genug, um Blei zu schmelzen, mit drückendem Luftdruck und saurem Regen, der vom Himmel fällt. Trotzdem birgt die Venus immer noch Geheimnisse, die wir enthüllen müssen.
Das Wichtigste unter diesen Geheimnissen ist: „Warum hat sich die Venus so anders entwickelt?
Die Bedingungen auf der Venus stellen besondere Herausforderungen. Die Geschichte der Venuserkundung ist übersät mit geschmolzenen sowjetischen Venera Landers. Orbitalsonden wie Pioneer 12 und Magellan hatten in letzter Zeit mehr Erfolg, aber die dichte Atmosphäre der Venus schränkt ihre Wirksamkeit immer noch ein. Fortschritte bei Materialien und insbesondere bei elektronischen Schaltkreisen, die der Hitze der Venus standhalten können, haben unsere Hoffnungen beflügelt, die Oberfläche der Venus genauer zu erkunden.
Auf dem vom Lunar and Planetary Institute (LPI) organisierten Planetary Science Vision 2050 Workshop 2017 untersuchte ein Team des Southwest Research Institute (SWRI) die Zukunft der Venuserkundung. Das Team wurde von James Cutts von JPL geführt.
Die Gruppe bestätigte mehrere übergreifende Fragen, die wir zu Venus haben:
- Wie können wir die atmosphärische Entstehung, Entwicklung und Klimageschichte verstehen?
- Wie können wir die Entwicklung der Oberfläche und des Innenraums bestimmen?
- Wie können wir die Art der Wechselwirkungen zwischen Innenraum und Oberfläche im Laufe der Zeit verstehen, einschließlich der Frage, ob jemals flüssiges Wasser vorhanden war?
Da es beim Vision 2050-Workshop um die nächsten 50 Jahre geht, haben Cutts und sein Team die Herausforderungen untersucht, die sich aus den einzigartigen Bedingungen der Venus ergeben, und wie sie kurz-, mittel- und langfristig Fragen beantworten können.
Zu den kurzfristigen Zielen für die Erforschung der Venus gehört eine verbesserte Fernerkundung von Orbitalsonden. Dies wird uns mehr über die Schwerkraft und Topographie der Venus erzählen. Verbesserte Radar- und Infrarotbilder füllen mehr Lücken aus. Das Team förderte auch die Idee einer dauerhaften Luftplattform, einer tiefen Sonde und eines Landers mit kurzer Dauer. Mehrere Sonden / Dropsondes sind ebenfalls Teil des Plans.
Dropsondes sind kleine Geräte, die in die Atmosphäre abgegeben werden, um Wind, Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu messen. Sie werden auf der Erde verwendet, um das Wetter und extreme Phänomene wie Hurrikane zu verstehen, und können auf der Venus denselben Zweck erfüllen.
Kurzfristig können auch Missionen, deren endgültiges Ziel nicht die Venus ist, Fragen beantworten. Vorbeiflüge mit Fahrzeugen wie Bepi-Colombo, Solar Probe Plus und den Solar Orbiter-Missionen können uns gute Informationen über ihren Weg zu Merkur bzw. zur Sonne geben. Diese Missionen werden 2018 starten.
Der Venus Express der ESO und der japanische Akatsuki (Venus Climate Orbiter) haben das Klima der Venus im Detail untersucht, insbesondere ihre Chemie und die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Oberfläche. Venus Express endete 2015, während Akatsuki noch da ist.
Die mittelfristigen Ziele sind ehrgeiziger. Dazu gehören ein Langzeitlander zur Untersuchung der geophysikalischen Eigenschaften der Venus, ein kurzzeitiger Tessera-Lander und zwei Ballons.
Der Tesserae-Lander landete in einem Gelände auf der Venus, das als Tesserae bekannt ist. Wir denken, dass Venus einmal flüssiges Wasser hatte. Der grundlegende Beweis dafür mag in den Tesserae-Regionen liegen, aber das Gelände ist extrem uneben. Ein Lander von kurzer Dauer, der in den Tesserae-Regionen landen und operieren könnte, würde uns helfen, die Frage nach dem flüssigen Wasser der Venus zu beantworten.
Dank der Weiterentwicklung der hitzebeständigen Elektronik wird mittelfristig ein Langzeitlander (Monate oder länger) realisierbarer. Im Idealfall kann jeder mobile Langzeitlander mehrere zehn bis hundert Kilometer zurücklegen, um eine regionale Stichprobe der Venusoberfläche zu erhalten. Nur so können an mehreren Standorten Geochemie- und Mineralogiemessungen durchgeführt werden.
Auf dem Mars sind die Lander solarbetrieben. Die dichte Atmosphäre der Venus macht dies unmöglich. Die gleiche dichte Atmosphäre, die Solarenergie verbietet, könnte jedoch eine andere Lösung bieten: einen Rover mit Segelantrieb. Altmodische Segelkraft könnte der Schlüssel sein, um sich auf der Oberfläche der Venus zu bewegen. Weil die Atmosphäre so dicht ist, wäre nur ein kleines Segel notwendig.
Bei den langfristigen Zielen von Cutts und seinem Team wird es wirklich interessant. Ein langlebiger Oberflächenrover ist immer noch auf der Liste oder möglicherweise ein oberflächennahes Fahrzeug wie ein Ballon. Auch dort gibt es ein langlebiges seismisches Netzwerk.
Ein seismisches Netzwerk würde wirklich beginnen, die Geheimnisse hinter dem geophysikalischen Leben der Venus zu enthüllen. Während ein Lander uns Schätzungen der seismischen Aktivität geben würde, wären sie grob im Vergleich zu dem, was ein Netzwerk von seismischen Sensoren über das Innenleben der Venus aussagen würde. Ein gründlicheres Verständnis der Bebenmechanismen und -orte würde die Theoretiker wirklich zum Brummen bringen. Aber es ist das Letzte auf der Liste, das das Endziel wäre. Eine Probe-Return-Mission.
Wir werden gut in In-situ-Messungen auf anderen Welten. Aber für die Venus und für alle anderen Welten, die wir besucht haben oder besuchen wollen, ist eine Probenrückgabe der heilige Gral. Die Apollo-Missionen brachten Hunderte Kilogramm Mondproben zurück. Andere Missionen zur Probenrückgabe wurden an Phobos, die gescheitert sind, und an Asteroiden mit unterschiedlichem Erfolg gesendet.
Eine Probe einer tiefen Analyse zu unterziehen, die nur in Labors hier auf der Erde durchgeführt werden kann, ist das Endspiel. Wir können Proben weiter analysieren, während wir neue Technologien entwickeln, mit denen wir sie untersuchen können. Die Wissenschaft ist schließlich iterativ.
Die Planetary Science Decadal Survey 2003 identifizierte die Bedeutung einer Probenrückführungsmission in die Atmosphäre der Venus. Ein Ballon würde in den Wolken schweben und eine aufsteigende Rakete würde eine gesammelte Probe zurück zur Erde werfen. Laut Cutts und seinem Team könnte diese Art von Probenrückgabemission als Sprungbrett für eine Oberflächenprobenmission dienen.
Eine Oberflächenprobe wäre wahrscheinlich der Höhepunkt der Leistung, wenn es darum geht, die Venus zu verstehen. Aber wie bei den meisten vorgeschlagenen Zielen für Venus müssen wir eine Weile warten.
Cutts und das Team erkennen an, dass die Technologie zur Erforschung der Venus im Fluss ist. Vor 2020 sind keine weiteren Missionen zur Venus geplant. Es gab Vorschläge für Dinge wie Segellander, aber wir sind noch nicht da. Wir entwickeln hitzebeständige Elektronik, aber bisher sind sie sehr einfach. Es gibt viel zu tun.
Andererseits können einige Dinge früher passieren. Es kann sich herausstellen, dass wir die seismische Aktivität der Venus von Sensoren im Ballon oder in der Umlaufbahn lernen können. Das Team sagt: "Aufgrund der starken mechanischen Kopplung zwischen Atmosphäre und Boden werden seismische Wellen in die Atmosphäre abgegeben, wo sie durch Infraschall auf einem Ballon oder durch Infrarot- oder Ultraviolettsignaturen aus der Umlaufbahn erfasst werden können." Das ist der dichten Atmosphäre der Venus zu verdanken. Dies bedeutet, dass das langfristige Ziel der seismischen Erfassung des Inneren der Venus auf das Kurz- oder Mittelfristige verschoben werden könnte.
Während die Arbeit an Nanosatelliten und Cubesats fortgesetzt wird, spielen sie bei Venus möglicherweise eine größere Rolle und verschieben die Zeitlinien. Die NASA möchte diese kleinen Satelliten bei jedem Start einbeziehen, bei dem einige Kilogramm Überkapazität vorhanden sind. Eine Gruppe dieser Nanosatelliten könnte viel einfacher und viel früher ein Netzwerk seismischer Sensoren bilden als ein etabliertes Netzwerk von Oberflächensensoren. Ein Netzwerk von Nanosatelliten könnte auch als Kommunikationsrelais für andere Missionen dienen.
Venus erzeugt heutzutage nicht viel Aufsehen. Die Entdeckung erdähnlicher Welten in fernen Sonnensystemen erzeugt Schlagzeilen nach Schlagzeilen. Und die immer beliebte Suche nach Leben konzentriert sich auf den Mars und die eisigen / unterirdischen Monde der Gasriesen unseres Sonnensystems. Aber Venus ist immer noch ein verlockendes Ziel, und das Verständnis der Evolution der Venus wird uns helfen zu verstehen, was wir in fernen Sonnensystemen sehen.
