Noi discuții despre Venera-D

Discuțiile dintre NASA și Roscosmos privind participarea la o misiune comună spre Venus au fost întrerupte în 2014, după intervenția Rusiei în Crimeea, dar acestea au fost reluate de curând. În urma noilor runde de negocieri, NASA a declarat că va iniția un studiu de impact, pentru a stabili dacă o astfel de misiune robotică spre Venus se încadrează în posibilitățile și obiectivele actuale ale agenției spațiale americane.

După ce sonda europeană Venus Express și-a terminat misiunea la începutul acestui an, în prezent nu mai avem nici o sondă în jurul planetei Venus și nici un alt plan pentru o nouă misiune în următoarea perioadă, după ce între 1961 și 1984 Uniunea Sovietică a avut un amplu program de studiu al planetei Venus. Atunci, mai multe misiuni complexe au schimbat modul în care ne raportăm la planeta vecină, după o serie de survoluri, sateliți sau chiar sonde care au ajuns pe suprafața acesteia. Aici condițiile sunt vitrege și aparatura electronică nu poate funcționa mai mult de câteva ore, fără o creștere exponențială a costurilor: nu doar temperatura de peste 400 de grade este un obstacol, dar și presiunea de 90 de atmosfere sau norii corozivi prin care o sondă trebuie să treacă pentru a ajunge pe suprafață.

Revenind la Venera-D, viitoarea misiune va conține cel puțin un satelit al lui Venus și un lander, dar se studiază posibilitatea de a include în această misiune și un balon, care ar urma să fie lansat în atmosfera venusiană și care, pentru câteva zile, să studieze curenții de aer și compoziția spectrală a acestora. Inițial, conform planului inițial al părții ruse, landerul urma să petreacă mai multe zile pe suprafața planetei, dar costurile în acest caz ar fi urcat prea mult, așa că perioada de viață estimată a fost redusă la câteva ore. Implicarea agenției spațiale americane în proiect va coborî costurile misiunii din perspectiva rusă și va deschide noi oportunități pentru încărcătura științifică de la bordul sondei și a satelitului venusian. Primele discuții despre Venera-D au avut loc încă din 2003, iar data lansării a fost mereu amânată și complexitatea ei redusă, din rațiuni financiare.

Venera-D va fi lansată cel mai devreme abia în 2025, folosind o rachetă Proton sau noua rachetă Angara, iar dacă NASA va lua sau nu parte în această misiune vom afla în toamna anului viitor.

tumblr_n9ys89meZv1rdy7odo1_1280
Suprafața planetei Venus, văzută de sonda Venera 13 în 1982

Sonde ocupate

Cassini tocmai a efectuat, în 18 iunie, al 102-lea survol al lui Titan, unul din sateliții lui Saturn (cel mai mare dintre cei 62 pe care îi are gigantul gazos).  În timpul zborului, atmosfera lui Titan a fost investigată prin unde radio, căutându-se variații sezoniere ale acesteia, dar li informații cu privire la curenții de aer sau structura ionosferei lui Titan. Tot cu această ocazie,folosind aceleași unde radio, au fost obținute informații suplimentare despre lacurile de pe Titan, formate din hidrocarburi lichide (etan și metan). Cassini este o probă lansată în 1997 și aflată pe orbita lui Saturn din 2004.

Venus Express se apropie de finalul misiunii sale, pregătindu-se pentru o întâlnire violentă cu atmosfera venusiană, în primele zile ale lunii iulie. Lansată în noiembrie 2005, sonda ajuns pe orbita planetei noastre vecine după 6 luni, în aprilie 2006,  însă acum, după 8 ani de funcționare continuă, rezervele de combustibil necesare păstrării unei orbite stabile se apropie de final. Din acest motiv, inginerii de la sol o pregătesc pe Venus Express pentru ultimele orbite, care se vor termina prin dezintegrarea sondei în atmosferă. Pentru acest lucru, orbita sondei a fost deja redusă, permițându-i acesteia să ia contact (limitat, la început) cu atmosfera planetei, care o va frâna din ce în ce mai mult, cu fiecare orbită efectuată. În tot acest tip, unele din instrumentele științifice de la bord vor continua să facă măsurări și să transmită datele acestora spre Pământ.

Rosetta continuă să se apropie de ținta sa, cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. După manevre precise de frândare, Rosetta se află în prezent la puțin peste 100.000 de kilometri de cometă și continuă să se apropie de aceasta cu 100 m/s. Chiar și de la această distanță poate înregistra deja date cu privire la activitatea cometei. Spre exemplu, sonda poate măsura deja particule de plasmă sau dioxidul de carbon din coada cometei, care oferă indicii despre ce s-ar putea găsi în nucleul cometei, dar și despre schimbările care au loc o dată cu modificare distanței față de Soare. În același timp Rosetta înregistrează modul în care coada cometei interacționează cu vântul solar. Întâlnirea cu 67P/Churyumov-Gerasimenko este programată pentru 6 august.

Hubble a început să caute o posibilă țintă pentru sonda New Horizons. Aceasta va ajunge să survoleze planetoidul Pluto în iulie 2015, după care se va îndrepta spre unul din obiectele din centura Kuiper, o aglomerare de obiecte înghețate rămase în aceiași stare de la formarea sistemului solar, de acum 4.6 miliarde de ani. Până să treacă de Pluto, New Horizons va trebui să se ferească de potențialele corpuri care gravitează în jurul lui Pluto, pentru că de la lansarea sondei și până astăzi, astronomii au descoperit că Pluto este de fapt un mini-sistem planetar, având nu mai puțin de 5 sateliți. New Horizons a fost lansată în 2006, iar Kerberos și Styx, doi dintre sateliți, au fost descoperiți în 2011, respectiv 2012, iar acum există temerea ca în jurul lui Pluto există obiecte de mici dimensiuni care ar putea pune în pericol sonda new Horizons, care are o viteză de aproape 60 000 km/h.

Luceafărul de dimineață

Venus ne-a fascinat de la începuturile istoriei și continuă să o facă. Cunoaștem încă puține lucruri despre planeta care ne este aproape soră, același diametru, dar pe Venus o zi este mai lungă decât un an, iar Soarele răsare de la apus și apune la răsărit. O planetă înconjurată mereu de nori grei și toxici, dar care strălucește pe boltă mai puternic decât orice alt astru, cu excepția Soarelui și a Lunii, tocmai pentru că este atât de aproape de Pământ. Privită printr-un telescop, Venus ne va apărea asemănătoare cu Luna, având periodic faze, întocmai precum satelitul nostru natural, observat de pe Pământ. Asociată cu zeitățile feminine ale frumuseții, puțin știau anticii despre norii și ploile de acid sulfuric care înconjoară planeta și o fac atât de innacesibilă ochilor și instrumentelor noastre. Să vedem în continuare câteva detalii despre Luceafăr, dintr-un articol mai vechi, scos de la naftalină.

url

Structura planetei Venus

Venus este formată din nucleu, magmă și manta, asemănătoare, la acest capitol, cu Pământul. Nucleul lui Venus este probabil bogat în Fe, rocile sunt bazaltice, granitice, mafice și alcaline. Siliciul se găsesște în canități mari iar pe suprafața planetei au fost observați vulcani de câțiva kilometrii în diametru. Argumente pentru vulcanismul de tip bazaltic ar putea fi faptul că lava este fluidă, cu puțin conținut în siliciu, care ar forma domurile observate pe suprafața planetei. Pe de altă parte, înălțimile mari nu pot fi explicate folosind teoria vulcanismului bazaltic. Domurile vulcanice, formațiunile de tip “clătită” (pancake) sunt argumente pentru un vulcanism felsic. Cauza acestor formațiuni ar putea fi acumulări de gaze sub suprafață, care după un anumit prag de presiune ies la suprafață, antrenând și material din manta. Mantaua Pământului este asemănătoare cu cea a lui Venus, dar analizată însă în detaliu, se pot detecta diferențe importante. Spre deosebire de Pământ, pe Venus există o cuplare mai directă dintre manta și supafață, astfel încât efectul mantalei asupra suprafaței este mult mai direct. Suprafața lui Venus este lipsită de cratere evidente, ceea ce denotă o suprafață tânără, în permanentă schimbare. Probabil actuala suprafață a fost formată numai în ultima 10-15% parte a vieții planetei. De aceea, caracteristicile geologice nu se conservă la supafața lui Venus, dar rocile păstrează informații despre trecutul planetei.

Formațiunile de pe suprafața lui Venus sunt câmpiile (probabil fundul vechilor oceane), tessera (formațiuni specifice lui Venus, care nu au fost întâlnite pe alte planete) și munții. Tessera sunt alcătuite din materiale deformate provenite din câmpii, probabil au evoluat din câmpii de lavă, dar trebuie reținut că acestea nu sunt câmpii și nu toate acestea sunt identice și ne pot furniza informații despre prima 80% perioada din viața planetei Venus. Este posibil ca printre materialele constituente să fie și fragmente din suprafața primordială a planetei. În prezent, vulcanismul există pe aceste tessera. Aceste formațiuni sunt de un mare interes științific. Este foarte posibil ca în trecut să fi existat oceane cu apă lichidă pe suprafața lui Venus. Cristalele de ZrSiO4 ne poate spune multe despre apa lichidă de pe Venus. Vechile landere de pe suprafața lui Venus nu funcționau mai mult de câteva ore, deoarece temperatura mare din mediul ambient pătrundea prin stratul protector al sondei și afecta până la distrugere componentele electronice. Baloanele care au fost proiectate să plutească în atmosfera venusiană au fost acoperite cu teflon, pentru protecţie termică și chimică la coborârea prin atmosfera extrem de acidă.

Atmosfera planetei Venus

Atmosfera lui Venus conţine 96.5% CO2 și are la suprafață o presiune de 90-95 bar. Azotul (N2) se află într-o proporţie de 3.5%. Gazele cu efect de seră care se pot găsi în atmosfera lui Venus sunt apa, acidul sulfuric, clorhidric sau fluorhidric, iar norii sunt formaţi din suflaţi, apă şi acid sulfuric. Gaze nobile, precum neonul, argonul, xenonul sau krypton pot de asemenea fi găsite în atmosfera venusiană. Apa contribuie într-o proporţie destul de mare la efectul de seră din cauza faptului că este prezentă sub formă de vapori. Spre deosebire de Pământ, unde căldura de la Soare este în mare parte absorbită pe suprafaţa planetei, pe Venus căldura primită de la Soare este absorbită în stratul de nori din atmosferă, ceea ce crează o zonă de instabilitate accentuată. Sub plafonul de nori, precum şi în partea ei superioară, atmosfera venusiană este stabilă.

Norii de pe Venus nu sunt extrem de denși, astfel încât probabil permit o vizibilitate de până la 1 km. Probabil există și ploaie pe Venus, dar apa și în formă lichidă nu ajunge pe suprafața planetei, ea evaporându-se în atmosferă (la o înălţime de 50 km) și trecând astfel din nou în stare de vapori. În jur de 60 km, pH-ul norilor este variază între -2.7 și -1.7. Densitatea atmosferei este destul de mare, apoximativ o zecime (1/10) din densitatea apei.

Izotopul argon-40 se găsesște într-o abundență de 4 ori mai mică decât pe Pământ. Acest lucru probabil se datorează provenienței izotopului din descompunerea radioactivă a potasiului-40 din crusta planetei. Ori izotopul potasiu-40 se află într-o cantitate de 4 ori mai mică pe Venus decât pe Pământ, ori Venus este încă o planetă activă din acest punct de vedere și nu tot potasiul-40 din crustă s-a descompus în argon-40, acest proces fiind și în acest moment în desfăşurare. În crustă, izotopul radioactiv potasiu-40 este o importantă sursă de căldură. Conţinutul de potasiu în planete scade pe măsură ce distanţa de Soare creşte. Deşi cantitatea totală de potasiu din Venus este redusă, există totuşi tipuri de roci bogate în potasiu pe suprafaţa lui Venus.

Momentan nu se știe dacă au existat sau nu oceane în trecutul lui Venus, cât de mult de spune efectul de seră din acest moment despre schimbările climatice și dacă puteam cumva face legătura între schimbările climatice de pe Venus din trecut cu cele de pe Pământ. Izotopii de oxigen şi crom sunt diferiţi de la un corp al sistemului solar la altul. Formaţiunile mai noi au o semnătură radar mai clară, ceea ce pe harțile furnizate de probe dotate cu radar pe care le avem momentan, acestea apar mai clar decât formaţiunile mai vechi, care au un contrast mai slab, probabil din cauza prafului depus pe aceste roci.

Misiune spre Venus

Misiunile NASA pentru studiul Sistemului Solar sunt de trei tipuri, în funcţie de amploare și de bugetul alocat:
Discovery, cu un buget de aproximativ 500 milioane USD, misiuni care includ Messenger (Mercur), Pathfinder (Marte), Lunar Prospector (Lună), Deep Impact, Stardust, Dawn, Genesis (vânt solar), Kepler (detecție de planete asemănătoare cu Pământul);
New Frontiers, au un buget de până la un miliard de USD şi cuprind următoarele misiuni prezente sau viitoare: New Horizons (Pluto, Kuiper), Juno (Jupiter), misiuni spre Lună sau Venus fly-by;
Flagship Missions, misiuni de prim rang, cu un buget de câteva (2-5) miliarde USD, care nu mai pot fi finanţate prin New Frontiers. Cassini-Huygens este un exemplu. Europa Explorer și Venus Mobile Explorer sunt proiecte de Flagship Missions.

Se prevede realizarea unei misiuni de tip Flagship spre Venus, undeva între 2020-2025. Decizia pentru această misiune va fi luată de NASA, pe baza raportului alcătuit după concluziile stabilite în cadrul întâlnirilor VEXAG. Acest grup va propune obiectivele misiunii și modul de realizare a acestora. Costurile acestei misiuni vor fi undeva în jurul valorii de 3-4 miliarde de USD iar primele estimări sugerează că bugetul nu va fi depăşit. Statele Unite au un handicap în ceea ce priveşte explorarea planetei vecine, atât de asemănătoare, dar în acelaşi timp, atât de diferite de Pământ. Dacă în anii ‘60 sovieticii lansau regulat misiuni spre Venus, ajungând să trimită primele imagini de pe suprafaţa planetei, în prezent Agenţia Spaţială Europeană menţine viu interesul pentru Venus, sonda Venus Express fiind momentan pe orbită, unde se va întâlni în curând cu o sondă japoneză, Planet-C, care va fi lansată în cursul anului 2010. Explorarea planetei Venus este extrem de dificilă, datorită norilor groşi care înconjoară întreaga planetă. Singurele detalii despre suprafaţa acesteia le avem din misiunile sovietice şi de la datele radar înregistrate de pe orbită sau din zboruri de survolare americane sau ruseşti (sovietice). Venus planeta vecină cu noi, este a doua planetă de la Soare după Mercur, are un diametru apropiat de diametrul Pământului (95% din acesta). Astfel, cele două planete au avut un start aproape identic al formarea sistemului solar, dar în timp ce Pământul este acoperit de apă şi vegetaţie, Venus este probabil cea mai bună descriere pentru iad: temperaturi şi presiuni extreme, atmosferă acidă, cu nori de acid sulfuric.

Momentan, există trei mari punte de interes pentru o misiune ştiinţifică pe Venus:
• Originea și evoluția lui Venus;
• Venus ca planetă: care sunt procesele care au acţionat și care acţionează pe
suprafaţa sa (procesele geologice venusiene nu sunt încă bine înţelese);
• Ce ne poate spune Venus despre viitorul Pământului? (Efectul de seră avansat de pe Venus ne poate oferi indicii despre viitorul proceselor din atmosfera Pământului).

Misiunea (fără echipaj uman) va consta dintr-o sondă plasată pe orbita lui Venus și două vehicule care vor conține câte un lander și câte un balon. Landerele vor opera de pe suprafaţa planetei iar baloanele vor pluti în atmosfera densă acesteia. Două lansări vor fi necesare (folosind rachete Atlas V, două lansări Atlas V fiind mult mai ieftine decât o lansare Ares V, care probabil va fi disponibilă până în 2020). Prima sondă ajunsă în vecinătatea lui Venus va fi orbiterul, cu 3.5 luni în avans față de cele două landere și baloane atmosferice. Orbiterul va funcţiona ca un releu de comunicaţii între instrumentele din atmosfera și de pe suprafaţa planetei și Pământ. Landerele vor parcurge 1 ora prin atmosfera lui Venus și probabil 5 ore pe suprafaţa sa. În tot acest timp, vor efectua măsurători și vor transmite date spre Pământ, folosind sonda aflată pe orbită. Baloanele vor funcţiona probabil aproximativ 5 luni în atmosfera venusiană, la o altitudine de 55 km. După ce instrumentele din atmosferă şi de pe suprafaţa planetei nu vor mai funcţiona, sonda de pe orbită va începe să facă măsurători, care probabil vor dura 2 ani.

Probleme pentru Venus Express

Ultima furtună solară are efecte dintre cele mai neplăcute pentru Agenția Spațială Europeană: sonda Venus Express, aflată pe orbita lui Venus din 2006, se pare că a fost afectată destul de sever.

Sistemul de la bord, folosit pentru poziționarea precisă a sondei, a fost avariat. Deși Venus Express poate folosi și un set de roți volante pentru determinarea orientării în spațiu, în timp, erorile acumulate de către acest sistem intern vor face imposibilă orientarea corectă a sondei către Venus pentru a culege date sau către Pământ, pentru a comunica cu acesta. Unele sonde pot fotografia cerul și se pot reorienta după poziția stelelor, însă Venus Express nu are la bord o astfel o cameră foto cu rezoluție suficientă pentru astfel de observații.

ESA a precizat că nu este vorba despre o defecțiune nouă, astfel de avarii ale senzorilor responsabili cu orientarea au mai avut în trecut, însă și-au revenit de fiecare dată la mai puțin de 32 de ore. De această dată însă, defecțiunea durează de peste 40 de ore.

Update: Venus Express și-a revenit! A fost din fericire vorba despre o nouă defecțiune temporară.

Venus Express, pe orbită

Viitorul sondei Akatsuki

După ce sonda japoneză Akatsuki a ratat inserția pe orbita lui Venus din pricina unei valve defecte, în prezent se discută două variante pentru folosirea sondei în viitor, având în vedere că în afară de defecțiunea motorului principal, restul sistemelor de la bordul sondei funcționează normal.

Inginerii japonezi studiază posibilitatea alterării orbitei lui Akatsuki pentru interceptarea a doi asteroizi care se află în vecinătatea lui Venus. Dacă asteroizii dintre Marte și Jupiter au mai fost analizați, nici  o sondă nu a ajuns să survoleze asteroizi mai apropiați de Soare, aflați în vecinătatea planetei Venus. Survolul acestora ar aduce noi date prețioase despre formarea acestora și despre evoluția sistemului nostru solar. Având în vedere că motorul lui Akatsuki mai funcționează doar la 70% din puterea nominală inițială, combustibilul s-ar putea să nu mai fie suficient pentru o nouă încercare de orbitare a planetei Venus în 2016. În plus, până atunci, majoritatea instrumentelor de la bord vor depăși perioada pentru care au fost proiectate, ceea ce înseamnă că în 2016, chiar dacă s-ar plasa pe o orbită corectă în jurul destinației sale inițiale, Akatskuki nu ar mai putea analiza planeta vecină așa cum se plănuise inițial.

O altă variantă luată în considerare pentru Akatsuki este executarea impulsuri scurte folosind motorul avariat pentru a frâna gradual sonda, permițându-i astfel o inserție orbitală în 2015, cu un an mai devreme decât a fost prevăzut inițial.

În ambele cazuri se caută maximizarea potențialului științific oferit de instrumentele perfect funcționale de la bord. Probabil în lunile următoare se va lua o decizie cu privirea la viitorul nefericitei sonde japoneze.