Tittelbildet:
Konseptillustrasjon av ESAs EnVision, med Jorden og Venus i bakgrunnen. I størrelse er de to planetene svært like (men ikke helt like, som vist her), radiusen til Venus er 95% av Jordens. Men klimaet har altså utviklet seg totalt forskjellig, noe som er blant de tingene de tre omtalte romsondene EnVision, DaVinci+ og VERITAS vil prøve avdekke årsaken til. (NASA/JAXA/ISAS/DARTS/Damia Buoic/VR2Planets)
eRomfart 2021-022, Norsk Astronautisk Forening, 12.06.2021
Artikkelen er en nyhetsnotis opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
NASA og ESA tilbake til Venus
Av Øyvind Guldbrandsen
I løpet av en ukes tid nå i juni 2021 har NASA og ESA annonsert vedtak om å bygge og skyte opp til sammen tre Venus-sonder. Prosjektene inkluderer tre banesonder og én atmosfærekapsel.
Den 2. juni offentliggjorde NASAs nye administrator Bill Nelson at NASA hadde valgt de to romsondene VERITAS og DaVinci+ som romsonde nr. 15 og 16 i NASAs Discovery-program. Dette da på bekostning av de to andre foreslåtte prosjektene, Io-sonden IVO og Triton-sonden Trident. I en ikke-relatert kunngjøring 10. juni opplyste ESA at sonden EnVision er valgt som det femte prosjektet i ESAs Cosmic Vision-program. Selv om den overfladiske gjennomgangen vi her gjør av prosjektene tyder på en del overlapping, fremholder ESA og NASA at de tre prosjektene skal utfylle fremfor overlappe hverandre.
Hver av de tre prosjektene omfatter én kretsløpsonde. DaVinci+ skal i tillegg ha med seg en atmosfærekapsel, som skal ta hundrevis av bilder av overflaten på vei ned. VERITAS og EnVision skal blant annet ha med seg hvert sitt radarinstrument, som skal gi bedre radarbilder av overflaten enn man har i dag. Venus er dekket av et tykt skylag som gjør det umulig å se overflaten fra rommet i synlig lys.
Selv om alle sondene vil være forholdsvis moderate hva pris og kompleksitet angår, og allerede har vært under utredning i flere år, vil man bruke relativt god tid på å skru dem sammen . Man tar sikte på å skyte opp de amerikanske sondene i 2028-30, og den europeiske tidlig på 2030-tallet.
Venus fotografert i ultrafiolett lys fra den japanske banesonden Akatsuki. (JAXA/ISAS/Akatsuki prosjekt team)
VENUS
Venus er den planeten som kommer nærmest Jorden, og er med en radius på 95 prosent av Jordens også den i Solsystemet som er mest lik Jorden i størrelse. Men betydelig færre romsonder blitt sendt til Venus enn til Mars de siste par-tre tiårene. Årsaken er de særdeles ugjestmilde forholdene på Venus, som har en giftig atmosfære med et trykk ved overflaten på rundt 95 jordiske atmosfærer, og temperatur i størrelsesorden 450 grader Celsius, nok til å smelte bly. Når man har blitt bortskjemt med å operere roboter i årevis på Mars-overflaten, blir det mindre attraktivt å sende noe kanskje like kostbart til Venus, hvor den neppe kan forventes å vare mer enn 1-2 timer. Det er også langt vanskeligere å se for seg at romsondene skal følges opp av fremtidige, bemannede ferder til overflaten av Venus enn til Mars.
Men nettopp årsaken til at klimaet på Venus kunne utvikle seg så radikalt forskjellig som på Jorden, er blant de viktigste spørsmålene de valgte sondene skal bidra til å gi svar på. Målinger fra tidligere sonder, blant annet av forholdet mellom vanlig hydrogen og hydrogenisotopen deuterium, tyder på at Venus tidlig i Solsystemets tidlige historie trolig var en fuktig verden, antakelig dekket av store havområder, som nå for lengst har fordampet. Venus kan ha vært den første planeten i Solsystemet hvor forholdene lå til rette for at liv kunne utvikle seg.
Om det faktisk utviklet seg liv der vil imidlertid forbli spekulasjoner. Registrering av fosfin i Venus-atmosfæren, som skapte en del overskrifter i fjor, siden dette potensielt kunne være spor av primitivt liv som hadde overlevd oppe i Venus' skylag, er senere antatt å mest sannsynlig skyldes feiltolking av observasjonsdata (eRomfart 2020-048).
Forskerne vil i tillegg søke svar på hvorfor også Venus' geologiske historie er så forskjellig fra Jordens. Man håper at mer kunnskap om Venus ikke bare vil fortelle mer om Solsystemet historie, men også gi bedre grunnlag for å tolke data om exoplaneter (planeter rundt andre stjerner), som det stadig oppdages flere av. Dersom det en gang har vært gunstige forhold for liv på Venus, betyr det at det kan være liv på Venus-lignende exoplaneter i dag.
Den én meter store kapselen fra DaVinci+ nærmer seg høylandsområdet den skal treffe på Venus. Kapselen vil bremses opp av et varmeskjold og en fallskjerm, men de siste kilometrene vil foregå i fritt fall. (NASA/Goddard Space Flight Center/CI Labs/Michael Lentz)
DAVINVCI+
DaVinci+ (eventuelt DAVINCI+) er et akronym for Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry and Imaging. Pluss-tegnet angir at prosjektet er videreutviklet i forhold til sist det ble foreslått til Discovery-programmet. Da valgte NASA i stedet astreoidesondene Lucy og Psyche.
DaVinci+ skal bestå av en moder-/banesonde og en atmosfærekapsel. Modersonden skal passere Venus tre ganger, og gå inn i kretsløp ved det fjerde møtet. Atmosfærekapselen skal frakobles ved den tredje passeringen.
Kapselen skal siktes inn mot Alpha Regio, et av Venus' gamle høylandsområder, også kjent som «tesserae». Dette kan sammenlignes med et kontinent på Jorden, og antyder at Venus kan ha eller har hatt platetektonikk (kontinentaldrift).
Kapselen skal gjøre detaljerte målinger av atmosfæren under den timeslange nedfarten, samt ta hundrevis av bilder av overflaten etter å ha kommet under skylaget. Den vil mest sannsynlig ikke overleve landingen. Det finnes en liten håndfull fotografier fra Venus tatt av sovjetiske sonder etter at disse landet, sist med Venera 13 og 14 i 1983, men ingen tatt fra større høyder. Bildene fra kapselen til DaVinci+ skal kunne settes sammen til 3D-modeller av landskapet. Man håper disse vil bidra til å få avklart om det fortatt er tektonisk aktivitet på Venus.
Modersonden vil ha et sett kameraer som skal observere skylaget og kunne bestemme bergarter på overflaten.
VERITAS vil ha flere instrumenter, deriblant radarer som skal se gjennom Venus' tette skydekke. (NASA/JPL-Caltech)
VERITAS
VERITAS er en forkortelse for Venus Emissivity, Radio science, InSAR, Topography, And Spectroscopy. Sonden skal fra kretsløp benytte en SAR-radar til å kartlegge nesten hele overflaten i 3D, dvs. lage et topografisk kart (kart over høydevariasjoner i terrenget.)
Radarmålinger som skal gjøres over flere passeringer av samme områder vil muliggjøre interferometriske observasjoner, som vil kunne avdekke bevegelser på overflaten på centimeternivå. Man håper at observasjonene vil bidra til å avgjøre om Venus har platetektonikk og aktiv vulkanisme.
VERTIAS vil også ha en undergrunnsradar, samt spektrografer som vil typebestemme bergarter og avdekke om vanndamp eventuelt slipper ut av de vulkanene som måtte finnes der.
Romsonden EnVision (Illustrasjon: ESA/VR2Planets/DamiaBouic)
ENVISION
Også EnVision skal foreta detaljerte atmosfæreobservasjoner og radarkartlegging av overflaten fra kretsløp. Ved å sammenligne med det som da vil være 40 år gamle Magellan-data, vil man kunne se eventuelle endringer som har skjedd på overflaten siden da. EnVision vil også ha en undergrunnsradar som skal se ned til 1 km under overflaten og en pakke spektrometre som vil avdekke sporgasser, overflatens sammensetning og askeskyer som kommer opp fra eventuelle aktive vulkaner.
EnVision er ESAs andre Venus-sonde, og det femte prosjektet i romorganisasjonens Cosmic Vision-program av middels store prosjekter.
NASA samarbeider med ESA om prosjektet, og leverer radaren, kalt VenSAR. Oppskytingen skal skje med en Ariane 6, tidligst i 2031. Ferden til Venus vil ta 15 måneder, etterfulgt av 16 måneder med aerobraking for å gjøre banen mer sirkulær, med en høyde på 220x540 km.
DISCOVERY
VERITAS og DaVinci+ tilhører som nevnt NASAs Discovery-program, som er en serie relativt rimelige romsonder, for tiden med kostnadstak på 500 millioner dollar hver, ikke medregnet oppskytingen. Programmet omfatter også enkelte instrumenter på andre romfartøy. NASA sender med noen få års mellomrom ut forespørsler til forskningsinstitusjoner om forslag til prosjekter, som så går gjennom en utvelgelsesprosess. I 2020 valgte NASA ut fire finalister i denne runden, som var den niende siden starten i 1992. De fire forslagene fikk NASA-midler for å studeres nærmere. De to andre forslagene var en sonde til Jupiter-månen Io og en til Neptun-månen Triton. Vi hadde en omtale av de fire finalistene i eRomfart 2020-014. Tiden vil vise om taperne vil relanseres i senere runder.
Voyager-sondene påviste i sin tid til dels omfattende geologisk aktivitet, i form av aktive vulkaner og geysirer, på både Io og Triton. Hvorvidt det er aktiv vulkanisme på Venus vet man ikke. Observasjoner fra blant annet Venus Express, ESAs hittil eneste Venus-sonde, antyder at det kan være tilfelle. Dette er blant tingene man vil prøve å få avklart med den nye trioen. Venus Express kretset rundt planeten fra 2006 til 2015, etter oppskyting med en russisk Sojuz-rakett i 2005, og foretok primært observasjoner av atmosfæren.
Mange vil nok mene at Io og Triton er mer eksotiske mål enn Venus, som på den annen side har blitt forbigått gang på gang de siste par tiårene når nye prosjekter har blitt valgt.
To år med radarobservasjoner fra Magellan er satt sammen til dette globale bildet av overflaten til Venus. De lyseste områdene er de mest ruglete, for det meste høylandsområder. (NASA/JPL-Caltech)
LEGNGE SIDEN SIST
Det har ikke vært mangel på foreslåtte Venus-sonder gjennom årene, men NASA har ikke skutt opp noen siden 1989, da Magellan ble brakt opp i rommet med romfergen Atlantis på STS-30, og deretter sendt videre til Venus med et IUS-trinn. Fra 1990 til 1992 kartla Magellan praktisk talt hele Venus' overflate fra kretsløp med en bildedannende SAR-radar. Bildene dekket en større del av overflaten, og var mer detaljerte enn det man hadde fått fra Sovjetunionens Venera 15 og 16 i første halvdel av 1980-tallet, og var langt bedre enn radarbildene fra NASAs Pioneer Venus 1, som ble skutt opp i 1978 og kretset rundt Venus helt frem til 1992.
Radarbildene viser mange store nedslagskratre, samt flere vulkaner på Venus-overflaten. Bildene kan ikke vise om vulkanene fortsatt er aktive, men sporene på overflaten viser at Venus har en nokså annerledes geologisk historie enn Jorden. Mesteparten av Venus-overflaten anslås å ha en geologisk alder på 400 millioner år. For så lenge siden gjennomgikk overflaten tilsynelatende en voldsom omveltning, gjennom omfattende, global vulkansk aktivitet, hvor mesteparten av overflaten ble oversvømmet med magma. Noe tilsvarende kan ha skjedd flere ganger gjennom Venus' historie.
Etter ytterligere to år i kretsløp, da med målinger av Venus' gravitasjonsfelt, brant Magellan opp i Venus-atmosfæren i 1994. Sonden, som for en stor del var satt sammen av reservedeler fra andre prosjekter, som Voyager og Galileo, er den foreløpig siste Venus-sonden som har vært utstyrt med et radarinstrument.
Bare ved én anledning har NASA sendt instrumentkapsler ned i Venus-atmosfæren. Det var i 1978, da én mellomstor og tre små kapsler fra Pioneer Venus 2 entret atmosfæren samtidig, spredt over planeten. Alle var konstruert for å gjøre målinger på vei ned, ikke overleve treffet med overflaten. To av de små gjorde det likevel, hvorav én fortsatte å sende signaler i 67 minutter etter den nokså harde landingen. Data fra kapslene tyder blant annet på at atmosfæren er ganske klar under det tette skylaget, opp til en høyde av rundt 30 km.
I dag er én sonde i aktivitet i bane rundt Venus, Japans Akatsuki, som også har fokus på atmosfæren. Den ble skutt opp i 2010, og ble etter noen uforutsette viderverdigheter sendt inn i kretsløp rundt planeten hele fem år senere, i 2015.
Det mest omfattende utforskningsprogrammet av Venus var det Sovjetunionen som stod for, med sin Venera-serie. Fra tidlig på 1960-tallet til midten av 1980-tallet ble over 20 sonder sendt opp, om man regner med de mislykkede. Serien inkluderte både landingssonder med kameraer og instrumenter for å analysere bakken og atmosfæren, kretsløpsonder med ultrafiolette kameraer og bildedannende radarer, to instrumentballonger (produsert av Frankrike) og modersonder som fortsatte videre til Halleys komet (Venera-Galley, forkortet VeGa). Ballongene ble kort omtalt i slutten av eRomfart 2021-012, i forbindelse med Ingenuity-helikopteret på Mars (tekst foreløpig ikke lagt ut).
Siden Venera/VeGa har ingen sonder fra noen land landet på Venus, og kun Magellan, Venus Express og Akatsuki har blitt sendt inn i kretsløp rundt planeten. En håndfull romsonder har passert Venus for å dra nytte av planetens gravitasjonsfelt på vei til andre mål, inkludert Galileo og Cassini, Merkur-sondene MESSENGER og BepiColombo og solsondene Parker Solar Probe og Solar Orbiter. Observasjonene av Venus fra disse passeringene har i beste fall vært begrensede.
Etter at Russland tok over Venera-programmet har neste i serien, Venera-D, vært under planlegging og forsøksvis bygging lenger enn hele Sovjetunionens Venus-program varte, en uttværing som har preget flere russiske prosjekter (Nauka, Angara m.fl). Venera-D blir eventuelt skutt opp mot slutten av dette tiåret. Også India har ytret intensjon om å skyte opp en romsonde til Venus, en gang i dette tiåret.
Oversikt over NASAs Discovery-program.
