Ein an die Venus gebundenes NASA-Instrument bereitet sich auf raues Wetter vor
NASA-Wissenschaftler bereiten sich darauf vor, das bisher detaillierteste Bild der Venusatmosphäre zu zeichnen, wenn die treffend benannte Mission DAVINCI – oder Venus Deep Exploration of Noble Gases, Chemistry and Imaging – eine Sonde auf die Oberfläche des Planeten abwirft.
Wenn das 3 Fuß (0,9 m) große Landefeld der DAVINCI-Mission einen Einweg-Fallschirmflug annimmt VenusIn den frühen 2030er Jahren wird es das VASI-Instrument (Venus Atmospheric Structure Investigation) zusammen mit fünf weiteren Instrumenten tragen. VASI sammelt Daten in Bezug auf Temperatur, Druck und Wind Die Atmosphäre der Venus Weil es aus der Hölle herabsteigt und in die überwältigende untere Atmosphäre des Planeten eindringt.
„Es gibt wirklich einige große Geheimnisse über die tiefe Atmosphäre der Venus“, sagte Ralph Lorenz, ein VASI-Instrumentenwissenschaftler und Planetenwissenschaftler am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Maryland. Aussage. „Wir haben nicht alle Teile dieses Puzzles und DAVINCI wird uns diese Teile geben, indem wir die Zusammensetzung gleichzeitig mit Druck und Temperatur messen, wenn wir uns der Oberfläche nähern.“
Die dichte Atmosphäre der Venus verbirgt viele Geheimnisse, darunter wie sie entstanden ist und wie viele Vulkane im Laufe der Jahrhunderte mit ihr interagiert haben. Eines der Hauptziele der Wissenschaftler ist es, eine Sonde durch die Atmosphäre des zweiten Planeten aus zu schieben Die Sonne ist festzustellen, ob diese Welt noch vulkanisch aktiv ist. Die Sonde kann dies anhand von Messungen der atmosphärischen Temperaturen, Winde und Zusammensetzung riechen.
Die Lösung dieser Rätsel könnte Wissenschaftlern eine Vorstellung davon geben, was eine fortgesetzte vulkanische Aktivität für die Atmosphäre unseres Planeten bedeuten könnte.
„Die langfristige Bewohnbarkeit unseres Planeten, wie wir ihn verstehen, hängt von der Kopplung des Inneren und der Atmosphäre ab“, sagte Lorenz. „Die langfristige Menge an Kohlendioxid in unserer Atmosphäre, auf die wir wirklich angewiesen sind, um die Erdoberfläche warm genug zu halten, um über geologische Zeiträume hinweg bewohnbar zu sein, hängt von Vulkanen ab.“
Ein One-Way-Trip zur Venus
Eine der größten Herausforderungen im Zusammenhang mit der Erforschung der Venus waren die extremen Bedingungen des Planeten, die durch einen bis zu 90-mal höheren Oberflächendruck als auf der Venus gekennzeichnet sind. ein Land Die Oberflächentemperatur beträgt etwa 460 °C.
Darüber hinaus muss eine Sonde, bevor sie die Oberfläche des Planeten aus dem Orbit erreicht, zuerst durch Schwefelsäurewolken in der oberen Atmosphäre der Venus fliegen. (Diese Wolken erschweren es zufällig, die Venus von der Erde aus zu beobachten; sie reflektieren und glänzen und verdecken unsere Sicht auf die Oberfläche des Planeten.)
Diese Bedrohungen bedeuten, dass die Landefeldsysteme und -sensoren von DAVINCI in eine U-Boot-ähnliche Hochleistungsstruktur eingeschlossen werden. Aber während die Kugel so konstruiert ist, dass sie extremen atmosphärischen Drücken standhält und isoliert ist, um die Sensoren vor der intensiven Hitze nahe der Venusoberfläche zu schützen, müssen die VASI-Sensoren bis zu einem gewissen Grad extremen Bedingungen ausgesetzt werden, um ihre Aufgabe zu erfüllen.
„Venus ist hart“, sagte Lorenz. „Die Bedingungen, insbesondere in der unteren Atmosphäre, machen es sehr schwierig, Instrumente und Systeme zur Unterstützung von Instrumenten zu konstruieren.“ „Alles, was vor der Umwelt geschützt oder in irgendeiner Weise so gebaut werden muss, dass sie ihr standhält.“
Wenn die Kugel durch die Atmosphäre der Venus fällt, misst VASI die Temperatur mit einem Sensor in einem dünnen strohhalmartigen Metallrohr. Wenn die Atmosphäre das Rohr erwärmt, misst und zeichnet der Sensor die Ausdehnung und damit die Temperatur auf, ohne der korrosiven Umgebung direkt ausgesetzt zu sein.
VASI erfasst atmosphärische Druckmesswerte unter Verwendung einer Silikonmembran, die innen bedeckt ist. Eine Seite der Membran ist dem Vakuum ausgesetzt, während die andere Seite der Hülle der Venus zugewandt ist. Die Atmosphäre drückt und dehnt die Membran, und das Ausmaß dieser Dehnung zeigt die Stärke des atmosphärischen Drucks.
Das Instrument misst die Winde der Venus mit einer Reihe von Beschleunigungsmessern, die Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen testen, und Gyroskopen, die die Richtung messen. Die Mission wird auch Änderungen der Windgeschwindigkeit und -richtung verfolgen, indem sie Änderungen in der Frequenz und Länge von Funkwellen beobachtet.
Der nach dem italienischen Renaissance-Wissenschaftler Leonardo da Vinci benannte DAVINCI soll derzeit im Jahr 2029 starten. Wenn der Zeitplan eingehalten wird, wird der Landeplatz 2031 in die dichte Atmosphäre der Venus eintauchen.
Der Abwurf dauert etwa eine Stunde. Es wird nicht erwartet, dass die Sonde den Sturz überlebt, aber wenn dies der Fall ist, sind die NASA-Wissenschaftler bereit, mit dem zum Scheitern verurteilten Instrument etwa 17 Minuten zusätzliche Wissenschaft an die Oberfläche zu bringen.
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