Из космоса Венера выглядит как большой непрозрачный шар. Благодаря чрезвычайно плотной атмосфере, которая в основном состоит из углекислого газа и азота, невозможно рассмотреть поверхность обычными методами. В результате мало что было известно о его поверхности до 20-го века, благодаря развитию методов радиолокационной, спектроскопической и ультрафиолетовой съемки.
Интересно, что при просмотре в ультрафиолетовой полосе Венера выглядит как полосатый шарик с темными и светлыми участками, смешивающимися рядом. На протяжении десятилетий ученые теоретизировали, что это происходит из-за наличия какого-то материала в облачных вершинах Венеры, который поглощает свет на ультрафиолетовой длине волны. В ближайшие годы НАСА планирует отправить миссию CubeSat на Венеру в надежде разгадать эту вечную загадку.
Миссия, известная как УФ-эксперимент CubeSat (CUVE), недавно получила финансирование от Программы исследований малого космоса (PSDS3) по планетарной науке в глубоком космосе, штаб-квартира которой находится в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. После развертывания CUVE определит состав, химический состав, динамику и радиационный перенос атмосферы Венеры, используя чувствительные к ультрафиолету инструменты и новое светосборное зеркало из углеродных нанотрубок.
Миссию возглавляет Валерия Коттини, исследователь из Университета Мэриленда, которая также является главным исследователем CUVE (PI). В марте этого года программа НАСА PSDS3 выбрала его в качестве одного из 10 других исследований, предназначенных для разработки концепций миссий с использованием малых спутников для исследования Венеры, Луны Земли, астероидов, Марса и внешних планет.
Венера представляет особый интерес для ученых, учитывая трудности изучения ее густой и опасной атмосферы. Несмотря на НАСА и другие космические агентства, то, что вызывает поглощение ультрафиолетового излучения в верхушках облаков планеты, остается загадкой. В прошлом наблюдения показали, что половина солнечной энергии, которую получает планета, поглощается в ультрафиолетовой полосе верхним слоем ее атмосферы - уровнем, где существуют серно-кислотные облака.
Другие длины волн рассеиваются или отражаются в пространстве, что придает планете желтоватый, безликий вид. Многие теории были выдвинуты, чтобы объяснить поглощение ультрафиолета, в том числе вероятность того, что поглотитель переносится из глубины атмосферы Венеры в результате конвективных процессов. Как только он достигнет вершин облаков, этот материал будет рассеиваться местными ветрами, создавая полосатый рисунок поглощения.
Поэтому считается, что яркие области соответствуют областям, которые не содержат поглотитель, в то время как темные области содержат. Как указал Коттини в недавнем пресс-релизе НАСА, миссия CubeSat была бы идеальной для изучения этих возможностей:
«Поскольку максимальное поглощение солнечной энергии Венерой происходит в ультрафиолете, определение природы, концентрации и распределения неизвестного поглотителя является фундаментальным. Это очень сфокусированная миссия - идеально подходит для приложения CubeSat ».
Такая миссия использовала бы недавние улучшения в миниатюризации, которые позволили создать меньшие, размером с коробку спутники, которые могут выполнять ту же работу, что и более крупные. Для своей миссии CUVE будет полагаться на миниатюрную ультрафиолетовую камеру и миниатюрный спектрометр (позволяющий анализировать атмосферу на нескольких длинах волн), а также на миниатюрную навигационную, электронную и летную программы.
Другим ключевым компонентом миссии CUVE является зеркало из углеродных нанотрубок, которое является частью миниатюрного телескопа, который команда надеется включить. Это зеркало, которое было разработано Питером Ченом (подрядчик из НАСА Годдард), сделано путем заливки смеси эпоксидной смолы и углеродных нанотрубок в форму. Затем эту форму нагревают для отверждения и отверждения эпоксидной смолы, а зеркало покрывают отражающим материалом из алюминия и диоксида кремния.
В дополнение к легкому весу и высокой стабильности, этот тип зеркала относительно прост в изготовлении. В отличие от обычных линз, он не требует полировки (дорогостоящий и трудоемкий процесс), чтобы оставаться эффективным. Как указал Коттини, эти и другие разработки в технологии CubeSat могут способствовать недорогим миссиям, способным обеспечить поддержку существующих миссий по всей Солнечной системе.
«CUVE - это целевая миссия с выделенной научной полезной нагрузкой и компактным автобусом, чтобы максимизировать возможности полета, такие как совместная поездка с другой миссией на Венеру или к другой цели», - сказала она. «CUVE будет дополнять прошлые, текущие и будущие миссии Венеры и обеспечит большую отдачу от науки при меньших затратах».
Команда ожидает, что в ближайшие годы зонд будет отправлен на Венеру как часть дополнительной полезной нагрузки более крупной миссии. Как только он достигнет Венеры, он запустится и примет полярную орбиту вокруг планеты. По их оценкам, CUVE потребуется полтора года, чтобы добраться до пункта назначения, и зонд будет собирать данные в течение примерно шести месяцев.
В случае успеха эта миссия могла бы проложить путь к другим недорогим, легким спутникам, которые развернуты на других солнечных телах в рамках более крупной разведывательной миссии. Коттини и ее коллеги также представят свое предложение относительно спутника и миссии CUVE на Европейском конгрессе по планетарной науке 2017 года, который пройдет с 17 по 22 сентября в Риге, Латвия.
