Darum kehrt die NASA nach 40 Jahren zur Venus zurück

Jahrzehntelang ließ die Erforschung unseres Sonnensystems einen unserer Nachbarplaneten, die Venus, weitgehend unerforscht. Jetzt sollen sich die Dinge ändern.

In der jüngsten Ankündigung des Sonnensystem-Explorationsprogramms der NASA wurden zwei Missionen grünes Licht gegeben – und beide sind auf dem Weg zur Venus. Die beiden ehrgeizigen Missionen werden zwischen 2028 und 2030 starten.

Dies bedeutet einen erheblichen Richtungswechsel für die Abteilung für Planetenforschung der NASA, die seit 1990 keine Mission mehr auf den Planeten geschickt hat. Für Weltraumwissenschaftler wie mich sind das aufregende Neuigkeiten.

Venus ist eine feindliche Welt. Seine Atmosphäre enthält Schwefelsäure und die Oberflächentemperaturen sind heiß genug, um Blei zu schmelzen. Aber das war nicht immer so. Es wird angenommen, dass die Venus der Erde sehr ähnlich war. Also was ist passiert?

Während auf der Erde Kohlenstoff hauptsächlich in Gesteinen eingeschlossen ist, ist er auf der Venus in die Atmosphäre entwichen – also etwa 96 Prozent Kohlendioxid. Dies hat zu einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt geführt, der die Oberflächentemperaturen auf bis zu 750 Kelvin (470 Grad Celsius oder 90 Grad Fahrenheit) erhöht.

Die Geschichte des Planeten macht ihn zu einem ausgezeichneten Ort, um den Treibhauseffekt zu studieren und zu lernen, wie man ihn auf der Erde handhabt. Wir können Modelle verwenden, die die atmosphärischen Extreme der Venus darstellen, und die Ergebnisse mit dem vergleichen, was wir zu Hause sehen.

Aber die extremen Oberflächenbedingungen sind einer der Gründe, warum planetare Explorationsmissionen die Venus vermieden haben. Die hohe Temperatur bedeutet einen sehr hohen Druck von 90 bar (entspricht etwa einem Kilometer unter Wasser), der ausreicht, um die meisten planetarischen Lander sofort zu zerquetschen. Es mag daher nicht überraschen, dass Missionen zur Venus nicht immer nach Plan verlaufen sind.

Die meisten der bisher durchgeführten Explorationen wurden von der damaligen Sowjetunion zwischen den 1960er und 1980er Jahren durchgeführt. Es gibt einige bemerkenswerte Ausnahmen, wie die Pioneer-Venus-Mission der NASA im Jahr 1972 und die Venus Express-Mission der Europäischen Weltraumorganisation im Jahr 2006.

Die erste Landung erfolgte 1970, als die Venera 7 der Sowjetunion aufgrund des Schmelzens des Fallschirms abstürzte. Aber es gelang ihm, 20 Minuten Daten zurück zur Erde zu übertragen. Die ersten Oberflächenbilder wurden von Venera 9 aufgenommen, gefolgt von Veneras 10, 13 und 14.

Die Abstiegsmission

Die erste der beiden ausgewählten NASA-Missionen wird als Davinci+ (eine Abkürzung von Deep Atmosphere of Venus Investigations of Noble Gases, Chemistry and Imaging) bekannt sein. Es enthält eine Abstiegssonde, d. h. es wird durch die Atmosphäre fallen gelassen und nimmt dabei Messungen vor. Der Abstieg hat drei Etappen, wobei die erste die gesamte Atmosphäre untersucht.

Die Sonde untersucht die Zusammensetzung der Atmosphäre im Detail und liefert Informationen zu jeder Schicht, wenn sie fällt. Wir wissen, dass Schwefelsäure auf Wolkenschichten in einer Höhe von etwa 50 Kilometern (30 Meilen) beschränkt ist, und wir wissen, dass die Atmosphäre zu 97 Prozent aus Kohlendioxid besteht. Aber die Untersuchung von Spurenelementen kann Aufschluss darüber geben, wie die Atmosphäre in diesen Zustand gelangt ist. In der zweiten Phase werden tiefere Höhen untersucht, um Wettereigenschaften wie Windgeschwindigkeit, Temperatur und Druck im Detail zu messen.

In der letzten Stufe werden Oberflächenbilder in hoher Auflösung aufgenommen. Während dies auf dem Mars sehr häufig vorkommt, war es auf der Venus schon immer eine Herausforderung. Die dicke Wolkenschicht bedeutet, dass sichtbares Licht reflektiert wird, sodass eine Beobachtung von der Erde oder aus dem Orbit nicht praktikabel ist. Die intensiven Oberflächenbedingungen bedeuten auch, dass Rover unpraktisch sind. Ein Vorschlag war eine Ballonmission.

Dank der Magellan-Mission der NASA im Jahr 1990, bei der die Oberfläche mit Radar kartiert wurde, haben wir ein Bild mit niedriger Auflösung der Venusoberfläche. Die Davinci-Sonde wird während ihres Abstiegs Oberflächenbilder mit Infrarotlicht aufnehmen. Diese Bilder werden nicht nur eine bessere Planung zukünftiger Missionen ermöglichen, sondern auch Wissenschaftlern helfen, die Entstehung der Oberfläche zu untersuchen.

Abbildung der Oberfläche

Die zweite Mission heißt Veritas, kurz für Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy. Dies wird eine Standard-Planetenmission sein. Der Orbiter wird zwei Instrumente zur Kartierung der Oberfläche an Bord tragen, die die detaillierten Infrarotbeobachtungen von Davinci ergänzen.

Die erste davon ist eine Kamera, die in einem Bereich von Wellenlängen beobachtet. Es kann durch die Venuswolken hindurchsehen, um die Zusammensetzung der Atmosphäre und des Bodens zu untersuchen. Diese Aufgabe ist sehr schwierig, da das reflektierte Licht aufgrund der Oberflächentemperatur einen sehr breiten Wellenlängenbereich aufweist. Veritas wird dies durch Techniken kompensieren, die häufig verwendet werden, um die Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen.

Die Wellenlängenkamera sucht auch nach Anzeichen von Wasserdampf. Die Venus Express-Mission zeigte, dass die Hauptelemente, die aus der Venusatmosphäre entweichen, Wasserstoff und Sauerstoff sind. Wenn also Wasser vorhanden ist, wird es in winzigen Mengen oder tief unter der Oberfläche sein.

Das zweite Instrument ist ein Radar und verwendet eine Technik, die ausgiebig bei Erdbeobachtungssatelliten verwendet wird. Ein sehr großer aktiver Funkempfänger – wichtig für hochauflösende Bilder – wird mit Funkimpulsen simuliert, die in verschiedenen Winkeln vor das Raumfahrzeug gerichtet sind. Die hochauflösenden Radarbilder werden eine detailliertere Karte erstellen, um die Oberflächenentwicklung der Venus zu untersuchen und festzustellen, ob tektonische oder vulkanische Aktivitäten vorliegen.

Diese Missionen könnten auch Beweise für eine Theorie liefern, dass die Venusoberfläche vor 500 Millionen Jahren vollständig geschmolzen und neu gebildet wurde. Dies sollte das Fehlen von Meteoriteneinschlägen auf der Oberfläche erklären, aber bisher wurden keine Hinweise auf eine vulkanische Lavaschicht gefunden, die aus einer solchen Wiederauftauchung resultieren würde.

Es ist aufregend, dass die NASA ihre Planetenmission auf die Venus gerichtet hat. Für alle angehenden Astronauten fürchte ich, dass die Chance, bald einen Menschen dorthin zu schicken, nicht existent ist. Aber die Informationen, die von der weitgehend vergessenen Schwester der Erde gewonnen werden können, werden für das Verständnis unserer Welt von sehr hohem Wert sein.

Ian Whittaker ist Senior Lecturer für Physik an der Nottingham Trent University in Nottingham, England.

Dieser Artikel wurde neu veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Sie finden die originaler Artikel Hier.

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