Die DAVINCI-Mission der NASA soll Anfang der 2030er Jahre starten und untersuchen, ob die Venus – eine schwüle Welt, umhüllt von einer Atmosphäre aus schädlichen Gasen – einst Ozeane und Kontinente wie die Erde hatte.
DAVINCI besteht aus einem vorbeifliegenden Raumschiff und einer Abstiegssonde und wird sich auf eine Bergregion namens Alpha Regio konzentrieren, einen möglichen alten Kontinent. Obwohl zwischen 1970 und 1985 eine Handvoll internationaler Raumsonden durch die Atmosphäre der Venus stürzten, wird DAVINCIs Sonde die erste sein, die jemals Bilder dieses faszinierenden Geländes aus der Tiefe der dichten und undurchsichtigen Wolken der Venus aufnimmt.
Aber wie bereitet sich ein Team auf eine Mission zu einem Planeten vor, auf dem seit fast 50 Jahren keine Atmosphärensonde mehr gesehen wurde und der dazu neigt, seine Raumschiffbesucher zu zerquetschen oder zum Schmelzen zu bringen?
Wissenschaftler, die die DAVINCI-Mission leiteten, nutzten zunächst moderne Datenanalysetechniken, um jahrzehntealte Daten früherer Venusmissionen zu durchforsten. Ihr Ziel ist es, möglichst detailliert auf unserem Nachbarplaneten anzukommen. Dies wird es Wissenschaftlern ermöglichen, die Abstiegszeit der Sonde am effektivsten zu nutzen, um neue Informationen zu sammeln, die dabei helfen können, langjährige Fragen über den Entwicklungspfad der Venus und die Gründe dafür zu beantworten, warum sie drastisch von dem der Erde abweicht.
Zwischen 1990 und 1994 nutzte die NASA-Raumsonde Magellan Radarbildgebung und Höhenmessung, um die Topographie von Alpha Regio aus der Umlaufbahn der Venus zu kartieren. Kürzlich suchte das DAVINICI-Team der NASA nach mehr Details aus diesen Karten, sodass Wissenschaftler neue Techniken anwendeten, um die Daten des Magellan-Radarhöhenmessers zu analysieren. Anschließend ergänzten sie diese Daten mit Radarbildern, die dreimal vom ehemaligen Arecibo-Observatorium in Puerto Rico aufgenommen wurden, und verwendeten maschinelle Bildverarbeitungsmodelle, um die Daten zu untersuchen und Informationslücken in neuen Maßstäben (weniger als 0,6 Meilen oder 1 Kilometer) zu schließen.
Infolgedessen verbesserten Wissenschaftler die Auflösung der Alpha Regio-Karten um das Zehnfache, sagten neue geologische Muster auf der Oberfläche voraus und warfen Fragen darüber auf, wie sich diese Muster in den Bergen von Alpha Regio gebildet haben könnten.
Vorteile des Rückblicks
Alte Daten bieten viele Vorteile für neue Missionen, einschließlich Informationen darüber, welche Frequenzen, Teile des Spektrums oder Partikelgrößen frühere Instrumente abgedeckt haben, sodass neue Instrumente die Lücken schließen können.
Im NASA Space Science Data Coordinated Archive, das vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet wird, restaurieren und digitalisieren Mitarbeiter Daten von alten Raumfahrzeugen. Wenn diese alten Daten mit modernen Beobachtungen verglichen werden, können sie zeigen, wie sich ein Planet im Laufe der Zeit verändert, und können sogar lange nach dem Ende der Missionen zu neuen Entdeckungen führen. Dank neuer Einblicke in Magellan-Beobachtungen fanden Wissenschaftler beispielsweise kürzlich Hinweise auf heutige vulkanische Aktivität auf der Venus.
Magellan gehörte zu den ersten Missionen, die im öffentlich zugänglichen Online-Repository der NASA für Planetenmissionsdaten digital archiviert wurden. Aber die Agentur verfügt über Unmengen an Daten – viele davon noch nicht digitalisiert – aus dem Jahr 1958, als die USA ihren ersten Satelliten, Explorer 1, starteten.
Die Datenwiederherstellung ist eine komplexe und ressourcenintensive Aufgabe, und die NASA priorisiert die Digitalisierung der von Wissenschaftlern benötigten Daten. Mit drei bevorstehenden Missionen zur Venus – DAVINCI und VERITAS der NASA sowie Envision der ESA (Europäische Weltraumorganisation) – unterstützen Mitarbeiter des Weltraumdatenarchivs Wissenschaftler beim Zugriff auf Daten von Pioneer Venus, der letzten Mission der NASA, die 1978 Sonden in die Atmosphäre der Venus abgeworfen hat.
Mosaik der Venus
Alpha Regio ist einer der geheimnisvollsten Orte auf der Venus. Sein als „Tessera“ bekanntes Gelände ähnelt im Aussehen schroffen Erdbergen, ist jedoch unregelmäßiger und ungeordneter.
Sie werden so genannt, weil sie einem geometrischen Parkettmuster ähneln. Mosaiksteine wurden nur auf der Venus gefunden, und DAVINCI wird die erste Mission sein, die ein solches Gelände im Detail erforscht und seine Topographie kartiert.
DAVINCIs Sonde wird mit der Fotografie von Alpha Regio beginnen – und dabei die bislang höchstaufgelösten Bilder sammeln –, sobald sie unter die Wolken des Planeten absinkt, beginnend in einer Höhe von etwa 25 Meilen bzw. 40 Kilometern. Aber auch dort streuen Gase in der Atmosphäre und an der Oberfläche das Licht, sodass diese Bilder unscharf erscheinen.
DAVINCI-Wissenschaftler arbeiten an einer Lösung. Kürzlich haben Wissenschaftler alte Venus-Bilddaten mithilfe einer neuen Technik der künstlichen Intelligenz erneut analysiert, die die Bilder schärfen und daraus dreidimensionale topografische Karten berechnen kann. Diese Technik wird dem Team letztendlich dabei helfen, DAVINCIs Bilder und Karten der Berge von Alpha Regio zu optimieren. Die aktualisierten Bilder werden Wissenschaftlern die detaillierteste Ansicht aller Zeiten bieten – bis zu einer Auflösung von 3 Fuß oder fast 1 Meter pro Pixel – und es ihnen möglicherweise zum ersten Mal in der Geschichte ermöglichen, kleine Merkmale wie Felsen, Flüsse und Schluchten zu erkennen.
„Alle diese alten Missionsdaten sind Teil eines Mosaiks, das die Geschichte der Venus erzählt“, sagte Jim Garvin, DAVINCI-Hauptforscher und Chefwissenschaftler bei NASA Goddard. „Eine Geschichte, die ein Meisterwerk ist, aber unvollständig.“
Durch die Analyse der Oberflächentextur und der Gesteinsarten bei Alpha Regio wollen Wissenschaftler herausfinden, ob die venusianischen Steinchen durch dieselben Prozesse entstanden sind, die Berge und bestimmte Vulkane auf der Erde entstehen lassen.