Die DAVINCI-Mission der NASA soll den Sprung durch die massive Atmosphäre der Venus wagen

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Das Planetary Science Journalgeben NASA-Wissenschaftler und -Ingenieure neue Details über die Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging (DAVINCI)-Mission der Agentur bekannt, die Mitte 2031 durch die geschichtete Venusatmosphäre auf die Oberfläche des Planeten herabsteigen wird. DAVINCI ist die erste Mission, die die Venus sowohl mit Vorbeiflügen von Raumfahrzeugen als auch mit einer Abstiegssonde untersucht.

DAVINCI, ein fliegendes analytisches Chemielabor, wird zum ersten Mal kritische Aspekte des massiven Atmosphäre-Klima-Systems der Venus messen, von denen viele seit den frühen 1980er Jahren Messziele für die Venus sind. Es wird auch die Erstabstiegsabbildung des bergigen Hochlandes der Venus liefern, während die Gesteinszusammensetzung und das Oberflächenrelief in Maßstäben kartiert werden, die aus dem Orbit nicht möglich sind. Die Mission unterstützt Messungen von unentdeckten Gasen, die in kleinen Mengen und in der tiefsten Atmosphäre vorhanden sind, einschließlich des Schlüsselverhältnisses von Wasserstoffisotopen – Wasserbestandteilen, die dazu beitragen, die Geschichte des Wassers aufzudecken, entweder als Ozeane aus flüssigem Wasser oder als Dampf in der frühen Atmosphäre.

Das Carrier, Relay and Imaging Spacecraft (CRIS) der Mission hat zwei Bordinstrumente, die die Wolken des Planeten untersuchen und seine Hochlandgebiete während Vorbeiflügen an der Venus kartieren werden, und wird auch eine kleine Abstiegssonde mit fünf Instrumenten absetzen, die eine Mischung aus neuen Messungen liefern wird sehr hohe Präzision beim Abstieg zur höllischen Venusoberfläche.

„Dieses Ensemble aus Chemie-, Umwelt- und Abstiegsbilddaten wird ein Bild der geschichteten Venusatmosphäre zeichnen und wie sie mit der Oberfläche in den Bergen von Alpha Regio interagiert, die doppelt so groß ist wie Texas“, sagte Hauptautor Jim Garvin des Artikels im Planetary Science Journal und DAVINCI-Hauptforscher vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Diese Messungen werden es uns ermöglichen, historische Aspekte der Atmosphäre zu bewerten sowie spezielle Gesteinsarten an der Oberfläche wie Granite zu erkennen und gleichzeitig nach verräterischen Landschaftsmerkmalen zu suchen, die uns Aufschluss über Erosion oder andere Formationsprozesse geben könnten.“

DAVINCI wird von drei Venus-Schwerkraftassistenten Gebrauch machen, die Kraftstoff sparen, indem sie die Schwerkraft des Planeten nutzen, um die Geschwindigkeit und/oder Richtung des CRIS-Flugsystems zu ändern. Die ersten beiden Gravitationsassistenten werden CRIS für einen Vorbeiflug an der Venus einrichten, um Fernerkundung im ultravioletten und nahen Infrarotlicht durchzuführen und über 60 Gigabit an neuen Daten über die Atmosphäre und die Oberfläche zu erfassen. Die dritte Venus-Schwerkraftunterstützung wird das Raumschiff einrichten, um die Sonde für den Eintritt, den Abstieg, die Wissenschaft und die Landung sowie die anschließende Übertragung zur Erde freizugeben.

Der erste Vorbeiflug der Venus wird sechseinhalb Monate nach dem Start stattfinden, und es wird zwei Jahre dauern, bis die Sonde für den Eintritt in die Atmosphäre über Alpha Regio unter idealer Beleuchtung um „High Noon“ positioniert ist, mit dem Ziel, die Landschaften von zu vermessen Venus in Skalen, die von 100 Metern (328 Fuß) bis zu weniger als einem Meter reichen. Solche Waagen ermöglichen geologische Studien im Lander-Stil in den Bergen der Venus, ohne dass eine Landung erforderlich ist.

Sobald das CRIS-System etwa zwei Tage von der Venus entfernt ist, wird das Sondenflugsystem zusammen mit der darin sicher eingeschlossenen Titansonde mit einem Durchmesser von einem Meter freigegeben. Die Sonde beginnt etwa 120 Kilometer über der Oberfläche mit der oberen Atmosphäre der Venus zu interagieren. Die wissenschaftliche Sonde wird mit wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen, nachdem sie ihren Hitzeschild etwa 42 Meilen (67 Kilometer) über der Oberfläche abgeworfen hat. Wenn der Hitzeschild abgeworfen ist, werden die Einlässe der Sonde atmosphärische Gasproben für detaillierte chemische Messungen aufnehmen, wie sie auf dem Mars mit dem Curiosity-Rover durchgeführt wurden. Während ihres einstündigen Abstiegs zur Oberfläche wird die Sonde auch Hunderte von Bildern aufnehmen, sobald sie etwa 30.500 Meter (100.000 Fuß) über der lokalen Oberfläche unter den Wolken auftaucht.

„Die Sonde wird in den Alpha-Regio-Bergen landen, muss aber nach der Landung nicht mehr betrieben werden, da alle erforderlichen wissenschaftlichen Daten erfasst werden, bevor sie die Oberfläche erreichen“, sagte Stephanie Getty, stellvertretende Hauptermittlerin von Goddard. „Wenn wir die Landung bei etwa 25 Meilen pro Stunde (12 Meter/Sekunde) überleben, könnten wir unter idealen Bedingungen bis zu 17 bis 18 Minuten lang an der Oberfläche operieren.“

DAVINCI soll voraussichtlich im Juni 2029 starten und im Juni 2031 in die Venusatmosphäre eintreten.

„Keine frühere Mission innerhalb der Venusatmosphäre hat die Chemie oder die Umgebung so detailliert gemessen, wie es die DAVINCI-Sonde kann“, sagte Garvin. „Darüber hinaus ist keine frühere Venus-Mission über das Tesserae-Hochland der Venus hinabgestiegen, und keine hat eine Abstiegsbildgebung der Venusoberfläche durchgeführt. DAVINCI wird auf dem aufbauen, was die Huygens-Sonde bei Titan getan hat, und das verbessern, was frühere In-situ-Venus-Missionen getan haben, aber mit Fähigkeiten und Sensoren des 21. Jahrhunderts.“