Avaruudesta katsottuna Venus näyttää iso, läpinäkymätön pallo. Erittäin tiheän ilmakehän, joka koostuu pääasiassa hiilidioksidista ja typestä, ansiosta pintaa ei voida katsella tavanomaisin menetelmin. Tämän seurauksena sen pinnasta opittiin vähän 1900-luvulle saakka tutkan, spektroskooppisen ja ultraviolettimittausmenetelmän kehittämisen ansiosta.
Mielenkiintoista on, että ultraviolettivälillä katsottuna Venus näyttää raidalliselta pallolta, tummat ja vaaleat alueet sekoittuvat vierekkäin. Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat teorioineet, että tämä johtuu siitä, että Venuksen pilvien yläosissa on jonkinlaista materiaalia, joka absorboi valoa ultravioletti-aallonpituudessa. Lähivuosina NASA aikoo lähettää CubeSat-operaation Venukseen, jotta tämä kestävä mysteeri ratkaistaan.
Operaatio, joka tunnetaan nimellä CubeSat UV Experiment (CUVE), sai äskettäin rahoitusta Planetary Science Deep Space SmallSat Studies (PSDS3) -ohjelmasta, jonka pääkonttori on NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus. Käyttöönoton jälkeen CUVE määrittelee Venuksen ilmakehän koostumuksen, kemian, dynamiikan ja säteilevän siirron ultraviolettiherkillä instrumenteilla ja uudella hiili-nanoputken valoa keräävällä peilillä.
Operaatiota johtaa Valeria Cottini, tutkija Marylandin yliopistosta, joka on myös CUVE: n perustutkija (PI). Tämän vuoden maaliskuussa NASA: n PSDS3-ohjelma valitsi sen yhdeksi kymmenestä muusta tutkimuksesta, jonka tarkoituksena on kehittää operaatiokonsepteja pienten satelliittien avulla Venuksen, Maan kuuhun, asteroidien, Marsin ja ulkoisten planeettojen tutkimiseksi.
Venus on erityisen kiinnostava tutkijoiden kannalta, koska sen paksu ja vaarallinen ilmapiiri on vaikea tutkia. Huolimatta NASA: n ja muiden avaruusjärjestöjen toiminnasta, ultraviolettisäteilyn absorptio planeetan pilvipeitteissä on edelleen mysteeri. Aikaisemmin havainnot ovat osoittaneet, että puolet planeetan vastaanottamasta aurinkoenergiasta absorboi ilmakehän ylemmän kerroksen ultraviolettivälillä - tasolle, jossa rikkihappopilviä on.
Muut aallonpituudet ovat hajallaan tai heijastuvat avaruuteen, mikä antaa planeetalle kellertävän, piirteettömän ulkonäön. Useita teorioita on kehitetty selittämään UV-valon imeytymistä, joihin sisältyy mahdollisuus, että absorboija kuljetetaan Venuksen ilmakehän syvemmältä konvektiivisten prosessien avulla. Saavuttuaan pilvipeitteihin tämä materiaali levittäisi paikalliset tuulet, jolloin muodostuisi rakoinen absorptiomalli.
Siksi kirkkaiden alueiden uskotaan vastaavan alueita, jotka eivät sisällä absorboijaa, kun taas tummien alueiden on. Kuten Cottini ilmoitti äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa, CubeSat-operaatio olisi ihanteellinen tutkimaan näitä mahdollisuuksia:
”Koska Venus ottaa aurinkoenergian enimmäismäärän ultravioletissa, tuntemattoman absorboijan luonteen, pitoisuuden ja jakauman määrittäminen on olennaista. Tämä on erittäin keskittynyt tehtävä - täydellinen CubeSat-sovellukselle. ”
Tällainen operaatio hyödyntäisi viimeaikaisia parannuksia miniatyrisoinnissa, mikä on mahdollistanut pienempien, laatikkokoisten satelliittien luomisen, jotka voivat tehdä samoja töitä kuin suurempien. Tehtävässään CUVE luottaisi pienikokoiseen ultraviolettikameraan ja pienoispektrometriin (joka mahdollistaa ilmakehän analysoinnin useilla aallonpituuksilla) samoin kuin pienoiskoossa oleviin navigointi-, elektroniikka- ja lento-ohjelmistoihin.
Toinen CUVE-operaation avainkomponentti on hiilinanoputkipeili, joka on osa pienoiskootteista kaukoputkea, jonka tiimi toivoo sisällyttävänsä siihen. Tämä peili, jonka on kehittänyt Peter Chen (NASA Goddardin urakoitsija), valmistetaan kaatamalla epoksi- ja hiilinanoputkien seos muottiin. Tämä muotti kuumennetaan sitten kovettamaan ja kovettamaan epoksi, ja peili päällystetään heijastavalla alumiinilla ja piidioksidilla.
Sen lisäksi, että tämäntyyppinen peili on kevyt ja erittäin vakaa, sitä on suhteellisen helppo valmistaa. Toisin kuin perinteiset linssit, se ei vaadi kiillottamista (kallis ja aikaa vievä prosessi), jotta se pysyisi tehokkaana. Kuten Cottini totesi, nämä ja muut CubeSat-tekniikan kehitykset voisivat helpottaa edullisia operaatioita, jotka pystyvät tukemaan jo olemassa olevia tehtäviä koko aurinkokunnan järjestelmässä.
"CUVE on kohdennettu tehtävä, jolla on omistettu tieteen hyötykuorma ja kompakti linja-auto maksimoidaksesi lentomahdollisuudet, kuten ratsastaa-osuuden toisen matkan Venukseen tai toiseen kohteeseen", hän sanoi. "CUVE täydentäisi aiempia, nykyisiä ja tulevia Venus-tehtäviä ja tarjoaisi suuren tieteellisen tuoton alhaisemmilla kustannuksilla."
Ryhmä arvioi, että lähivuosina koetin lähetetään Venukseen osana suurempaa operaation toissijaista hyötykuormaa. Kun se saavuttaa Venuksen, se laukeaa ja olettaa polaarisen kiertoradan planeetan ympäri. He arvioivat, että CUVE: lla kuluu puolitoista vuotta päästäkseen määränpäähänsä, ja koetin kerää tietoja noin kuuden kuukauden ajanjaksolta.
Jos tehtävä onnistuu, tämä operaatio voisi tasoittaa tietä muille edullisille, kevyille satelliiteille, joita käytetään muihin aurinkokehoihin osana suurempaa tutkimusmatkaa. Cottini ja hänen kollegansa esittelevät myös ehdotuksensa CUVE-satelliitista ja operaatiosta vuoden 2017 Euroopan planeettatieteellisessä kongressissa, joka pidetään 17.-22. Syyskuuta Riiassa, Latviassa.
