Venus ziet er saai en karakterloos uit in zichtbaar licht, maar verander het filter in ultraviolet, en de tweelingbroer van de aarde ziet er plotseling uit als een andere planeet. Donkere en lichte gebieden strepen de bol, wat aangeeft dat iets ultraviolette golflengten absorbeert in de wolkentoppen van de planeet.

Een team van wetenschappers en ingenieurs die werken bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, heeft financiering ontvangen van de Planetary Science Deep Space SmallSat Studies van het agentschap, of PSDS3, programma om een ​​CubeSat-missieconcept te ontwikkelen dat de aard onthult van deze mysterieuze absorber die zich in de bovenste wolkenlaag van de planeet bevindt.

Het CubeSat UV-experiment genoemd, of CUVE, de missie zou de atmosfeer van Venus onderzoeken met behulp van ultraviolet-gevoelige instrumenten en een roman, koolstof-nanobuis lichtverzamelende spiegel.

Vergelijkbaar in structuur en grootte met de aarde, Venus draait langzaam in de tegenovergestelde richting van de meeste planeten. Zijn dikke atmosfeer, voornamelijk bestaande uit koolstofdioxide, met wolken van zwavelzuurdruppels, houdt warmte vast in een op hol geslagen broeikaseffect, waardoor het de heetste planeet in ons zonnestelsel is met oppervlaktetemperaturen die hoog genoeg zijn om lood te smelten.

Hoewel NASA en andere internationale ruimteprogramma's meerdere missies naar Venus hebben gestuurd, "de exacte aard van de wolk top absorber is niet vastgesteld, " zei CUVE hoofdonderzoeker Valeria Cottini, een onderzoeker aan de Universiteit van Maryland die een team van experts leidt in de compositie, scheikunde, dynamiek, en stralingsoverdracht van de atmosfeer van de planeet. "Dit is een van de onbeantwoorde vragen en het is een belangrijke, " voegde ze eraan toe.

Eerdere waarnemingen van Venus laten zien dat de helft van de zonne-energie wordt geabsorbeerd in het ultraviolet door een bovenste laag van de zwavelzuurwolken, waardoor de planeet zijn gestreepte donkere en lichte kenmerken krijgt. Andere golflengten worden verstrooid of gereflecteerd in de ruimte, wat verklaart waarom de planeet eruitziet als een karakterloze, geelachtig witte bol in de optische golflengten die zichtbaar zijn voor het menselijk oog.

Er zijn theorieën over de oorzaak van deze gestreepte, contrasterende eigenschappen, zei Cottini. Een verklaring is dat convectieve processen de absorber uitbaggeren van diep in het dikke wolkendek van Venus, het transporteren van de stof naar de wolkentoppen. Lokale winden verspreiden het materiaal in de richting van de wind, het creëren van de lange strepen. Wetenschappers theoretiseren dat de heldere gebieden zoals waargenomen in het ultraviolet waarschijnlijk stabiel zijn tegen convectie en geen absorber bevatten, terwijl de donkere gebieden dat wel doen.

"Aangezien de maximale absorptie van zonne-energie door Venus plaatsvindt in het ultraviolet, het bepalen van de natuur, concentratie, en distributie van de onbekende absorber is fundamenteel, "Zei Cottini. "Dit is een zeer gerichte missie - perfect voor een CubeSat-toepassing."

Voor meer informatie over de absorber, het CUVE-team, waaronder Goddard-wetenschappers en onderzoekers verbonden aan de Universiteit van Maryland en de Katholieke Universiteit, maakt gebruik van investeringen die Goddard heeft gedaan in geminiaturiseerde instrumenten en andere technologieën. Naast het vliegen met een geminiaturiseerde ultraviolette camera om contextuele informatie toe te voegen en de contrastkenmerken vast te leggen, CUVE zou een door Goddard ontwikkelde spectrometer dragen om licht te analyseren over een brede spectrale band - 190-570 nanometer - die het ultraviolette en zichtbare dekken. Het team is ook van plan om investeringen in CubeSat-navigatie, elektronica, en vluchtsoftware.

"Veel van deze concepten worden gedreven door belangrijke Goddard-investeringen in onderzoek en ontwikkeling, " zei Tilak Hewagama, een CUVE-teamlid dat heeft gewerkt met Goddard-wetenschappers Shahid Aslam, Nicolaas Gorius, en anderen om een ​​CubeSat-compatibele spectrometer te demonstreren. "Daar zijn we mee begonnen."

Een van de andere nieuwe CUVE-aanpassingen is het mogelijke gebruik van een lichtgewicht telescoop die is uitgerust met een spiegel gemaakt van koolstofnanobuisjes in een epoxyhars. Daten, niemand heeft een spiegel kunnen maken met deze hars.

Dergelijke optieken bieden verschillende voordelen. Naast het feit dat het lichtgewicht en zeer stabiel is, ze zijn relatief eenvoudig te reproduceren. Ze hoeven niet gepolijst te worden - een tijdrovend en vaak duur proces dat zorgt voor een soepele, perfect gevormd oppervlak.

Ontwikkeld door Goddard aannemer Peter Chen, de spiegel wordt gemaakt door een mengsel van epoxy- en koolstofnanobuisjes in een doorn te gieten, of schimmel, gevormd om aan een specifiek optisch voorschrift te voldoen. Technici verwarmen vervolgens de mal om de epoxy uit te harden en uit te harden. Eenmaal ingesteld, de spiegel is gecoat met een reflecterend materiaal van aluminium en siliciumdioxide.

Studiedoelen

Het team is van plan om de technologieën van de missie verder te verbeteren en de technische vereisten te evalueren om als secundaire lading een polaire baan rond Venus te bereiken. Het team denkt dat CUVE anderhalf jaar nodig heeft om zijn bestemming te bereiken. Eenmaal in een baan, het team zou gegevens verzamelen voor ongeveer zes maanden.

"CUVE is een gerichte missie, met een toegewijde wetenschappelijke lading en een compacte bus om de vluchtmogelijkheden te maximaliseren, zoals een ride-share met een andere missie naar Venus of naar een ander doel, " zei Cottini. "CUVE zou een aanvulling zijn op het verleden, huidig, en toekomstige Venus-missies en zorgen voor een groot wetenschappelijk rendement tegen lagere kosten."

kleine satellieten, inclusief CubeSats, spelen een steeds grotere rol bij exploratie, technologie demonstratie, wetenschappelijk onderzoek en onderwijsonderzoek bij NASA, waaronder:planetaire ruimteverkenning; Aardobservaties; fundamentele aard- en ruimtewetenschap; en het ontwikkelen van voorloperwetenschappelijke instrumenten zoals geavanceerde lasercommunicatie, satelliet-naar-satelliet communicatie en autonome bewegingsmogelijkheden.