Sue Smrekar wil heel graag terug naar Venus. In haar kantoor in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië, de planetaire wetenschapper toont een 30 jaar oud beeld van het oppervlak van Venus, gemaakt door het Magellan-ruimtevaartuig, een herinnering aan hoeveel tijd er is verstreken sinds een Amerikaanse missie om de planeet cirkelde. Het beeld onthult een hels landschap:een jong oppervlak met meer vulkanen dan enig ander lichaam in het zonnestelsel, gigantische kloven, torenhoge berggordels en temperaturen die hoog genoeg zijn om lood te smelten.

Nu oververhit door broeikasgassen, Het klimaat van Venus leek weer op dat van de aarde, met de waarde van een ondiepe oceaan aan water. Het kan zelfs subductiezones hebben zoals de aarde, gebieden waar de aardkorst terug in de rots zakt, dichter bij de kern van de planeet.

"Venus is als de controlekast voor de aarde, " zei Smrekar. "We denken dat ze begonnen met dezelfde samenstelling, hetzelfde water en koolstofdioxide. En ze zijn twee totaal verschillende paden ingeslagen. Dus waarom? Wat zijn de belangrijkste krachten die verantwoordelijk zijn voor de verschillen?"

Smrekar werkt samen met de Venus Exploration Analysis Group (VEXAG), een coalitie van wetenschappers en ingenieurs die manieren onderzoeken om de planeet die Magellan tientallen jaren geleden in kaart heeft gebracht, opnieuw te bezoeken. Hoewel hun benaderingen verschillen, de groep is het ermee eens dat Venus ons iets heel belangrijks over onze planeet kan vertellen:wat er is gebeurd met het oververhitte klimaat van onze planetaire tweeling, en wat betekent het voor het leven op aarde?

Orbiters

Venus is niet de planeet die het dichtst bij de zon staat, maar het is de heetste in ons zonnestelsel. Tussen de intense hitte (900 graden Fahrenheit hitte, of 480 graden Celsius), de corrosieve zwavelwolken en een verpletterende atmosfeer die 90 keer dichter is dan die van de aarde, het landen van een ruimtevaartuig daar is ongelooflijk uitdagend. Van de negen Sovjet-sondes die de prestatie hebben geleverd, geen duurde langer dan 127 minuten.

Vanuit de relatieve veiligheid van de ruimte, een orbiter zou radar en nabij-infraroodspectroscopie kunnen gebruiken om onder de wolkenlagen te kijken, landschapsveranderingen in de tijd meten, en bepalen of de grond beweegt of niet. Het zou kunnen zoeken naar indicatoren van water uit het verleden, evenals vulkanische activiteit en andere krachten die de planeet mogelijk hebben gevormd.

Smrekar, die werkt aan een orbitervoorstel genaamd VERITAS, denkt niet dat Venus platentektoniek heeft zoals de aarde. Maar ze ziet mogelijke hints van subductie - wat er gebeurt als twee platen samenkomen en de ene onder de andere schuift. Meer gegevens zouden helpen.

"We weten heel weinig over de samenstelling van het oppervlak van Venus, "zei ze. "We denken dat er continenten zijn, zoals op aarde, die zich via subductie in het verleden had kunnen vormen. Maar we hebben niet de informatie om dat echt te zeggen."

De antwoorden zouden niet alleen ons begrip van waarom Venus en Aarde nu zo verschillend zijn, verdiepen; ze zouden de voorwaarden kunnen bepalen die wetenschappers nodig zouden hebben om elders een aardachtige planeet te vinden.

Hete lucht ballonnen

Orbiters zijn niet het enige middel om Venus van bovenaf te bestuderen. JPL-ingenieurs Attila Komjathy en Siddharth Krishnamoorthy stellen zich een armada van heteluchtballonnen voor die de stormachtige winden in de bovenste niveaus van de Venusiaanse atmosfeer berijden, waar de temperaturen dicht bij die van de aarde liggen.

"Er is nog geen opdracht voor een ballon bij Venus, maar ballonnen zijn een geweldige manier om Venus te verkennen omdat de atmosfeer zo dik is en het oppervlak zo hard, " zei Krishnamoorthy. "De ballon is als de sweet spot, waar je dichtbij genoeg bent om veel belangrijke dingen eruit te halen, maar je bent ook in een veel meer goedaardige omgeving waar je sensoren lang genoeg meegaan om je iets zinvols te geven."

Het team zou de ballonnen uitrusten met seismometers die gevoelig genoeg zijn om aardbevingen op de planeet beneden te detecteren. Op aarde, als de grond schudt, die beweging rimpelt de atmosfeer in als golven van infrageluid (het tegenovergestelde van ultrageluid). Krishnamoorthy en Komjathy hebben aangetoond dat de techniek haalbaar is met behulp van zilveren heteluchtballonnen, die zwakke signalen boven gebieden op aarde met trillingen heeft gemeten. En dat is niet eens met het voordeel van Venus' dichte atmosfeer, waar het experiment waarschijnlijk nog sterkere resultaten zou opleveren.

"Als de grond een beetje beweegt, het schudt de lucht veel meer op Venus dan op aarde, " legde Krishnamoorthy uit.

Om die seismische gegevens te krijgen, Hoewel, een ballonmissie zou moeten kampen met de orkaankracht van Venus. De ideale ballon, zoals bepaald door Venus Exploration Analysis Group, zijn bewegingen in ten minste één richting kon beheersen. Het team van Krishnamoorthy en Komjathy is nog niet zo ver gekomen, maar ze hebben een middenweg voorgesteld:de ballonnen in wezen met een constante snelheid rond de planeet laten vliegen, hun resultaten terugsturen naar een orbiter. Het is een begin.

Landingssondes

Een van de vele uitdagingen waarmee een Venus-lander wordt geconfronteerd, zijn die zon-blokkerende wolken:zonder zonlicht, zonne-energie zou ernstig worden beperkt. Maar de planeet is te heet voor andere energiebronnen om te overleven. "Temperatuurgewijs, het is alsof je in je keukenoven staat ingesteld op zelfreinigende modus, " zei JPL-ingenieur Jeff Hall, die heeft gewerkt aan ballon- en lander-prototypes voor Venus. "Er is echt nergens anders zo'n oppervlakteomgeving in het zonnestelsel."

Standaard, de levensduur van een landingsmissie wordt verkort doordat de elektronica van het ruimtevaartuig na een paar uur begint te falen. Hall zegt dat de hoeveelheid stroom die nodig is om een ​​koelkast te laten werken die een ruimtevaartuig kan beschermen, meer batterijen nodig heeft dan een lander zou kunnen dragen.

"Er is geen hoop om een ​​lander te koelen om hem koel te houden, "voegde hij eraan toe. "Alles wat je kunt doen is de snelheid vertragen waarmee het zichzelf vernietigt."

NASA is geïnteresseerd in het ontwikkelen van 'hete technologie' die dagen kan overleven, of zelfs weken, in extreme omgevingen. Hoewel het Venus-landerconcept van Hall de volgende fase van het goedkeuringsproces niet heeft gehaald, het leidde wel tot zijn huidige Venus-gerelateerde werk:een hittebestendig boor- en bemonsteringssysteem dat Venusiaanse bodemmonsters kon nemen voor analyse. Hall werkt samen met Honeybee Robotics om de volgende generatie elektromotoren te ontwikkelen die boormachines in extreme omstandigheden aandrijven, terwijl JPL-ingenieur Joe Melko het pneumatische bemonsteringssysteem ontwerpt.

Samen, ze werken met de prototypes in JPL's stalen ommuurde Large Venus Test Chamber, die de omstandigheden van de planeet nabootst tot in een atmosfeer die een verstikkende 100 procent koolstofdioxide is. Bij elke geslaagde test de teams brengen de mensheid een stap dichter bij het verleggen van de grenzen van verkenning op deze meest onherbergzame planeet.