NASA undersøger CubeSat -mission for at løse venusisk mysterium

Venus ser kedelig og funktionel ud i synligt lys, men skift filteret til ultraviolet, og Jordens tvilling ligner pludselig en anden planet. Mørke og lyse områder striber kuglen, hvilket indikerer, at noget absorberer ultraviolette bølgelængder i planetens skyer.

Et team af forskere og ingeniører, der arbejder på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har modtaget finansiering fra agenturets Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, eller PSDS3, program til at fremme et CubeSat -missionskoncept, der afslører arten af ​​denne mystiske absorber placeret inden for planetens øverste skylag.

Kaldes CubeSat UV -eksperimentet, eller CUVE, missionen ville undersøge Venus 'atmosfære ved hjælp af ultravioletfølsomme instrumenter og en roman, kulstof-nanorør lysopsamlingsspejl.

Lignende i struktur og størrelse til Jorden, Venus snurrer langsomt i den modsatte retning af de fleste planeter. Dens tykke atmosfære, hovedsageligt bestående af kuldioxid, med skyer af svovlsyredråber, fanger varme i en løbende drivhuseffekt, gør den til den hotteste planet i vores solsystem med overfladetemperaturer, der er varme nok til at smelte bly.

Selvom NASA og andre internationale rumprogrammer har sendt flere missioner til Venus, "den nøjagtige karakter af cloud top -absorberen er ikke blevet fastslået, "sagde CUVE -hovedforsker Valeria Cottini, en forsker ved University of Maryland, der leder et team af eksperter i sammensætningen, kemi, dynamik, og strålende overførsel af planetens atmosfære. "Dette er et af de ubesvarede spørgsmål, og det er et vigtigt spørgsmål, "tilføjede hun.

Tidligere observationer af Venus viser, at halvdelen af ​​solenergien absorberes i ultraviolet af et øvre lag af svovlsyre-skyerne, giver planeten dens stribede mørke og lyse træk. Andre bølgelængder spredes eller reflekteres i rummet, hvilket forklarer, hvorfor planeten ligner en funktionsløs, gulhvid kugle i det optiske-bølgelængder synlige for det menneskelige øje.

Teorier florerer om, hvad der forårsager disse stribede, kontrasterende funktioner, Sagde Cottini. En forklaring er, at konvektive processer mudrer absorberen dybt inde i Venus tykke skydække, transporterer stoffet til skyerne. Lokale vinde spreder materialet i vindens retning, skaber de lange striber. Forskere teoretiserer de lyse områder som observeret i ultraviolet er sandsynligvis stabile mod konvektion og indeholder ikke absorberen, mens de mørke områder gør det.

"Da Venus 'maksimale absorption af solenergi sker i ultraviolet, bestemmelse af arten, koncentration, og distribution af den ukendte absorber er grundlæggende, "Cottini sagde." Dette er en meget fokuseret mission-perfekt til en CubeSat-applikation. "

For at lære mere om absorberen, CUVE -teamet, som inkluderer både Goddard -forskere og forskere tilknyttet University of Maryland og Catholic University, udnytter investeringer, Goddard har foretaget i miniaturiserede instrumenter og andre teknologier. Ud over at flyve med et miniaturiseret ultraviolet kamera for at tilføje kontekstuel information og fange kontrastfunktionerne, CUVE ville bære et Goddard-udviklet spektrometer til at analysere lys over et bredt spektralbånd-190-570 nanometer-der dækker det ultraviolette og synlige. Teamet planlægger også at udnytte investeringer i CubeSat -navigation, elektronik, og flyvesoftware.

"Mange af disse begreber er drevet af vigtige investeringer i forskning og udvikling af Goddard, "sagde Tilak Hewagama, et CUVE -teammedlem, der har arbejdet med Goddard -forskere Shahid Aslam, Nicolas Gorius, og andre for at demonstrere et CubeSat-kompatibelt spektrometer. "Det var det, der fik os i gang."

En af de andre nye CUVE -tilpasninger er den potentielle anvendelse af et letvægts teleskop udstyret med et spejl lavet af carbon nanorør i en epoxyharpiks. Til dato, ingen har været i stand til at lave et spejl ved hjælp af denne harpiks.

Sådan optik giver flere fordele. Ud over at være let og meget stabil, de er relativt lette at gengive. De kræver ikke polering-en tidskrævende og ofte dyre proces, der sikrer en jævn, perfekt formet overflade.

Udviklet af Goddard -entreprenøren Peter Chen, spejlet fremstilles ved at hælde en blanding af epoxy og carbon nanorør i en dorn, eller skimmelsvamp, formet til at opfylde en bestemt optisk recept. Teknikere opvarmer derefter formen for at hærde og hærde epoxyen. Når den er indstillet, spejlet er belagt med et reflekterende materiale af aluminium og siliciumdioxid.

Undersøgelsesmål

Teamet planlægger at yderligere forbedre missionens teknologier og evaluere tekniske krav for at nå en polar bane omkring Venus som en sekundær nyttelast. Teamet mener, at det ville tage CUVE halvandet år at nå sin destination. En gang i kredsløb, holdet ville indsamle data i cirka seks måneder.

"CUVE er en målrettet mission, med en dedikeret videnskabelig nyttelast og en kompakt bus for at maksimere flyvningsmuligheder såsom en tur-del med en anden mission til Venus eller til et andet mål, "Sagde Cottini." CUVE ville supplere fortiden, nuværende, og fremtidige Venus -missioner og giver fantastisk videnskabeligt afkast til lavere omkostninger. "

Små satellitter, herunder CubeSats, spiller en stadig større rolle i efterforskning, demonstration af teknologi, videnskabelig forskning og uddannelsesundersøgelser på NASA, herunder:planetarisk rumforskning; Jordobservationer; grundlæggende jord- og rumvidenskab; og udvikling af precursor science-instrumenter som banebrydende laserkommunikation, satellit-til-satellit-kommunikation og autonome bevægelsesmuligheder.