Sonda Venus Express ESA zakończyła w zeszłym tygodniu fazę rozruchu na orbicie, a agencja ogłosiła, że jest gotowa wejść w fazę operacyjną swojej misji naukowej. Lustro używane do celowania w instrument jest zablokowane w pozycji „zamkniętej”, uniemożliwiając instrumentowi gromadzenie danych.
20 kwietnia 2006 r., Po swojej pierwszej 9-dniowej, wydłużonej orbicie wokół Wenus, Venus Express ESA zaczął zbliżać się do planety, aż do jej ostatecznej 24-godzinnej orbity 7 maja. W tym czasie i do dnia dzisiejszego statek kosmiczny działał nieustannie: nadchodzące nowe dane już dają pierwsze spojrzenie na funkcje planetarne, których nigdy wcześniej nie widziałem.
Jeśli zrobienie pierwszego w historii wyraźnego zdjęcia wiru podwójnego oka na biegunie południowym Wenus - zobrazowanego przez Venus Express na swojej pierwszej orbicie - było już pierwszym w historii eksploracji planet i bardzo miłą niespodzianką dla naukowców, nikt nie mógł spodziewaj się, że wir miał strukturę jeszcze bardziej skomplikowaną, niż to możliwe.
Zdjęcia w podczerwieni wykonane przez spektrometr ultrafioletowy / widzialny / bliskiej podczerwieni (VIRTIS) na pokładzie statku kosmicznego nie tylko zapewniły pierwszy wyraźny widok wiru, ale również dały o wiele lepszy wgląd, gdy Venus Express przeleciał nad biegunem południowym na koniec maja tego roku.
VIRTIS jest instrumentem, który może działać przy różnych długościach fal. Każda długość fali w podczerwieni zapewnia widok wenusjańskiej atmosfery na innej wysokości, np. „Przekrój”. „Kiedy spojrzeliśmy na ten gigantyczny wir na różnych głębokościach, zdaliśmy sobie sprawę, jak bardzo jego kształt zmienia się w zależności od wysokości,” powiedział Pierre Drossart, współzałożyciel VIRTIS z Observatoire de Paris, Francja. „To tak, jakbyśmy patrzyli na różne struktury, a nie na jedną. A nowe dane, które właśnie zaczęliśmy gromadzić i analizować, ujawniają jeszcze silniejsze różnice ”.
Powód, dla którego morfologia wiru tak bardzo różni się wzdłuż linii „pionowej”, jest nadal niewyjaśniony. „Właśnie dlatego organizujemy kampanię obserwującą wir południowo-polarny, w pełni poświęcony rozwiązaniu tej nieoczekiwanej zagadki”, powiedział Giuseppe Piccioni, współzałożyciel VIRTIS. „Najpierw chcemy zrozumieć, w jaki sposób struktura jest zorganizowana - w rzeczywistości za pomocą VIRTIS budujemy prawdziwy widok 3D wiru. Mamy nadzieję, że będziemy w stanie lepiej zrozumieć, jakie siły napędowe to kształtują ”.
Śledzenie chmur i wiatrów
Podczas gdy Venus Express leciał nad planetą, zaczęło się pojawiać wiele innych szczegółów z gęstej atmosfery. Zarówno kamera monitorująca Venus (VMC), jak i instrumenty VIRTIS zaczęły monitorować system chmurowy i śledzić jego złożoną dynamikę, podczas gdy spektrometry SpicaV / SOIR zaczęły pobierać informacje o chemii i temperaturze atmosferycznej.
Obrazy ultrafioletowe z kamery VMC pokazują złożoną morfologię pokładu chmur, charakteryzującą się bardzo cienkimi, kontrastowymi paskami, być może z powodu obecności silnych wiatrów wytwarzających wydłużone struktury. Można również zobaczyć zestaw okresowych wzorców „falowych” w chmurach, prawdopodobnie z powodu lokalnych zmian temperatury i ciśnienia lub rodzaju sił pływowych działających na Wenus.
Jednym z najważniejszych potwierdzeń z pierwszego zestawu danych analizowanych przez naukowców jest wykrycie tzw. „Absorberów UV” - oznaczeń ultrafioletowych na szczycie chmury, widocznych również jako ciemniejsze cechy na obrazie mozaiki VMC. Są tak zwane, ponieważ pochłaniają prawie połowę energii słonecznej otrzymanej przez planetę. Tajemnicza substancja, która powoduje to wchłanianie, wciąż stanowi prawdziwą zagadkę dla naukowców.
„Zrozumienie, jakie jest pochodzenie tych oznaczeń ultrafioletowych i co powoduje, że ich siła pochłaniania jest tak wysoka, jest jednym z głównych celów Venus Express” - powiedział Wojciech J. Markiewicz, główny badacz VMC z Instytutu Badań Układu Słonecznego Maxa Plancka w Lindau Niemcy „Teraz mamy potwierdzenie, że możemy je zobaczyć, więc możemy zacząć pracować nad zrozumieniem ich źródła. Ze względu na ich niesamowitą siłę pochłaniania bardzo ważne jest zrozumienie ogólnej równowagi radiacyjnej i cieplnej planety, a także dynamiki atmosferycznej ”.
Śledzenie ruchu chmur i rozpoczynanie charakteryzowania prędkości wiatru to ćwiczenie, które naukowcy Venus Express już rozpoczęli. Spektakularny widok nocny średnich i niskich warstw atmosferycznych na niskich szerokościach geograficznych (od 20º do 90º na południe) przez VIRTIS, pokazuje chmury wyraźnie popychane przez wiatry.
„Możemy teraz dokonać pierwszej jakościowej oceny pól wiatrowych i cyrkulacji, co jest wygodnie zgodne z poprzednimi pomiarami z misji Galileo nad biegunem północnym”, kontynuował Giuseppe Piccioni. „Zbieramy teraz więcej danych z różnych głębokości atmosferycznych, aby móc podać pierwsze dokładne liczby, być może w niedalekiej przyszłości”.
„Zbieramy również pierwsze informacje o mniejszych składnikach chemicznych atmosfery, takich jak tlenek węgla,” dodał Pierre Drossart. „Dzięki VIRTIS możemy widzieć w atmosferze półkuli południowej głębiej niż jakakolwiek inna poprzednia misja i zaczęliśmy gromadzić dane na temat nieznanej jeszcze chemii niższych warstw atmosferycznych, aby stworzyć globalny obraz. Badanie zmian mniejszych związków chemicznych na różnych szerokościach geograficznych i głębokościach jest również bardzo przydatnym wskaźnikiem dla globalnego ruchu atmosferycznego. ”
Niespodzianka na klimatycznym „szczycie”
Patrząc na wyższe warstwy atmosferyczne za pomocą Venus Express, naukowcy byli ponownie zaskoczeni. W rzeczywistości wiadomo, że pokład chmur wenusjańskich ma grubość około 20 kilometrów i rozciąga się na wysokości około 65 kilometrów nad planetą. Pierwsze pomiary „okultystyczności gwiezdnej”, jakie kiedykolwiek przeprowadzono na Wenus dzięki spektrometru SpicaV, ujawniły, że po stronie nocnej pokład chmur rozciąga się na wysokości do 90 kilometrów w postaci całkowicie nieprzezroczystej mgły, a następnie jest bardziej przejrzysty zamglenie do 105 kilometrów.
Okultystacja gwiazd jest techniką, która pozwala określić skład atmosfery planety, patrząc na „zachód słońca” wskazanej gwiazdy przez samą atmosferę. „Na Ziemi atmosfera staje się doskonale czysta już powyżej 20 kilometrów wysokości”, powiedział Jean-Loup Bertaux, główny specjalista ds. Badań SpicaV / SOIR z Service d’Aéonomonomie z CNRS we Francji.
„Byliśmy naprawdę zaskoczeni, widząc, jak nieoczekiwanie większe jest zamglenie Wenus. W rzeczywistości, zarówno na Ziemi, jak i na Wenus, na około 20 kilometrach czasami można zobaczyć kropelki kwasu siarkowego. Na Ziemi pochodzą one z erupcji wulkanicznych. To sprawia, że zastanawiamy się, czy na Wenus, gdzie inaczej niż Ziemia kropelki tworzą bardzo gęste chmury, ich pochodzenie jest również wulkaniczne. ”
Zjawisko zamglenia może być spowodowane kondensacją wody w kryształach lodu po stronie nocnej, ale jest zbyt wcześnie, aby wykluczyć inne wyjaśnienia. „Teraz musimy zebrać i zbadać więcej danych, aby zrozumieć to zjawisko w wysokiej atmosferze - obszar, który przed SpicaV był jeszcze praktycznie niezbadany”, podsumował.
Bertaux wyraził również zadowolenie z atmosferycznego wykrywania „ciężkiej wody” - cząsteczki podobnej do wody, ale o większej masie - dzięki spektrometru SOIR. „Wykrywanie ciężkiej wody w atmosferze planety i jej procent w stosunku do normalnej wody jest bardzo ważne, aby zrozumieć, ile wody było w przeszłości na planecie i ile z niej uciekło”, dodał Bertaux.
„Ilość pary wodnej obecnej dzisiaj w atmosferze Wenus wystarczyłaby na pokrycie planety warstwą cieczy o głębokości 3 centymetrów. Jeśli dowiemy się, że ciężka woda - ślad pierwotnej wody - jest masowo obecna w górnych warstwach atmosferycznych, gdzie może łatwiej uciec, niż ilość wody w przeszłości mogła równie dobrze odpowiadać warstwie do kilkuset metrów głębokości - podsumował Bertaux.
Badanie procesu ucieczki atmosferycznej na Wenus jest w rzeczywistości jednym z głównych celów innego instrumentu Venus Express - ASPERA (Analizator Plazmy Kosmicznej i Atomów Energetycznych). Przyrząd wykrył już masową ucieczkę tlenu i śledził trajektorie innych jonów planetarnych, takich jak hel o pojedynczym ładunku.
„To wczesne wykrycie potwierdza silną interakcję między środowiskiem słonecznym a atmosferą Wenus - planety bez planetarnego pola magnetycznego w celu ochrony przed nadchodzącym wiatrem słonecznym” - powiedział Stanislav Barabash, główny badacz ASPERA ze Szwedzkiego Instytutu Fizyki Kosmicznej w Kirunie w Szwecji. „Badanie tej interakcji dostarczy ważnych wskazówek na temat złożonego zestawu mechanizmów, za pomocą których gazy atmosferyczne giną w przestrzeni kosmicznej, oraz na temat wpływu, jaki mogło to mieć na klimat Wenus w geologicznych skalach czasowych”, podsumował.
Status statku kosmicznego
4 lipca 2006 r. Venus Express zdał ważny egzamin. Rada ESA ogłosiła zakończenie fazy uruchamiania statku kosmicznego na orbicie i oświadczyła, że statek kosmiczny spełnił warunki konieczne do oficjalnego wejścia w fazę operacyjną swojej misji naukowej.
Faza rozruchu Venus, która rozpoczęła się 7 maja, kiedy Venus Express osiągnęła ostatnią 24-godzinną orbitę wokół planety, i zakończyła się 4 czerwca tego roku, to seria operacji mających na celu sprawdzenie wydajności statku kosmicznego i jego systemów na Wenus środowisko, instrumentów naukowych oraz wszystkich systemów i operacji naziemnych.
Statek kosmiczny i instrumenty wykazują ogólnie dobrą wydajność. Jednak jeden z instrumentów na pokładzie - Planetarny spektrometr Fouriera (PFS) - wykazał nieprawidłowe działanie, którego nie można było naprawić w serii prób wykonanych do tej pory w kosmosie. Skaner PFS - zwierciadło potrzebne przyrządowi do wskazywania - jest obecnie zablokowany w bliskiej pozycji, co uniemożliwia spektrometrowi instrumentowemu „zobaczenie” swoich celów.
Komisja kontrolna ds. Rozruchu zatwierdziła szereg działań i dalsze testy orbitalne, które zostaną przeprowadzone w ciągu najbliższych miesięcy, a także serię niezależnych dochodzeń w celu zbadania źródła problemu. W międzyczasie inne instrumenty będą obejmować niektóre cele PFS.
PFS jest przeznaczony do pomiaru składu chemicznego i temperatury atmosfery Wenus. Jest również w stanie zmierzyć temperaturę powierzchni, a zatem wyszukać oznaki aktywności wulkanicznej.
Oryginalne źródło: ESA News Release
