Venere sembra blanda e informe alla luce visibile, ma cambia il filtro in ultravioletto, e il gemello della Terra sembra improvvisamente un pianeta diverso. Aree scure e chiare rigano la sfera, indicando che qualcosa sta assorbendo le lunghezze d'onda ultraviolette nelle cime delle nuvole del pianeta.

Un team di scienziati e ingegneri che lavorano presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, ha ricevuto finanziamenti dall'agenzia Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, o PSDS3, programma per far avanzare un concetto di missione CubeSat che rivela la natura di questo misterioso assorbitore situato all'interno dello strato di nubi più alto del pianeta.

Chiamato esperimento UV CubeSat, o CURVA, la missione indagherebbe sull'atmosfera di Venere utilizzando strumenti sensibili all'ultravioletto e un romanzo, specchio di raccolta della luce in nanotubi di carbonio.

Simile per struttura e dimensioni alla Terra, Venere ruota lentamente nella direzione opposta rispetto alla maggior parte dei pianeti. La sua atmosfera densa, costituito principalmente da anidride carbonica, con nuvole di goccioline di acido solforico, intrappola il calore in un effetto serra incontrollabile, rendendolo il pianeta più caldo del nostro sistema solare con temperature superficiali abbastanza alte da fondere il piombo.

Sebbene la NASA e altri programmi spaziali internazionali abbiano inviato più missioni su Venere, "l'esatta natura dell'assorbitore del cloud top non è stata stabilita, " ha dichiarato Valeria Cottini, Principal Investigator CUVE, un ricercatore dell'Università del Maryland che guida un team di esperti nella composizione, chimica, dinamica, e trasferimento radiativo dell'atmosfera del pianeta. "Questa è una delle domande senza risposta ed è importante, " lei ha aggiunto.

Le precedenti osservazioni di Venere mostrano che metà dell'energia solare è assorbita nell'ultravioletto da uno strato superiore delle nubi di acido solforico, dando al pianeta le sue caratteristiche a strisce scure e chiare. Altre lunghezze d'onda sono disperse o riflesse nello spazio, il che spiega perché il pianeta sembra un informe, sfera bianco-giallastra nell'ottica:lunghezze d'onda visibili all'occhio umano.

Le teorie abbondano su ciò che causa queste striature, caratteristiche contrastanti, disse Cottini. Una spiegazione è che i processi convettivi dragano l'assorbitore dal profondo della spessa coltre nuvolosa di Venere, trasportando la sostanza alle sommità delle nuvole. I venti locali disperdono il materiale nella direzione del vento, creando le lunghe strisce. Gli scienziati teorizzano che le aree luminose osservate nell'ultravioletto sono probabilmente stabili contro la convezione e non contengono l'assorbitore, mentre le aree scure lo fanno.

"Poiché il massimo assorbimento dell'energia solare da parte di Venere avviene nell'ultravioletto, determinare la natura, concentrazione, e la distribuzione dell'assorbitore sconosciuto è fondamentale, " Ha detto Cottini. "Questa è una missione altamente focalizzata, perfetta per un'applicazione CubeSat."

Per saperne di più sull'assorbitore, il team CUVE, che include scienziati Goddard e ricercatori affiliati con l'Università del Maryland e l'Università Cattolica, sta sfruttando gli investimenti che Goddard ha fatto in strumenti miniaturizzati e altre tecnologie. Oltre a pilotare una telecamera ultravioletta miniaturizzata per aggiungere informazioni contestuali e catturare le caratteristiche di contrasto, CUVE porterebbe uno spettrometro sviluppato da Goddard per analizzare la luce su un'ampia banda spettrale - 190-570 nanometri - che copre l'ultravioletto e il visibile. Il team prevede inoltre di sfruttare gli investimenti nella navigazione CubeSat, elettronica, e software di volo.

"Molti di questi concetti sono guidati da importanti investimenti in ricerca e sviluppo di Goddard, " disse Tilak Hewagama, un membro del team CUVE che ha lavorato con gli scienziati di Goddard Shahid Aslam, Nicola Gorio, e altri per dimostrare uno spettrometro compatibile con CubeSat. "Questo è quello che ci ha fatto iniziare."

Uno degli altri nuovi adattamenti CUVE è il potenziale uso di un telescopio leggero dotato di uno specchio fatto di nanotubi di carbonio in una resina epossidica. Ad oggi, nessuno è stato in grado di realizzare uno specchio utilizzando questa resina.

Tali ottiche offrono diversi vantaggi. Oltre ad essere leggero e molto stabile, sono relativamente facili da riprodurre. Non richiedono la lucidatura, un processo che richiede tempo e spesso costoso che assicura un liscio, superficie perfettamente sagomata.

Sviluppato dall'appaltatore di Goddard Peter Chen, lo specchio è realizzato versando una miscela di resina epossidica e nanotubi di carbonio in un mandrino, o muffa, modellato per soddisfare una prescrizione ottica specifica. I tecnici quindi riscaldano lo stampo per polimerizzare e indurire la resina epossidica. Una volta impostato, lo specchio è rivestito con un materiale riflettente di alluminio e biossido di silicio.

Obiettivi dello studio

Il team prevede di migliorare ulteriormente le tecnologie della missione e valutare i requisiti tecnici per raggiungere un'orbita polare attorno a Venere come carico utile secondario. Il team ritiene che CUVE impiegherà un anno e mezzo per raggiungere la sua destinazione. Una volta in orbita, il team avrebbe raccolto dati per circa sei mesi.

"CUVE è una missione mirata, con un carico utile scientifico dedicato e un autobus compatto per massimizzare le opportunità di volo come una condivisione del viaggio con un'altra missione su Venere o verso un obiettivo diverso, "Cottini ha detto. "CUVE sarebbe complementare passato, attuale, e future missioni di Venere e forniscono un grande ritorno scientifico a un costo inferiore."

Piccoli satelliti, inclusi CubeSat, svolgono un ruolo sempre più importante nell'esplorazione, dimostrazione di tecnologia, ricerca scientifica e indagini educative presso la NASA, tra cui:esplorazione dello spazio planetario; osservazioni della Terra; scienze fondamentali della Terra e dello spazio; e lo sviluppo di strumenti scientifici precursori come comunicazioni laser all'avanguardia, comunicazioni da satellite a satellite e capacità di movimento autonomo.