DAVINCI+ invierà una sonda del diametro di un metro per sfidare le alte temperature e pressioni vicino alla superficie di Venere per esplorare l'atmosfera da sopra le nuvole fino alla superficie di un terreno che potrebbe essere stato un continente passato. Durante i suoi ultimi chilometri di discesa libera (mostrati qui), la sonda catturerà per la prima volta immagini spettacolari e misurazioni chimiche dell'atmosfera più profonda di Venere. Credito:visualizzazione NASA GSFC di CI Labs Michael Lentz e altri
Sebbene la Terra e Venere siano simili per dimensioni e posizione, sono mondi molto diversi oggi. Mentre la Terra ha oceani d'acqua e vita abbondante, Venere è secca e ferocemente inospitale. Sebbene sia un po' più vicina al sole, circa il 70% della distanza della Terra, Venere è molto più calda, con temperature in superficie sufficientemente elevate da fondere il piombo. Il paesaggio bruciato è oscurato da nubi di acido solforico, ed è soffocato da una densa atmosfera composta principalmente da anidride carbonica a oltre 90 volte la pressione di quella terrestre, che fa sì che l'aria si comporti più come un fluido che come un gas vicino alla sua superficie.
Però, gli scienziati pensano che in un tempo precedente, Venere potrebbe essere stata più simile alla Terra, un mondo con oceani d'acqua che era potenzialmente abitabile per la vita, forse per miliardi di anni. Ipotizzano che qualcosa abbia causato un effetto "serra fuori controllo" nell'atmosfera di Venere, alzando la temperatura e vaporizzando i suoi oceani. La missione DAVINCI+ della NASA è impostata per esplorare Venere per determinare se fosse abitabile e capire come questi mondi simili siano finiti con destini così diversi.
"Venere è una 'stecca di rosetta' per leggere i libri dei record del cambiamento climatico, l'evoluzione dell'abitabilità, e cosa succede quando un pianeta perde un lungo periodo di oceani di superficie, " ha detto James Garvin, ricercatore principale per DAVINCI+ presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Ma Venere è 'difficile' poiché ogni indizio è nascosto dietro la cortina di un'enorme atmosfera opaca con condizioni inospitali per l'esplorazione della superficie, quindi dobbiamo essere intelligenti e portare i nostri migliori "strumenti della scienza" su Venere in modi innovativi con missioni come DAVINCI+. Ecco perché abbiamo chiamato la nostra missione "DAVINCI+" dopo il pensiero rinascimentale ispirato e visionario di Leonardo da Vinci che è andato oltre la scienza per connettersi all'ingegneria, tecnologia, e anche l'arte».
L'impatto scientifico di DAVINCI+ raggiungerà anche oltre il sistema solare fino a pianeti simili a Venere in orbita attorno ad altre stelle (esopianeti), che dovrebbero essere comuni e rappresenteranno obiettivi importanti per il prossimo James Webb Space Telescope della NASA. Ma questi pianeti possono essere difficili da interpretare, soprattutto se sono avvolti da spesse nuvole simili a Venere.
"Venus è l'"esopianeta nel nostro cortile" che può aiutarci a comprendere questi mondi analogici distanti fornendo la verità terrestre per migliorare i modelli informatici che utilizzeremo per interpretare i pianeti exo-Venere, " disse Giada Arney, vice investigatore principale per DAVINCI+ alla NASA Goddard. "Ma c'è così tanto su Venere che ancora non capiamo, ed è qui che entra in gioco DAVINCI+. se Venere era abitabile in passato, anche alcuni pianeti eso-veneristici potrebbero essere abitabili! Quindi l'indagine di DAVINCI+ sull'evoluzione di Venere può aiutarci a capire meglio come i mondi abitabili sono distribuiti altrove nell'universo, e come i pianeti abitabili si evolvono nel tempo in senso generale."
La missione, Atmosfera profonda Venere Indagine sui gas nobili, Chimica, e Imaging Plus, consisterà in un veicolo spaziale e una sonda. La navicella seguirà i movimenti delle nuvole e mapperà la composizione della superficie misurando l'emissione di calore dalla superficie di Venere che fuoriesce nello spazio attraverso la massiccia atmosfera. La sonda scenderà attraverso l'atmosfera, campionando la sua chimica e la temperatura, pressione, e venti. La sonda scatterà anche le prime immagini ad alta risoluzione di Alpha Regio, un antico altopiano grande due volte il Texas con aspre montagne, cercando prove che l'acqua crostale del passato abbia influenzato i materiali di superficie.
DAVINCI+ utilizza osservazioni sia dall'alto che dall'interno dell'atmosfera planetaria per rispondere alle principali domande su come si è formata Venere, si è evoluto, e forse ha perso la sua abitabilità (e gli oceani di superficie passati). La sua “mobilità verticale naturale” si estende dall'alto dell'atmosfera, attraverso le nuvole, e poi per tutta l'atmosfera profonda fin sopra la superficie, dove verrà eseguita l'imaging di paesaggi montani in 3D insieme a una chimica dettagliata. Credito:visualizzazione NASA GSFC e CI Labs Michael Lentz e colleghi
Il lancio è previsto per l'anno fiscale 2030 con due sorvoli di Venere prima della discesa della sonda. I flyby sono la fase iniziale della missione di telerilevamento per studiare la circolazione atmosferica e mappare la composizione della superficie. Circa due anni dopo, la sonda verrà rilasciata per condurre la sua indagine sull'atmosfera durante una discesa che durerà circa un'ora prima di atterrare ad Alpha Regio.
"Il prossimo passo nell'esplorazione di Venere richiede un carico utile dello strumento capace che possa impiegare capacità moderne per produrre set di dati definitivi che trasformano la nostra comprensione del nostro vicinato planetario, "ha detto Stephanie Getty, vice investigatore principale per DAVINCI+ alla NASA Goddard. "DAVINCI+ porta la strumentazione comprovata ai problemi scientifici più innovativi di Venere oggi, e siamo entusiasti di portare con noi una comunità scientifica energica nel nostro viaggio mentre forniamo la sostanza chimica, geologico, e set di dati sulla dinamica atmosferica che genereranno le prossime grandi scoperte - e le prossime grandi domande - su Venere e mondi simili a Venere".
La sonda conterrà quattro strumenti. Due di loro - il Venus Mass Spectrometer (VMS) e il Venus Tunable Laser Spectrometer (VTLS) - intraprenderanno il primo studio compositivo completo dell'intera sezione trasversale dei gas atmosferici di Venere, cercando indizi su come, quando, e perché il clima di Venere potrebbe essere cambiato in modo così drammatico. Il terzo strumento, la Venus Atmospheric Structure Investigation (VASI), misurerà la pressione, temperatura, e si snoda da circa 43,5 miglia (70 chilometri) di altitudine alla superficie con una risoluzione 10 volte superiore (o più) rispetto a qualsiasi precedente sonda di Venere. Dopo che la sonda è caduta sotto lo spesso strato di nubi, lo strumento Venus Descent Imager (VenDI) scatterà centinaia di immagini nel vicino infrarosso degli altopiani Alpha Regio, che il team utilizzerà per realizzare mappe di topografia e composizione. Queste immagini mostreranno paesaggi unici di Venere alle alte risoluzioni tipiche dei lander (vicino alla superficie).
La navicella avrà uno strumento, una suite di quattro telecamere chiamata VISOR (Venus Imaging System di Orbit for Reconnaissance). Una telecamera sarà sensibile alla luce ultravioletta per monitorare i movimenti delle nuvole nell'atmosfera. Inoltre, una suite di tre telecamere sensibili alla luce del vicino infrarosso sarà in grado di identificare la composizione della superficie su scala regionale analizzando l'emissione di calore del vicino infrarosso dalla superficie quando la navicella spaziale si trova sul lato notturno di Venere. Poiché la composizione della roccia può essere influenzata dall'acqua, queste immagini forniranno indizi su come gli antichi oceani potrebbero aver modellato la crosta di Venere. La camera suite fornirà le prime mappe compositive di Ishtar Terra, il "continente" ad alta latitudine su Venere con una gamma in altezza fino a 6,8 miglia (11 chilometri). Ishtar potrebbe essere l'ultima manifestazione di una sorta di tettonica a placche su Venere che si è spenta quando gli oceani si sono dissipati circa un miliardo di anni fa.
NASA Goddard è l'istituto di ricerca principale e si occuperà della gestione del progetto per la missione, così come l'ingegneria dei sistemi di progetto per sviluppare il sistema di volo della sonda. Goddard costruirà lo strumento VMS in collaborazione con l'Università del Michigan, e i sistemi di sensori dello strumento VASI. Goddard guida anche il team di supporto scientifico del progetto.
I principali partner sono Lockheed Martin, Denver, Colorado, chi costruirà l'aeroshell e il backshell (il sistema di ingresso e discesa) per portare la sonda nell'atmosfera e fornire i paracadute per posizionarla nella corretta traiettoria di discesa, così come il veicolo spaziale porta sonda, il sistema di telecomunicazione flyby per la sonda, la piattaforma scientifica flyby per la suite di telecamere VISOR, e il vettore/veicolo spaziale orbitale. Il laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University a Laurel, Il Maryland fornirà la radio bidirezionale Frontier che la missione utilizzerà per la comunicazione tra la sonda e il veicolo spaziale, così come la leadership scientifica dell'elemento VASI. Laboratorio di propulsione a getto della NASA, Pasadena, California, fornirà lo strumento VTLS. Sistemi di scienze spaziali di Malin, San Diego, California, fornirà le telecamere tra cui la telecamera di discesa VenDI e la suite VISOR orbitale/flyby. Il Langley Research Center della NASA, Hampton, Virginia, fornirà supporto per i sistemi di discesa e l'Ames Research Center della NASA presso il Moffett Federal Airfield nella Silicon Valley in California collaborerà al sistema di protezione termica e ai sistemi di misurazione dei sistemi di ingresso. KinetX, Inc., Tempi, Arizona, supporterà le dinamiche di volo e lo sviluppo della traiettoria con Goddard e Lockheed Martin.
Le missioni di classe Discovery-Program come DAVINCI+ completano le più grandi esplorazioni di scienze planetarie "ammiraglia" della NASA, con l'obiettivo di ottenere risultati eccezionali lanciando missioni più piccole utilizzando meno risorse e tempi di sviluppo più brevi. Sono gestiti per la Planetary Science Division della NASA dal Planetary Missions Program Office presso il Marshall Space Flight Center di Huntsville, Alabama. Le missioni sono progettate e guidate da un investigatore principale, che riunisce un team di scienziati e ingegneri per affrontare questioni scientifiche chiave sul sistema solare.
