מדעני נאס"א מפרטים תוכניות נוגה ארוכות

דרבי דיאר, אסטרונום בקולג' מאונט הוליוק, הצליח מאוד בכתיבת הצעות למשימות ונוס.

לפני יותר מעשור, היא השתתפה בצוות המדע שפיתח בדיקה שתדגום את האטמוספרה הרעילה וישרטה בסלעים על פני השטח הוונוס. נאס"א בחרה במשימה כאחת מהן שלושה פיינליסטים ב-2009, אבל בחר ללכת להרים אבק אסטרואיד במקום זאת.

ב-2015 היא ניסתה שוב. דיאר הצטרף לקבוצה בראשות סוזן סמרקר ממעבדת ההנעה הסילון (JPL) כדי לתכנן חללית מסלולית שתוכל למפות את צורות הקרקע וסוגי הסלע של נוגה מלמעלה. זה הפך לאחד מחמישה פיינליסטים, יחד עם משימה נוספת לצלול דרך העננים של ונוס. בשנת 2017, נאס"א האירה אור ירוק לשני מתחרים, שניהם לאסטרואידים. "הם מימנו כמעט הכל חוץ משתי משימות ונוס", אומר דיאר. "החוויה הזו הייתה תלויה בכולנו."

אבל לא היה זמן להתפלש, שכן המועד האחרון לרעיונות משימה שאפתניים יותר היה רק ​​בעוד ארבעה חודשים. להקת הליבה של מדענים עקשנים מיהרו להגיע למזג את רעיון המסלול שלהם עם הגשושית האטמוספרית, כשדיאר וסמרקאר ליטשו את ההצעה עד 2 לפנות בוקר בבוקר שהייתה אמורה להגיע, מונעת מהרצון שלהם לבקר בונוס (וקצת טקילה, לפי דיאר). התוכנית שלהם הייתה אחת מתוך שלושה בלבד שקיבלו ציונים גבוהים. נאס"א התקדמה עם השניים האחרים. "זה היה מאוד מתסכל", היא אומרת.

עם זאת, הצוות הרים את עצמו והחל להתכונן לקריאה הבאה להגשת הצעות. הפעם, הם יכלו לעבוד בנחת ולא היה להם צורך בטקילה.

שנות המאמצים שלהם בניסוח וניסוח מחדש של תוכניות להגיע לוונוס השתלמו סוף סוף. ב-2 ביוני, נאס"א הודיעה שהיא תחזור סוף סוף לשכנה הפלנטרית השנייה שלנו, לאחר היעדרות של עשרות שנים. סוכנות החלל בחרה לממן שתי משימות, הגלגולים האחרונים הן של המסלול והן של הגשושית האטמוספרית שהסוכנות עברה עליהן כל כך הרבה פעמים בעבר. הניצחון המכריע גורם לדיאר ולשאר הקהילה המדעית של ונוס להרגיש התרוממות רוח.

"צבוט אותי! הסתובבתי רק בלי להאמין ביום או היומיים הראשונים", היא אומרת. "כל הזמן חשבתי שאני הולך להתעורר למחרת ולגלות שזה חלום."

הפרטים העדינים עשויים להשתנות ככל שמעצבי המשימה ימשיכו לעבוד עם נאס"א, אבל הנה התוכנית הכללית לאופן שבו דיאר ומשתפי הפעולה הרבים שלה יצליחו נסה לענות על שאלות בסיסיות על נוגה, כולל איך היא נוצרה, האם אי פעם היו לה תנאים לחיים ואיך היא נראית היום.

VERITAS

המשימה הראשונה, שעבורה משמש דיאר כמדען מספר 2 (Smrekar הוא מספר 1), יוצאת לדרך ב-2028. ה פליטת ונוס, מדעי הרדיו, InSAR, טופוגרפיה וספקטרוסקופיה (או VERITAS) חללית תבלה כשישה חודשים בנסיעה לנוגה, ולאחר מכן בערך שלוש שנים במסלול. ממקומה בין 110 ל-150 מייל מעל כדור הארץ (חצי מגובה ה-ISS מעל כדור הארץ), VERITAS תשתמש בשני מכשירים מדעיים עיקריים כדי להשיג שתי מטרות עיקריות.

ראשית, VERITAS תשתמש במכ"ם כדי לנקב את כיסוי העננים העבה של הפלנטה ולסרוק את פני השטח שלו כדי לייצר מפה חדה של הגיאוגרפיה שלו. נאס"א עשתה את הצעד הבסיסי הזה עבור מאדים עם מסלול סיור מאדים בשנת 2006, אבל חקר ונוס פיגר מאחור.

המפה הטובה ביותר של כוכב הלכת הצהוב עד כה מגיעה מה- מסלול מגלן, שפעלה בין 1990 ל-1994. תמונת המכ"ם שהיא ערכה של נוגה הייתה מטושטשת: כל פיקסל של המפה ייצג כ-12.5 מייל משטחה של נוגה. עין הרדאר המודרנית של VERITAS תראה פי 100 בצורה ברורה יותר, כאשר כל פיקסל מכסה רק עשרות עד מאות מטרים. זה גם ימפה את הטופוגרפיה, תוך רישום גבהים עד 15 רגל הקרובים לערך.

המפות החדשות הללו יהיו חיוניות עבור גיאולוגים בתקווה להבין כיצד אדמתה של ונוס השתנתה לאורך זמן, ולמתכנני משימות המתכננים נחתות עתידיות. "אלה נתונים בסיסיים", אומר דיאר.

שנית, החללית תמפה את הגיאולוגיה של כוכב הלכת - במיוחד התפלגות של סוגי סלע שונים, במיוחד הבזלת והגרניט שחושבים שהם מהווים את רוב הקרקע של נוגה. חוקרים שאינם יכולים לקחת דגימות סלע באופן ישיר בדרך כלל מבינים את האיפור של החומר באמצעות ספקטרוסקופיה, הכוללת ניתוח הצבעים הספציפיים של האור שחומר מחזיר או פולט. אבל הסלעים של נוגה מוסתרים מאחורי צעיף כמעט בלתי חדיר של ענני פחמן דו חמצני, שרידים אפשריים של אוקיינוסים עתיקים מזמן רתח.

[קָשׁוּר: 'נחילי רובוט' יוכלו יום אחד לבנות מקלטים תת-קרקעיים לבני אדם על מאדים]

אבל חוקרי VERITAS הראו שוב ושוב שהם לא מתייאשים בקלות. כדי להתמודד עם האתגר הזה, הם מתכננים לנצל כמה סדקים במעטפת הפחמן הדו חמצני של נוגה. המולקולה לא מצליחה לחסום קרני אור מקומץ אורכי גל המקובצים ליד 1,000 ננומטר - מה שבמקרה מועיל בזיהוי מתכות מסוימות, כולל ברזל.

אף אחד לא יודע בדיוק איך נראים חומרים מוכרים בתופת שהיא נוגה (האווירה התחתונה חם מספיק כדי להמיס עופרת וצפוף עשרות מונים מהאוויר על פני כדור הארץ), אבל לדייר יש כמה שנים למצוא הַחוּצָה. המעבדה שלה משתפת פעולה כעת עם סוכנות החלל הגרמנית כדי לאפות דוגמאות שונות ולהשתמש בלמידת מכונה כדי לנסות לזהות את הרכבן באופן ספקטרוסקופי.

DAVINCI+

כאשר VERITAS מקיף את נוגה, היא תצטרף באמצע המשימה על ידי ה- חקירת נוגה באטמוספירה עמוקה של גזים אצילים, כימיה והדמיה פלוס (DAVINCI+). עם השקה בשנת 2029, DAVINCI+ תעביר, לאחר שישה חודשים של מעבר, 16 חודשים בביצוע סדרה של טיסות ונוס, בהן היא תשתמש כדי להתאים את מיקומה לפי הצורך כדי לספק את המטען שלה במדויק.

במעבר השלישי, הוא יפיל בדיקה ישירות מעל זו של ונוס אלפא רג'יו אזור, דוגמה אחת לצורות קרקע מסתוריות הידועות בשם טסרה. רוב כוכב הלכת הוא שטחים מישוריים בזלתיים, אבל הבתים הם מאפיינים קלים יותר שמבצבצים כקילומטר מעל המישורים. כמה חוקרים מאמינים שהרמות הללו הן שרידים של הקרום המוקדם של נוגה - אולי שרידי יבשות עתיקות.

זמן קצר לאחר הפרידה יתחיל פרק זמן קצר כי סגן החוקר הראשי סטפני גטי הוא קורא "59 הדקות של התרגשות". לאחר 22 חודשים של כניסה לתפקיד, לבדיקה תהיה רק ​​שעה אחת ללמוד כמה שיותר על האווירה הוונוסיאנית.

הפעולה תתחיל כ-42 מייל מעל פני השטח, כאשר מצנח מאט את נפילתו של כדור מתכת ברוחב שלושה מטרים. דפוס משונה של כרטיסיות ישמור על סיבובו בקצב עדין ויציב. בערך כל 600 רגל, הגשושית תקלוט ריח של אוויר ונוס ויתעד את כמויות הגזים השונים הקיימים בגובה זה, כולל חמצן, גופרית, קסנון והליום.

[קָשׁוּר: צורת "הדיסק הכפול" של שביל החלב עשויה להיות נפוצה בגלקסיות]

מתוך מערכי נתונים אלה, מדענים פלנטריים מקווים להשלים חורים פעורים בידע שלהם על ההיסטוריה של נוגה. כוכבי לכת מוציאים גזים אינרטיים כמו הליום בקצבים שונים, ובאמצעות מדידת גזים "אצילים" אלה, למשל, החוקרים יוכלו לשחזר כיצד נוגה נוצרה והתפתחה.

DAVINCI+ גם ירחרח זנים שונים של מימן שנותרו מאחור כאשר האוקיינוסים והאגמים של כדור הארץ התאדו, התפרקו למימן וחמצן, ואבדו חלקית לחלל. מולקולות אלה יגידו לחוקרים אם - ולכמה זמן - נוגה מציגה את התנאים החמים והרטובים הדרושים לחיים. שאלות כאלה הופכות יותר ויותר דחופות ככל שהאסטרונומים מגלים אלפי כוכבי לכת חיצוניים, שחלקם עשויים להידמות כיום לנוגה העתיקה. "המנגנונים שהפכו אותו למגורים יכולים לפעול כעת" על כוכבי לכת אחרים, כך שנוכל "להתבונן בהם בפעולה", אומר גיאדה ארני, סגן חוקר ראשי נוסף עבור DAVINCI+.

לאחר כ-30 דקות של זמן אוויר, הגשושית תיפול לגובה של כ-25 מיילים. בשלב זה, הכדור יצוץ החוצה מתחת לעננים, ויעניק למצלמה הפונה כלפי מטה נוף ברור של אלפא רג'יו למטה. בגבהים נמוכים יותר האוויר הופך סמיך יותר ויותר, ומתנהג יותר ויותר כמו נוזל. מוצף על ידי האוויר המשתפל סביבו, הכדור ישתחרר את המצנח וישלים את המחצית השנייה של הירידה שלו ללא סיוע. המכונה תמשיך לצלם תמונות ולדגום את האטמוספרה עד כחצי קילומטר מעל פני השטח, תוך שימוש ברגעים האחרונים של זמן האוויר כדי להעביר את הנתונים שלה בחזרה לספינת האם למעלה. כאשר השידור מסתיים, המשימה מגיעה לסיומה באופן רשמי.

"אנחנו מבצעים כמעט פייב את הבדיקה ואומרים, 'עבודה מצוינת'", אומר גטי.

אבל DAVINCI+ עשוי עדיין להימשך. ארני אומר שכדור הטיטניום צפוי להשפיע על פני נוגה במהירות של כ-30 מייל לשעה, מה שעשוי להיות נחיתה קטלנית ואולי לא. במקרה שהאלקטרוניקה שלו תמשיך לתפקד, הגשושית אמורה להיות מסוגלת להמשיך לצלם מדידות ותמונות (למרות שהמצלמה שלו כנראה תנוח על הקרקע) עוד 18 דקות לפני שהיא נכנעת לחומרה הקשה של ונוס סביבה.

העשור של ונוס

דיאר מקווה שאחרי עשור של אכזבה, VERITAS ו-DAVINCI+ יפתחו עשור של פעולה למען קהילת ונוס. עם מפות ומערכי נתונים מודרניים, פער הידע בין מה שהחוקרים מבינים על נוגה לבין מה שהם מבינים על מאדים יתחיל להצטמצם. עם זאת, כדי להתעדכן באמת, הם יצטרכו לגעת במשטח. ועם הטכנולוגיה של היום, מדענים כמו דיאר יכולים לחלום יותר גדול מהם עשה עוד ב-2009. היא רואה שתי דרכים עיקריות לחקור את פני השטח.

הראשון הוא נחתת בקנה מידה מלא. מכונה זו תהיה ככל הנראה בצורת כדור ברוחב שישה מטרים, גדושה במכשירים גיאוכימיה שיכולים לשרוד בין יום לחמישה ימים.

או שנאס"א יכולה להצטמצם. הסוכנות השקיעה משאבים רבים בפיתוח מכונות קלות, קשוחות ופשוטות יחסית, המכונה חוקרי מערכת השמש באתרים ארוכים או LLISSEs, שיכולים באופן תיאורטי לפעול עד חודשיים על ונוס. גודל קופסת הנעליים שלהם יאפשר לבדיקה לפרוס צי קטן של LLISSE על פני השטח, שם הם יוכלו לצלם תמונות, לחוש רעידות ונוס או לבצע כל מספר של משימות.

השיחה הבאה עבור פרופילי משימה יוצא בשנת 2024, ודיאר מצפה לתחרות.

"אני מקווה שנקבל את שני סוגי ההצעות", היא אומרת. "ואנחנו ניתן להצעה הטובה ביותר לנצח."