Dallo spazio, Venere sembra una grande palla opaca. Grazie alla sua atmosfera estremamente densa, composta principalmente da biossido di carbonio e azoto, è impossibile visualizzare la superficie con metodi convenzionali. Di conseguenza, poco è stato appreso sulla sua superficie fino al 20 ° secolo, grazie allo sviluppo di tecniche di rilevamento radar, spettroscopico e ultravioletto.
È interessante notare che, visto nella banda ultravioletta, Venere sembra una palla a strisce, con aree scure e chiare che si mescolano l'una accanto all'altra. Per decenni, gli scienziati hanno teorizzato che ciò è dovuto alla presenza di un qualche tipo di materiale nelle cime delle nuvole di Venere che assorbe la luce nella lunghezza d'onda dei raggi ultravioletti. Nei prossimi anni, la NASA prevede di inviare una missione CubeSat a Venus nella speranza di risolvere questo mistero duraturo.
La missione, nota come CubeSat UV Experiment (CUVE), ha recentemente ricevuto finanziamenti dal programma Planetary Science Deep Space SmallSat Studies (PSDS3), che ha sede nel Goddard Space Flight Center della NASA. Una volta schierato, CUVE determinerà la composizione, la chimica, la dinamica e il trasferimento radiativo dell'atmosfera di Venere utilizzando strumenti sensibili ai raggi ultravioletti e un nuovo specchio di raccolta della luce in nanotubi di carbonio.
La missione è guidata da Valeria Cottini, una ricercatrice dell'Università del Maryland che è anche Principle Investigator (PI) di CUVE. Nel marzo di quest'anno, il programma PSDS3 della NASA lo ha selezionato come uno degli altri 10 studi progettati per sviluppare concetti di missione usando piccoli satelliti per indagare su Venere, la Luna della Terra, gli asteroidi, Marte e i pianeti esterni.
Venere è di particolare interesse per gli scienziati, date le difficoltà di esplorare la sua atmosfera densa e pericolosa. Nonostante la NASA e altre agenzie spaziali, ciò che sta causando l'assorbimento delle radiazioni ultraviolette nelle cime delle nuvole del pianeta rimane un mistero. In passato, le osservazioni hanno dimostrato che metà dell'energia solare che il pianeta riceve è assorbita nella banda ultravioletta dallo strato superiore della sua atmosfera, il livello in cui esistono le nuvole di acido solforico.
Altre lunghezze d'onda sono sparse o riflesse nello spazio, che è ciò che dà al pianeta il suo aspetto giallastro e privo di caratteristiche. Molte teorie sono state avanzate per spiegare l'assorbimento della luce UV, tra cui la possibilità che un assorbitore venga trasportato più in profondità nell'atmosfera di Venere attraverso processi convettivi. Una volta raggiunti le cime delle nuvole, questo materiale sarebbe disperso dai venti locali, creando il modello irregolare di assorbimento.
Si ritiene quindi che le aree luminose corrispondano a regioni che non contengono l'assorbitore, mentre le aree scure lo fanno. Come Cottini ha indicato in un recente comunicato stampa della NASA, una missione CubeSat sarebbe l'ideale per studiare queste possibilità:
“Poiché il massimo assorbimento di energia solare da parte di Venere si verifica nell'ultravioletto, determinare la natura, la concentrazione e la distribuzione dell'assorbitore sconosciuto è fondamentale. Questa è una missione altamente focalizzata, perfetta per un'applicazione CubeSat. ”
Tale missione trarrebbe vantaggio dai recenti miglioramenti della miniaturizzazione, che hanno consentito la creazione di satelliti più piccoli e di dimensioni ridotte che possono fare gli stessi lavori di quelli più grandi. Per la sua missione, CUVE si affiderebbe a una telecamera ultravioletta miniaturizzata e uno spettrometro in miniatura (che consente l'analisi dell'atmosfera in più lunghezze d'onda), nonché alla navigazione miniaturizzata, all'elettronica e al software di volo.
Un altro componente chiave della missione CUVE è lo specchio a nanotubi di carbonio, che fa parte di un telescopio in miniatura che il team spera di includere. Questo specchio, sviluppato da Peter Chen (un appaltatore della NASA Goddard), viene realizzato versando una miscela di nanotubi epossidici e di carbonio in uno stampo. Questo stampo viene quindi riscaldato per polimerizzare e indurire la resina epossidica e lo specchio è rivestito con un materiale riflettente di alluminio e biossido di silicio.
Oltre ad essere leggero e altamente stabile, questo tipo di specchio è relativamente facile da produrre. A differenza delle lenti convenzionali, non richiede la lucidatura (un processo costoso e che richiede tempo) per rimanere efficace. Come indicato da Cottini, questi e altri sviluppi nella tecnologia CubeSat potrebbero facilitare le missioni a basso costo in grado di supportare le missioni esistenti in tutto il Sistema Solare.
"CUVE è una missione mirata, con un payload scientifico dedicato e un bus compatto per massimizzare le opportunità di volo come un giro in condivisione con un'altra missione su Venere o verso un obiettivo diverso", ha detto. "CUVE completerebbe le missioni Venus passate, presenti e future e fornirebbe un grande ritorno scientifico a costi inferiori".
Il team prevede che nei prossimi anni la sonda verrà inviata a Venere come parte del carico utile secondario di una missione più ampia. Una volta raggiunta Venere, verrà lanciata e assumerà un'orbita polare attorno al pianeta. Stimano che occorrerebbe un anno e mezzo a CUVE per raggiungere la sua destinazione e la sonda avrebbe raccolto i dati per un periodo di circa sei mesi.
Se avrà successo, questa missione potrebbe spianare la strada ad altri satelliti a basso costo e leggeri che vengono dispiegati su altri corpi solari come parte di una missione esplorativa più ampia. Cottini e i suoi colleghi presenteranno anche la loro proposta per il satellite CUVE e la missione all'European Planetary Science Congress 2017, che si terrà dal 17 al 22 settembre a Riga, in Lettonia.
