Venus, el febril gemelo que nos negamos a olvidar

¿Por qué los científicos de Rusia y Estados Unidos están desarrollando una nueva misión para explorar el planeta vecino?

Para los científicos e ingenieros soviéticos Venus ha sido durante mucho tiempo el "planeta de Rusia" , al que desde hace más de veinte años, la Unión Soviética envió unas dos docenas de naves espaciales con el fin de recoger una gran cantidad de información valiosa. Fueron las estaciones espaciales soviéticas las que primero llegaron a la superficie de Venus, llevaron a cabo estudios fotográficos y filmográficos y tomaron muestras de suelo. Hoy, los expertos de Roscosmos esperan repetir este éxito, junto con colegas de la NASA. Desde el año 2005, hay planes para crear "Venera-D", una estación espacial de larga duración, capaz de trabajar en la superficie de Venus por lo menos un mes (dadas las condiciones extremas de la atmósfera). En 2013, los expertos estadounidenses se unieron al proyecto, y el 9 de abril de 2018 se supo que la NPO Lavochkin había comenzado  el desarrollo del diseño de una estación de larga duración. Para averiguar qué esperan encontrar los científicos en Venus, cuál será la misión de "Venera-D" y cuándo se espera a su inicio, conversamos con Lyudmila Zasova, codirectora del grupo conjunto de NASA e IKI, el laboratorio de espectroscopía de las atmósferas planetarias del Instituto de Estudios Espaciales de la Academia Rusa de Ciencias.

En qué etapa está el proyecto

La primera mención del proyecto ruso "Venera-D" apareció en noviembre de 2005, cuando los líderes de Roskosmos presenciaron el lanzamiento de la sonda orbital europea “Venus Express” a bordo de un cohete ruso desde Baikonur. Luego, el lanzamiento del dispositivo fue planeado para 2015. Después de los exitosos lanzamientos de estaciones de 1970-80 "Venera" y "Vega", que trabajaron módulos de aterrizaje en la superficie de un máximo de dos horas, los expertos soviéticos comenzaron a elaborar una estación que colocarían "en vivo" en la superficie hasta por un periodo de 30 días.

"El proyecto Venera-D se incluyó en el Programa Espacial Federal de 2005 a 2015 (PCF 2015) como una estación de larga vida en Venus: tenía que vivir 30 días en la superficie. Algunos elementos de alta temperatura estaban disponibles en la Unión Soviética, pero en Rusia estas industrias ya no estaban disponibles. Cuando se hizo evidente, se intentó construir una estación utilizando un aislamiento térmico efectivo, pero no fue posible lograr una expectativa de vida suficiente para los científicos. Luego comenzamos a posicionar el proyecto Venera-D como una misión con los equipos científicos más modernos que usarían medios fiables y repetidamente verificados para llevar el equipo a la superficie y asegurar su funcionamiento (vale la pena recordar que los vehículos Venera y Vega realizaron 10 aterrizajes en la superficie, todos fueron exitosos),”  dice Lyudmila Zasova.

Según ella, se estaba trabajando en la posibilidad de incorporar sondas de globo  al proyecto, así como un segundo orbitador más pequeño, un subsatélite. En los informes del grupo analítico sobre Venus de la NASA - VEXAG, "Venera-D" fue clasificada como la misión principal, es decir, la más significativa. En el siguiente programa espacial federal hasta el año 2025, que se estaba preparando en 2015 y fue severamente restringido, el proyecto "Venera-D" ya no llegó.

"Los estadounidenses querían ingresar al proyecto Venera-D, ya que correspondía al mapa de ruta de la NASA. En 2013, se estableció el Grupo Científico Conjunto de la Agencia Espacial Internacional/Roscosmos - NASA para la exploración de Venus sobre la base del proyecto "Venera-D". Ahora estamos trabajando sobre la base de una carta firmada por el director del departamento planetario de la NASA, James Green, y el jefe del Consejo de la Academia Rusa de Ciencias del Espacio, Leon Zelenin. Las tareas del grupo son el análisis detallado del proyecto Venera-D, las tareas científicas del equipo, la identificación de problemas que deben resolverse y la selección de instrumentos científicos y elementos de la misión que la NASA puede asumir. NASA financia su participación hasta el 2019. El 31 de enero de 2019, se debe enviar un informe", explica Zasova.


Posible diseño de la estación Venera D / Lavochkin

¿Cómo será la estación?

Desde 2005, la supuesta apariencia de "Venera" ha cambiado mucho. Hoy, toda esta familia de vehículos, que explorarán el planeta desde la órbita, también explorarán su atmósfera y superficie.

Ahora la estación incluye un orbitador ruso con un conjunto de equipos científicos (además de los instrumentos europeos y japoneses), una plataforma atmosférica ("avión inflable", y tal vez una sonda de globo grande), un pequeño orbitador - "sub satélite". Y, por último, habrá un gran tren de aterrizaje ruso (con dispositivos estadounidenses y rusos) en Venera-D, que puede sobrevivir en la superficie durante dos o tres horas. La NASA propone incluir en la misión una o varias estaciones pequeñas de larga vida que podrán soportar la superficie por hasta un año. Los científicos estadounidenses los están desarrollando específicamente para la misión "Venera-D".

"Gracias a la participación de NASA en este proyecto," Venera-D "se vuelve realmente duradero: las estaciones pequeñas que pesan solo diez kilogramos podrán trabajar allí durante un año y, posiblemente, más. Por supuesto, estos son dispositivos puramente estadounidenses, pero los resultados se estudiarán juntos. La NASA tiene componentes electrónicos de alta temperatura que pueden operar a una temperatura de 500 grados por encima de cero y una presión de 100 atmósferas en la superficie. Lamentablemente, no tenemos estos componentes. Además, la NASA tiene una cámara de prueba para estudiar el comportamiento de los dispositivos en Venus, donde es posible simular por completo la composición del gas, la temperatura y la presión", dijo Zasova.

Se instalará una pequeña estación de larga vida en el módulo de aterrizaje. Esto simplifica enormemente el trabajo, porque en este caso el sitio de aterrizaje se conoce exactamente. El lander proporcionará la imagen de los alrededores, y otras características de la superficie, lo que significa que los resultados de las estaciones pequeñas serán más fáciles de interpretar. Seguirá funcionando después de la "muerte" de un tren de aterrizaje grande dos o tres horas después del aterrizaje.

La investigación de la atmósfera de Venus estará a cargo de una sonda atmosférica especial. Ahora los científicos están considerando dos opciones para su diseño, una de las cuales es una aeronave inflable en forma de ala voladora, desarrollada por Northrop Grumman. Se supone que se separará de la nave todavía en órbita, se inflará y luego ira a la deriva en la atmósfera, incluyendo los motores y llegando a una altura de 70 kilómetros en el lado del día, donde el sol puede recargar sus paneles solares, y bajando de altura de la noche, donde puede derivar a expensas de la fuerza de Arquímedes. Este dispositivo exótico, que recibió la designación VAMP (Venus Atmospheric Maneuverable Platform), puede convertirse en el primer avión que vuela fuera de la Tierra.

Sin embargo, se considera una opción alternativa: una sonda de aerostato, solo que con más carga y más duradera que las sondas de aerostato de la misión soviética "Vega".

¿Por qué necesitamos una nueva misión a Venus?

A pesar de las numerosas misiones exitosas a Venus, los problemas fundamentales relacionados con su pasado, su subsuelo y su atmósfera siguen sin resolverse, en parte porque las “naves venusianas” que viajaban hacia el planeta hace casi 40 años no podían trabajar lo suficiente, y el equipo científico no era lo suficientemente preciso.

"Aún no está claro por qué Venus y la Tierra son tan diferentes entre sí. Se llaman planetas gemelos, se formaron casi en las mismas condiciones y se dispersaron en el proceso de la evolución: tenemos condiciones "infernales" en Venus y condiciones confortables para la vida en la Tierra. El efecto invernadero sobre Venus "dispersó" la temperatura a 500 grados. En nuestro planeta, también existe un efecto invernadero, pero es mucho más débil. Para comprender mejor de qué depende el clima de la Tierra y cómo cambia, es importante estudiar a Venus. Un problema aparte: no se sabe a dónde se fue el agua de Venus, porque hay cinco órdenes de agua menos que en la Tierra. El agua podría disiparse, "escapar" de la atmósfera o permanecer en los minerales de la superficie", dice Zasova.

Para comprender dónde se ha ido el agua, se planea enviar una compleja sonda que llevará un conjunto de instrumentos para el análisis químico y un espectrómetro láser. "Intentaremos descubrir los minerales que se formaron en presencia de agua, por ejemplo granitos", dice ella.


Sonda atmosférica - ala voladora / Northrop Grumman

Otro misterio de Venus son sus nubes. "Consisten en ácido sulfúrico, pero ¿de dónde viene la cantidad de dióxido de azufre que proviene de él? De alguna manera debe reponerse, porque es un compuesto que finalmente se destruye. Sin embargo, por el momento no hay actividad volcánica en el planeta. Entonces, ¿de dónde viene? ", Pregunta Zasova. Los científicos planean explorar la atmósfera utilizando espectrómetros que se instalarán en el orbitador y a bordo de una sonda atmosférica. Además, un dispositivo similar funcionará cuando la sonda de aterrizaje baje en la atmósfera.

Una estación de larga vida recibirá importantes resultados sobre la dinámica de la atmósfera de Venus, principalmente sobre la superrotación, su mayor misterio. Hasta el momento no está claro por qué la superficie de Venus rota 60 veces más lento que su atmósfera a una altitud de 70 kilómetros, donde la velocidad del viento es de 100 metros por segundo, mientras que esta cifra es de sólo 1-1,5 metros por segundo en la superficie. No está claro cómo se intercambia el momento angular entre la atmósfera y la superficie.

Para comprender la naturaleza de la superrotación, se necesitan observaciones a largo plazo de los cambios de temperatura en el lado diurno y nocturno del planeta, que se llevan a cabo en el rango milimétrico. Se realizarán mediante un radiómetro instalado en el descenso o en el orbitador. Las observaciones de los espectrómetros en el rango infrarrojo y ultravioleta de la estación espacial contarán sobre el movimiento del viento en la capa de nubes bajas y la dinámica de la atmósfera.

Por ahora, el lanzamiento del Venus-D está planeado para el período de 2026 a 2031 con la ayuda del cohete Angara-A5.

 

Kristina Ulasovich

Traducido por Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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