من الفضاء ، تبدو الزهرة ككرة كبيرة غير شفافة. بفضل الغلاف الجوي الكثيف للغاية ، والذي يتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين ، فمن المستحيل عرض السطح باستخدام الطرق التقليدية. ونتيجة لذلك ، تم تعلم القليل عن سطحه حتى القرن العشرين ، وذلك بفضل تطوير تقنيات المسح الراداري والطيفي والأشعة فوق البنفسجية.
من المثير للاهتمام ، عند النظر إليها في الفرقة فوق البنفسجية ، تبدو الزهرة مثل كرة مخططة ، حيث تختلط المناطق المظلمة والخفيفة بجانب بعضها البعض. على مدى عقود ، افترض العلماء أن هذا يرجع إلى وجود نوع من المواد في قمم سحابة فينوس التي تمتص الضوء في الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية. في السنوات القادمة ، تخطط وكالة ناسا لإرسال مهمة CubeSat إلى كوكب الزهرة على أمل حل هذا اللغز الدائم.
تلقت البعثة ، المعروفة باسم تجربة CubeSat للأشعة فوق البنفسجية (CUVE) ، مؤخرًا تمويلًا من برنامج دراسات الكواكب في علوم الفضاء العميق SmallSat (PSDS3) ، والذي يقع مقره الرئيسي كمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. بمجرد نشرها ، ستحدد CUVE التكوين والكيمياء والديناميكيات والانتقال الإشعاعي لجو كوكب الزهرة باستخدام أدوات حساسة للأشعة فوق البنفسجية ومرآة جديدة لجمع أنابيب الكربون النانوية.
تقود البعثة فاليريا كوتيني ، باحثة من جامعة ميريلاند وهي أيضًا باحث رئيسي (CIVE). في مارس من هذا العام ، اختارها برنامج PSDS3 التابع لناسا كواحد من 10 دراسات أخرى مصممة لتطوير مفاهيم المهمة باستخدام الأقمار الصناعية الصغيرة للتحقق من كوكب الزهرة والقمر والكويكبات والمريخ والكواكب الخارجية.
تحظى الزهرة باهتمام خاص من العلماء ، نظرًا لصعوبات استكشاف الغلاف الجوي السميك والخطير. على الرغم من وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى ، فإن ما يتسبب في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في قمم الغيوم على كوكب الأرض يظل لغزًا. في الماضي ، أظهرت الملاحظات أن نصف الطاقة الشمسية التي يتلقاها الكوكب يتم امتصاصها في النطاق فوق البنفسجي بواسطة الطبقة العليا من غلافها الجوي - وهو المستوى الذي توجد فيه سحب حمض الكبريتيك.
تتناثر أطوال موجية أخرى أو تنعكس في الفضاء ، وهو ما يمنح الكوكب مظهره المصفر والأصفر. تم تطوير العديد من النظريات لشرح امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، والتي تتضمن إمكانية نقل الممتص من أعمق في جو الزهرة من خلال عمليات الحمل الحراري. بمجرد وصولها إلى قمم السحابة ، سيتم تفريق هذه المادة بواسطة الرياح المحلية ، مما يخلق نمط الامتصاص المعقد.
لذا يُعتقد أن المناطق الساطعة تتوافق مع المناطق التي لا تحتوي على مادة الامتصاص ، بينما المناطق المظلمة. كما أشار كوتيني في بيان صحفي صدر مؤخرا عن وكالة ناسا ، فإن مهمة CubeSat ستكون مثالية للتحقق من هذه الاحتمالات:
"نظرًا لأن الحد الأقصى من امتصاص الطاقة الشمسية بواسطة الزهرة يحدث في الأشعة فوق البنفسجية ، فإن تحديد طبيعة وتركيز وتوزيع جهاز الامتصاص غير المعروف أمر أساسي. هذه مهمة عالية التركيز - مثالية لتطبيق CubeSat ".
ستستفيد مثل هذه المهمة من التحسينات الأخيرة في التصغير ، والتي سمحت بإنشاء أقمار اصطناعية بحجم أصغر يمكنها القيام بنفس الوظائف مثل الأقمار الصناعية الأكبر. بالنسبة لمهمتها ، ستعتمد CUVE على كاميرا فوق بنفسجية مصغرة ومقياس طيف مصغر (يسمح بتحليل الغلاف الجوي بأطوال موجية متعددة) بالإضافة إلى الملاحة المصغرة والإلكترونيات وبرامج الطيران.
مكون رئيسي آخر لمهمة CUVE هو مرآة الأنابيب النانوية الكربونية ، وهي جزء من تلسكوب صغير يأمل الفريق في تضمينه. هذه المرآة ، التي طورها بيتر تشين (مقاول في وكالة ناسا جودارد) ، مصنوعة من خلال صب خليط من أنابيب الإيبوكسي والأنابيب النانوية الكربونية في قالب. يتم تسخين هذا القالب بعد ذلك لعلاج وتصلب الإيبوكسي ، ويتم طلاء المرآة بمواد عاكسة من الألومنيوم وثاني أكسيد السيليكون.
بالإضافة إلى كونها خفيفة الوزن ومستقرة للغاية ، فإن هذا النوع من المرايا سهل الإنتاج نسبيًا. على عكس العدسات التقليدية ، لا تتطلب تلميعًا (عملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً) لتبقى فعالة. كما أشار كوتيني ، يمكن لهذه التطورات وغيرها في تكنولوجيا CubeSat أن تسهل المهمات منخفضة التكلفة القادرة على دعم أصبع المهام الحالية في جميع أنحاء النظام الشمسي.
وقالت: "CUVE هي مهمة مستهدفة ، مع حمولة علمية مخصصة وحافلة مدمجة لزيادة فرص الرحلة إلى أقصى حد مثل مشاركة الرحلة مع مهمة أخرى إلى فينوس أو إلى هدف مختلف". "سيكمل CUVE مهام فينوس السابقة والحالية والمستقبلية ويوفر عائدًا علميًا كبيرًا بتكلفة أقل."
يتوقع الفريق أنه في السنوات القادمة ، سيتم إرسال المسبار إلى كوكب الزهرة كجزء من الحمولة الثانوية للمهمة الأكبر. بمجرد وصوله إلى كوكب الزهرة ، سيتم إطلاقه وافتراض مدار قطبي حول الكوكب. ويقدرون أن الأمر سيستغرق CUVE سنة ونصف للوصول إلى وجهته ، وسيقوم المسبار بجمع البيانات لمدة ستة أشهر تقريبًا.
إذا نجحت هذه المهمة ، فقد تمهد الطريق لأقمار صناعية أخرى منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن يتم نشرها في أجسام شمسية أخرى كجزء من مهمة استكشاف أكبر. ستقدم كوتيني وزملاؤها أيضًا اقتراحهم للقمر الصناعي CUVE ومهمتهم في مؤتمر علوم الكواكب الأوروبي لعام 2017 ، الذي يعقد في الفترة من 17 إلى 22 سبتمبر في ريغا ، لاتفيا.
