Venus Flagship Mission

Per non intasare il thread sulla fosfina, chiedo a @marcozambi o a @amoroso di spostare i messaggi OT qui.

Grazie ad un documento giratomi da @Vespiacic, che allego in fondo, la Planetary Society si apprende di un proposta di Wesleyan University, JPL e Goddard Space Flight Center per una missione su Venere.

Nome della missione

Molto creativamente, la missione prende il nome di Venus Flagship Mission (VFM).

Timeline della missione

  1. Lancio a bordo di un Falcon Heavy Expendable previsto per il 2031-06-04T23:00:00Z con successivo e immediato rilascio i alcuni piccoli satelliti e trasferimento grazie all’uso di pannelli solari. In alternativa c’è una possibilità nel giugno 2032.
  2. Flyby dell’oribter, nel 2031-10-12T23:00:00Z;
  3. Entrata in orbita degli SmallSats il 2034-08-14T23:00:00Z;
  4. Rilascio di Aerobot il 2034-04-10T23:00:00Z;
  5. Entrata in atmosfera di Aerobot il 2034-11-08T23:00:00Z;
  6. Rilascio del lander 2034-05-15T23:00:00Z e successivo atterraggio il 2034-05-18T23:00:00Z;
  7. Termine della missione il 2038-06-05T23:00:00Z.

I due SmallSats saranno in orbita tre mesi prima dell’arrivo dell’orbiter, di Aerobot e del lander, che utilizzano la propulsione chimica. Dopo l’inserzione in orbita venusiana, l’orbiter stazionerà in un’orbita polare per sei mesi e successivamente rilascerà il lander, non prima di aver effettato misure sul luogo di atterraggio. L’architettura di missione consente di prolungare la fase di mappatura per acquisire ulteriori dettagli sul terreno. Il lander impiegherà circa tre giorni per raggiungere la superficie.

La missione è sicuramente ambiziosa, sia in termini di complessità che di durata temporale.

Obiettivi scientifici

  • Stabilire se Venere è stato abitabile in passato, cercando di capire la storia di componenti volatili e di acqua allo stato liquido

    • Determinare se il pianeta in passato ha ospitato acqua liquida in superficie;
    • Identificare e caratterizzare le origini e le riserve dei volatili venusiane attuali;
    • Porre dei vincoli sulla presenza o meno di ambienti abitabili su Venere oggi e cercare materiali organici e forme biologiche.
  • Determinare la composizione e la storia climatologica della superficie di Venere, oltre a studiare le interazioni tra la superficie e l’atmosfera;

    • Porre dei limiti sulla composizione della superficie e marcatori chimici del clima passato e presente;
  • Capire il passato geologico di Venere, cercando di stabilire un’attivitĂ  presente tuttora.

    • Determinare se Venere presenta o ha presentato un regime di placche tettoniche;
    • Determinare se il pianeta ha attivitĂ  tettonica e vulcanica presente.

Composizione della sonda:

Orbiter

Payload

  • Synthetic Aperture Radar (SAR)
  • Near-IR Imager (NIR-I)
  • Electron Electrostatic Analyzer (ESA-e)
  • Ion Electrostatic Analyzer (ESA-i)
  • Magnetometer (Mag)
  • Sub-mm Spectrometer (S-mm)
  • Neutral Mass Spectrometer (NMS)
  • EUV Sensor (EUV)

Alimentazione e altre informazioni

  • Massa: 1930 kg;
  • Alimentazione: batteria e pannelli solari;
  • Comunicazioni: banda S con altri strumenti della missione, Banda X e Ka per quelle con la Terra;
  • Funzionamento: circa 6.5 anni come relay con altre parti della missione.
  • Costo: 761 milioni di dollari;

SmallSats

Saranno 2.

  • Ion Electrostatic Analyzer (ESA-i)
  • Electron Electrostatic Analyzer (ESA-e)
  • Magnetometer (Mag)
  • Solar Energetic Particle Detector (SEPD)
  • Electric Fields Detector (E-FD)
  • Langmuir Probe (LP)

Costo

  • 280 milioni di dollari;

Aerobot

Payload

  • Aerosol Mass Spectrometer with Nephelometer (AMS-N)
  • Fluorimetric Microscope (FM)
  • Metereological Suite (MET)
    • Barometro
    • Termometro
    • Radiometro
    • Sensore 3D per il vento
    • Dosimetro
  • Visible Imager (VI)
  • Magnetometer (Mag)

Alimentazione e altre informazioni

  • Massa: 1433 kg;
  • Alimentazione: 2 batterie da 300 Ah e pannelli solari;
  • Comunicazioni: banda S;
  • Design: gondola ad elio ad altezza variabile;
  • Funzionamento: circa 60 giorni con altezza tra 52 e 62 chilometri.
  • Costo: 771 milioni di dollari;

Aerobot sarà importantissimo per risolvere, se ci dovessero essere ancora dubbi nel 2035, il “problema” della fosfina, in quanto effettuerà cicli di abbassamento e innalzamento per acquisire dettagli sulle riserve di gas volatili e anche per stabilire l’esistenza di forme di vita.

Lander

Luogo di atterraggio

Il lander atterrerĂ  nella regione West Ovda.+

Payload

  • Fase di discesa:
    • Neutral Mass Spectrometer (NMS)
    • Tunable Laser Spectrometer (TLS)
    • Atmospheric Structure Suite (P, T, Radiometer) (AS)
    • Descent NIR imager (DI)
    • Nephelometer (Neph)
    • Neutron Generator/Gamma Ray Spectrometer (NG/GRS)
    • X-Ray Diffractometer (XRD)
    • X-Ray Fluorescence Spectrometer (XFS)
    • Raman-LIBS Instrument (R-LIBS)
    • Panoramic Camera (PC)
    • Sample Drill
    • Long lived meteorologic suite (LLISSE)

Alimentazione e altre informazioni

  • Massa: 2002 kg;
  • Alimentazione: 9 batterie interne da 200 Ah;
  • Comunicazioni: banda S con l’orbiter (80 minuti previsti) e fino a fine vita con i SmallSats;
  • Funzionamento: un’ora di raccolta dati durante la fase di discesa e sette ore sulla superficie;
  • Costo: 1238 milioni di dollari;

L’atterraggio del lander consentirà di raggiungere gli obiettivi scientifici prefissati, oltre a permettere la calibrazione degli strumenti in orbita tramite l’analisi del terreno. Il lander riuscirà nel suo intento se riuscirà ad atterrare in una zona con pendenza non superiore ai 30°: a questo scopo sarà sviluppato un nuovo sistema di guida per evitare zone altamente pericolose.

Costo totale della missione

Oltre ai giĂ  citati costi degli strumenti, si aggiungono altri 662 milioni di dollari per le operazioni di mantenimento e di analisi dei dati, portando ad un totale di 3712 milioni di dollari. I costi sono espressi con una maggiorazione del 50%.

Una tabella piĂą chiara:

Strumento Costo (Milioni di dollari)
Orbiter 761
SmallSat 280
Aerobot 771
Lander 1238
Scienza/Mantenimento 662
Totale 3712

Milestone e primati raggiunti

Giusto per non rimanere ad enunciare numeri e dati, diamo un po’ di brio con dei primati che potrebbero essere stabiliti, oltre agli enormi sviluppi nella comprensione della formazione, evoluzione e abitabilità.

La missione sarĂ  la prima a:

  • Tracciare l’evoluzione, stratificazione, movimento, riserve e perdite di materiali volatili;
  • Atterrare sulla tesserae, che si crede rappresenti il tipo di roccia piĂą antico sul pianeta;
  • Analizzare tutti i maggiori gas nobili e isotopi atmosferici;
  • Misurare la composizione della superficie dall’orbita;
  • Analizzare la bassa atmosfera con nuovi strumenti dall’orbita;
  • Mappare i venti e la composizione della mesosfera e della termosfera;
  • Effettuare analisi di mineralogia e di geochimica del terreno;
  • Effettuare misure simultanee in piĂą punti dell’esosfera e ionosfera;
  • Rilevare la sismicitĂ  e il campo magnetico;
  • Misurare contemporaneamente il tasso di perdita degli ioni dall’esosfera e dalla termosfera;
  • Rilasciare strumentazione elettronica non raffreddata per permettere operazioni a lungo termine sulla superficie.

Stato delle tecnologie

Da un’interessante tabella (pagina 4 del PDF allegato) si dovrebbe avere la prefase A non prima del 2022, la fase A nel 2023 e la B dal 2024 fino al 2026. La C inizia subito dopo e dura fino a fine 2029; da quel momento la fase D si protrae fino al 2032. La fase E dura fino al 2042, mentre la F fino al 2043.

La gran parte dei concept proposti utilizza hardware già testato, ma si dovranno compiere importanti passi in alcune aree per migliorare gli strumenti già esistenti e ridurre i rischi. Sia gli SmallSats che l’orbiter verranno sviluppati praticamente senza sviluppare nulla, mentre lander e aerobot necessiteranno dei miglioramenti appena citati.

Gli elementi a piĂą basso TRL sono:

  1. Lander - Integrated Terrain Relative Navigation (TRN) e Landing Hazard Detection and-
    Avoidance
    (LHDA), ovvero il sistema di navigazione e riconoscimento degli ostacoli, stimato in TRL 3. Saranno necessari sviluppi per quanto riguarda i motori e gli aeratori, oltre che all’algoritmo di guida.
  2. Aerobot - Balloon: il pallone ad altezza variabile è TRL 4, ma ci sono progetti in corso al JPL più maturi.
  3. Lander and Aerobot - Instruments and Sample Acquisition/Handling Systems: alcuni sistemi di acquisizione e gestione dei campioni e degli strumenti dovranno essere sviluppati e migliorati sul campo per sopportare le condizioni ostili su Venere.

Lo sviluppo di tutte le tecnologie richiederĂ  circa 79 milioni di dollari.

Rischi di missione

Non esiste alcuna missione senza alcun rischio e VFM a maggior ragione ne avrĂ  quattro principali:

  1. Atterraggio su un terreno troppo inclinato;
  2. Evitare ostacoli durante la fase di atterraggio;
  3. La complessitĂ  del lander;
  4. La struttura complessiva della missione.

Ulteriori approfondimenti

Dal momento che il PDF è di 222 pagine e non ha senso tradurre tutto, ho lasciato i riferimenti più importanti, mentre qui sotto scrivo per completezza dove si possono trovare altre informazioni non presenti.

  • Pagine 22-25: strumenti di orbiter, lander, smallsats e aerobot;
  • Pagine 26-34: tanti dettagli tecnici dei componenti della VFM;
  • Pagine 35-38: dettagli su tutte le fasi della missione, dal lancio alle operazioni scientifiche;
  • Pagina 39: Rischi della missione;
  • Pagina 40: prospetto del TRL;

Per chi si volesse perdere nei dettagli ancora piĂą tecnici, le due Appendici in fondo vi permetteranno di soddisfare tutte le vostre richieste.

EDIT: Aggiunto il PDF, ma tanto non era importante…

Venus Flagship Mission.pdf (45,9 MB)

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Ottimo riassunto!
Manca l’allegato forse (leggo da cellulare con schermo piccolo, potrebbe anche essermi sfuggito).

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Invece non sbagli, non l’ho aggiunto… Ah, la vecchiaia…

Grazie Matte!

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Di nulla Tommy, mi sono limitato a tradurre un documento gentilmente offerto da @Vespiacic!

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Questo non è corretto, la proposta è di Wesleyan University, JPL e Goddard Space Flight Center, quindi quasi una proposta NASA, ed è stata presentata al Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032 assieme a tante altre proposte “innovative” (come l’orbiter di Plutone).

La missione ricalca una proposta del 2009, questa qui:


con dei notevoli miglioramenti, in quanto allora mancavano alcune tecnologie. Non c’erano gli smallsat e non c’era il Falcon Heavy, ad esempio, ed erano necessari due lanci di Atlas al posto di uno di Falcon Heavy.
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Grazie Gianmarco delle precisazioni! Modifico il thread.

Innanzitutto grazie per il riassunto.
Questa missione è emozionante!
Inoltre, da una risposta pure a chi si chiede a cosa serviranno i superlanciatori…

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Bella la manovra di gonfiamento dell’aerobot, screenshot preso dal file:


Con i classici due paracadute che si usano ad esempio su Marte. Da notare che il sistema di gonfiaggio viene espulso dopo il deploy, quindi non si possono piĂą fare manovre di rigonfiamento e cambio di quota.
Anzi ora che la guardo bene penso che hanno sbagliato a scrivere la velocitĂ  a t=168, 5 km/s sono davvero troppi, secondo me volevano scrivere -51,3 m/s.

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Presumibilmente non è il thread giusto, ma anche questa missione sembra interessante:

Venere è tornato al centro della scena :blush:

Anche prima della fosfina, solo quest’anno erano state già proposte 20 missioni diverse su Venere.
Di proposte in generale ce ne sono tante (e belle) per tutti i corpi celesti. Di soldi pochi.
Un elenco di white papers di missioni per Venere da ottobre 2019 a settembre 2020:
https://drive.google.com/drive/folders/1ixI3Lluu3LQPukIicqo69tyDZwe8O8c2

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Anche i russi studiano una missione per svelare il mistero della fosfina direttamente sul luogo …

Tra l’altro i russi sono i soli a essere riusciti a fare atterrare delle sonde su Venere …

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