Welche Tricks haben verschiedene Länder für den „Goldrausch“ vorbereitet?

Die Venus war der Liebling der frühen menschlichen Erforschung des Weltraums. In den 1960er bis 1980er Jahren schickten die Sowjetunion und die Vereinigten Staaten mehrere Sonden dorthin. Im Juni 2021 kündigten die Vereinigten Staaten und Europa an, dass sie „Sondergesandte“ zur Venus entsenden würden. Zuvor hatte Russland auch Pläne zur „Rückkehr zur Venus“ angekündigt. Die Menschheit zeigt ein neues Interesse an diesem „Zwillingsbruder“ der Erde.

Die Venussonde Magellan hat ein Bild der Venusoberfläche aufgenommen

Wie haben Menschen in der Vergangenheit die Venus erforscht?

Einer der Gründe, warum die Venus allmählich aus dem Blickfeld der Menschen verschwand, waren die wirtschaftlichen Schwierigkeiten der Sowjetunion und ihr letztendlicher Zerfall in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren, die eine Erforschung der Venus zu schwierig machten. Bis heute ist die Sonde Venera-Gallay-1/2 die letzte erfolgreich gestartete Planetensonde der Sowjetunion/Russlands. Darüber hinaus konzentriert die NASA seit den 1990er Jahren ihre unbemannte Planetenerkundung auf den Mars, weil man auf dem roten Planeten Spuren der Existenz von Wasser gefunden hat. Dies zog zahlreiche Orbiter, Lander und Rover aus verschiedenen Ländern an, die „nacheinander loszogen“, um die Wahrheit herauszufinden. Da die Oberflächentemperatur der Venus sehr hoch ist, kann selbst die erfolgreichste Landesonde nur wenige Stunden auf der Venus überleben. Daher liegen der Menschheit weitaus weniger Daten über die Venus als über den Mars vor.

Die Venus hat eine ähnliche Größe, Masse und Zusammensetzung wie die Erde und ist ein Nachbar im inneren Sonnensystem. Aufgrund des extrem starken Treibhauseffekts und der dichten, giftigen Atmosphäre, die sie umhüllt, wird sie jedoch oft als der „böse Zwilling“ der Erde angesehen. Nach eingehender Forschung sind Wissenschaftler davon überzeugt, dass die Venus nicht immer eine „Hölle“ war. Vor Milliarden von Jahren war er ein bewohnbarer Planet wie die Erde, mit einem milden Klima, angenehmen Temperaturen, sich kreuzenden Flüssen und riesigen Ozeanen. Der Treibhauseffekt und andere Faktoren veränderten jedoch vor etwa Hunderten von Millionen Jahren das Schicksal der Venus.

Das Venusbild von Mariner 10

In den letzten Jahren ist die Venus mit dem zunehmenden Interesse an der Suche nach außerirdischem Leben zu einem interessanten Ziel für Astrobiologen geworden. Im vergangenen September gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie auf Grundlage einer Analyse von Infrarot- und Mikrowellenbeobachtungsdaten von der Erde aus möglicherweise Phosphin in der Atmosphäre der Venus entdeckt hätten. Auf der Erde wird Phosphor durch Leben unter anaeroben Bedingungen produziert. Das in der Atmosphäre der Venus gefundene Phosphin könnte durch Leben in der oberen Atmosphäre produziert werden, einige Wissenschaftler haben diesen Befund jedoch in Frage gestellt.

Wissenschaftler, die sich mit der Evolution von Exoplaneten beschäftigen, interessieren sich sehr für die Venus, weil sie davon überzeugt sind, dass das Verständnis der Unterschiede zwischen Venus und Erde wichtig ist, um zu verstehen, wie sich Planeten und bewohnbare Bedingungen entwickeln. Es gibt noch einen weiteren praktischen Grund, warum die Menschen ihre Aufmerksamkeit wieder der Venus zuwenden. Wenn wir genau verstehen, wie sich die Venus von einem bewohnbaren Planeten in ein sengendes Inferno verwandelte, wird uns das dabei helfen, die Erde besser zu schützen. Derzeit führt die großflächige Abholzung von Wäldern, die Verbrennung fossiler Brennstoffe und andere Aktivitäten des Menschen zu einer zunehmenden Verschlechterung der Umweltbedingungen auf der Erde. Die Menge der vom Menschen in die Atmosphäre abgegebenen wärmeabsorbierenden Treibhausgase wie Kohlendioxid hat von Jahr zu Jahr zugenommen, und auch der Treibhauseffekt der Atmosphäre hat entsprechend zugenommen. Die Reihe der dadurch verursachten Probleme hat große Aufmerksamkeit erregt. Der Treibhauseffekt lässt sich auf die Erforschung der Venus zurückführen, wo ein starker Treibhauseffekt eine extreme Erwärmung der Atmosphäre verursachte.

Seit Beginn des neuen Jahrhunderts haben nur Europa und Japan Venus-Orbitermissionen durchgeführt. Darüber hinaus können Menschen mithilfe anderer Sonden, die an der Venus vorbeifliegen, nur begrenzte Beobachtungen machen, und viele Forscher plädieren für eine umfassende und gründliche Erkundungsmission der Venus.

Welche Vorbereitungen haben die Länder zur Erforschung der Venus getroffen?

1. NASA: Da Vinci+ und die Wahrheit

Am 2. Juni gab NASA-Administrator Nelson bekannt, dass im Rahmen der letzten Missionsauswahlrunde für das Discovery-Programm der NASA zwei Venus-Erkundungsmissionen ausgewählt worden seien. Ende der 2020er Jahre sollen Sonden mit den Namen Da Vinci+ und Veritas zur Venus geschickt werden. Beide Schwestermissionen wollen herausfinden, wie die Venus zu einem Höllenplaneten wurde, auf dessen Oberfläche Blei schmelzen kann. Dies ist das erste Mal seit über 30 Jahren, dass die NASA eine unbemannte Erkundungsmission zur Venus angekündigt hat, und das erste Mal seit dem Start des Magellan Radar Mapping Orbiter im Jahr 1989, dass die NASA eine spezielle Venus-Erkundungsmission gestartet hat. Das 1992 gestartete Discovery-Programm zielt darauf ab, regelmäßige, kostengedeckelte und wissenschaftlich ausgerichtete Erkundungsmissionen des Sonnensystems zu unterstützen.

Der vollständige Name von „Da Vinci+“ lautet „Venus Inert Gas, Chemistry and Imaging Atmosphere In-depth Investigation+“. Es wird zweimal über die Venus fliegen, um deren Luftzirkulation, Wärmestrahlung und andere damit verbundene Daten zu messen. Anschließend wird ein kugelförmiges Abstiegsgerät in die Venusatmosphäre geschickt, um die Zusammensetzung der Atmosphäre in verschiedenen Höhen genau zu messen. Dies wird den Wissenschaftlern dabei helfen, die Entstehung und Entwicklung der Venusatmosphäre zu verstehen, festzustellen, ob es auf der Venus einst einen Ozean gab, und zu verstehen, wie es zu ihrem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt kam. Kameras an der Abstiegssonde werden hochauflösende Bilder von geologischen Merkmalen aufnehmen, die als „Mosaikblöcke“ bezeichnet werden. Diese geologischen Merkmale könnten den Kontinenten auf der Erde ähneln.

Die Sonde Da Vinci+ soll eine Sonde in die Atmosphäre der Venus befördern, um deren Zusammensetzung zu bestimmen.

„TRUTH“ steht für „Venus Radiation, Radio Science, Synthetic Aperture Radar Interferometry, Topography and Spectroscopy“. Dabei wird ein Synthetic Aperture Radar-System eingesetzt, um die Venus aus der Umlaufbahn zu kartieren, einschließlich der Kartierung der Oberflächengesteinsarten, und anschließend die erste Karte der Oberflächenzusammensetzung der Venus zu erstellen, die für das Verständnis der Geschichte des Wassers auf der Venus von großer Bedeutung ist. In gewissem Sinne kann man sagen, dass es sich um eine verbesserte Version der Magellan-Sonde der NASA handelt und dass ihre Messgenauigkeit erheblich verbessert sein wird. Außerdem wird nach Infrarotstrahlung gesucht, die den Wissenschaftlern hoffentlich dabei helfen wird, festzustellen, ob es dort aktive Vulkane gibt.

NASAs Venussonde „Truth“

Die Da Vinci+-Mission wird vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitet, während die Truth-Mission vom Jet Propulsion Laboratory geleitet wird. Die Sondenkörper für beide Missionen werden von Lockheed Martin gebaut. Die Kosten jeder Mission werden auf 500 Millionen US-Dollar geschätzt, und der Start ist zwischen 2028 und 2030 geplant. Das optimale Startfenster zur Venus liegt etwa alle 19 Monate. Startverträge werden im weiteren Verlauf der Entwicklung jeder Mission vergeben.

NASA-Administrator Nelson kündigt an, dass Da Vinci+ und Truth Ende der 2020er Jahre zur Venus reisen werden

Zusätzlich zur wissenschaftlichen Hauptnutzlast werden beide Missionen auch Geräte zur Technologiedemonstration mitführen. „Truth“ wird ein verbessertes Modell einer Atomuhr für den Weltraum mitführen, die 2019 mit einem Satelliten in die Erdumlaufbahn gebracht wurde. Sie wird bei radiowissenschaftlichen Beobachtungen und autonomen Manövern der Sonde helfen. „Da Vinci+“ wird mit einem neuen bildgebenden Ultraviolettspektrometer ausgestattet.

„Es ist überraschend, wie wenig wir über die Venus wissen, aber die kombinierten Ergebnisse dieser beiden Missionen werden uns mehr über den Planeten verraten, einschließlich seiner Wolken am Himmel, der Vulkane auf der Oberfläche und sogar seines inneren Kerns. Es ist, als hätten wir den Planeten wiederentdeckt“, sagte Wagner, ein Wissenschaftler des Discovery-Programms der NASA.

2. ESA: Aussicht auf die Nachfolge von Venus Express

Zufälligerweise wählte die ESA nur eine Woche, nachdem die NASA die Auswahl von zwei Venus-Erkundungsmissionen bekannt gegeben hatte, ebenfalls eine Venus-Umlaufbahn-Erkundungsmission als ihre nächste wissenschaftliche Mission mittlerer Größenordnung aus. Die Agentur gab am 10. Juni bekannt, dass EnVision ihre nächste wissenschaftliche Mission der M-Klasse (Mittelklasse) sein wird. Der Orbiter wird mit einer Reihe von Spektrometern, Echoloten und Radarinstrumenten ausgestattet sein, deren Ziel es ist, Fragen zu beantworten wie: Die Venus ist in Größe und Zusammensetzung der Erde ähnlich, aber warum hat sie einen so dramatischen Klimawandel erlebt? Welche Prozesse hat die Venus durchlaufen, um sich zu ihrem heutigen Zustand zu entwickeln? Wird das zukünftige Schicksal der Erde das gleiche sein wie das der Venus?

Der Venus-Orbiter „Inspection“ der ESA

Der Start von Vision ist bereits für 2031 mit einer Ariane-6-Rakete geplant. Nach der Ankunft auf der Venus wird die Raumsonde die Venusatmosphäre zum Bremsen nutzen und schließlich in die endgültige wissenschaftliche Umlaufbahn eintreten, um eine vierjährige wissenschaftliche Erkundungsmission durchzuführen. Die ESA hat die voraussichtlichen Kosten der „Outlook“-Mission nicht bekannt gegeben, doch im Rahmen ihrer Wissenschaftsmission „Cosmic Vision“ sollen die Kosten für M-Klasse-Missionen bei etwa 500 Millionen Euro (610 Millionen US-Dollar) liegen.

Die Venus ist der ESA nicht unbekannt. Die ESA startete 2005 die Sonde Venus Express, die hauptsächlich dazu dient, die Aerodynamik und chemische Zusammensetzung der Oberfläche der Venus zu untersuchen, die atmosphärischen Eigenschaften der Oberfläche der Venus zu verstehen, die Auswirkungen des Sonnenwinds auf die Oberflächenluft der Venus sowie die Entwicklung und Evolution des Planeten zu untersuchen. „Outlook“ wird der Orbitalerkundungsmission „Venus Express“ der ESA folgen. Anders als Venus Express, dessen Schwerpunkt auf der Erforschung der Atmosphäre liegt, wird Outlook die Art und den aktuellen Status der geologischen Aktivität der Venus sowie ihre Beziehung zur atmosphärischen Aktivität bestimmen, um besser zu verstehen, warum die Entwicklungswege der Venus und der Erde so unterschiedlich sind.

Schematische Darstellung der Venus Express der ESA im Orbit

ESA und NASA haben weder die Auswahl noch den Zeitpunkt dieser Missionen koordiniert, begrüßen jedoch beide die tatsächliche Komplementarität zwischen ihnen. Sowohl die Vereinigten Staaten als auch Europa beteiligen sich an den Missionen des jeweils anderen. Das Synthetic Aperture Radar namens VenSAR auf „Zhengzhou“ wird vom US Jet Propulsion Laboratory bereitgestellt, während die italienische Raumfahrtagentur und das französische Nationale Zentrum für Weltraumstudien ein ähnliches Radar für den US-amerikanischen „Veritas“-Detektor bereitstellen und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt den Infrarot-Mapper für „Veritas“ liefern.

3. Russland und Indien: „Venus D“ und „Venus Ship“

Auch einige andere Länder planen Venus-Erkundungsmissionen. Russland, das während der Sowjetzeit einst führend auf dem Gebiet der Venus-Erkundung war, hat in den letzten Jahren einen Missionsplan namens „Venus D“ vorangetrieben. Der Vorschlag sieht einen Orbiter und eine Landesonde vor, möglicherweise mit Beteiligung der NASA, und der Start soll frühestens 2026 erfolgen. Dmitri Rogosin, Generaldirektor der russischen staatlichen Raumfahrtgesellschaft, hat immer wieder betont, dass er eine Rückkehr Russlands zur Venus wünsche. Er sagte, die Venus sei schon immer ein „russischer Planet“ gewesen und die Erforschung der Venus würde den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie sie mit dem Klimawandel auf der Erde umgehen sollen.

Russlands Venus-D-Mission

Indien entwickelt einen Venus-Orbiter namens Venuscraft, der etwa 2.500 Kilogramm wiegt und eine Reihe wissenschaftlicher Nutzlasten transportieren wird, darunter ein Synthetic Aperture Radar und andere Instrumente. Das Hauptziel besteht darin, die Oberfläche und den Untergrund der Venus zu kartieren und die chemische Zusammensetzung der Venusatmosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem Sonnenwind zu untersuchen. Der Start des „Venus-Raumschiffs“ ist mit der indischen GSLV-2-Rakete geplant. Um der Sonde den Transport von mehr Instrumenten oder Treibstoff zu ermöglichen, prüft das Missionsteam außerdem den Einsatz der leistungsstärkeren GSLV-3-Rakete. Das „Venus Ship“ wird Indiens erste Venus-Erkundungsmission sein und mehr als vier Jahre lang Forschungsarbeiten durchführen.

Indiens Venussonde

4. Privates Projekt: "Electron" schickt "Photon" zur Venus

Nicht nur finanzkräftige Regierungen sind an der Venus interessiert. Rocket Lab, ein Hersteller kleiner Trägerraketen und kleiner Satelliten, wird auch die Führung bei der Durchführung einer Venus-Erkundungsmission im kleinen Maßstab übernehmen. Beck, CEO von Rocket Lab, hat wiederholt erklärt, dass sein Unternehmen an einer kleinen Satellitenmission arbeitet, die in die Atmosphäre der Venus eindringen und nach Phosphor oder anderen Anzeichen von Leben suchen soll. Die Mission wird mit der unternehmenseigenen Electron-Rakete gestartet und soll ein Modell der Photon-Satellitenplattform des Unternehmens verwenden. Die photonische Plattform wurde bei einem Start im Orbit verifiziert. „Venus ist der am meisten unterschätzte Planet im Sonnensystem“, sagte Baker. „Die Erde könnte vom außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt der Venus lernen. Wissenschaftlich gesehen können wir viel von der Venus lernen.“

Photon-Satellitenplattform

Auch andere private Projekte nehmen Gestalt an. Die vom Milliardär Yuri Milner finanzierte Breakthrough Initiative Foundation gab 2020 bekannt, dass sie die Erforschung möglichen Lebens auf der Venus finanzieren werde.

Manche sagen, die Venus sei ein „Stein von Rosette“, der Erkenntnisse darüber liefert, wie sich das Klima auf unserem Planeten verändert, wie sich bewohnbare Bedingungen entwickeln und was passieren würde, wenn der Ozean an der Erdoberfläche verschwinden würde. Warten wir ab, bis die verschiedenen „Goldgräber“ weitere Entdeckungen machen und das Geheimnis der Venus so schnell wie möglich lüften.