HAVOC Mission: Varför NASA vill sända människor till Venus

Populärvetenskaplig fiktion från början av 1900-talet visade Venus som ett slags underland av trevligt varma temperaturer, skogar, träsk och ens dinosaurier. År 1950 begärde Hayden Planetarium vid American Natural History Museum reservationer för det första rymdturismuppdraget, långt före den moderna eran Blue Origins, SpaceX och Virgin Galactic. Allt du behöver göra var att leverera din adress och kryssa i rutan för din önskade destination, som inkluderade Venus.

Idag är Venus osannolikt att vara en drömdestination för ambitiösa rymdturister. Som avslöjats av många uppdrag de senaste decennierna, snarare än att vara ett paradis, är planeten en helig värld av infernaliska temperaturer, en frätande giftig atmosfär och krossningstryck på ytan. Trots detta arbetar NASA för närvarande med ett begreppsmässigt bemannat uppdrag till Venus, som kallas High Altitude Venus Operational Concept - (HAVOC).

Men hur är ett sådant uppdrag till och med möjligt? Temperaturer på planets yta (ca 460 grader C) är faktiskt varmare än kvicksilver, även om Venus är ungefär dubbelt så långt från solen. Detta är högre än smältpunkten för många metaller, inklusive vismut och bly, som till och med kan falla som "snö" på de högre bergstopparna. Ytan är ett kargt, stenigt landskap bestående av stora slätter av basaltisk sten med vulkaniska egenskaper och flera bergsområden i kontinentalskala.

Det är också geologiskt ung, som har genomgått katastrofala återupplevelser. Sådana extrema händelser orsakas av uppbyggnad av värme under ytan, så småningom att den smälter, släpper ut värmen och stelnar igen. Visst en läskig utsiktsplats för alla besökare.

Hovering i atmosfären

Lyckligtvis är tanken bakom NASA: s nya uppdrag att inte landa människor på den oskötliga ytan, utan att använda den täta atmosfären som en bas för utforskning. Inget aktuellt datum för ett HAVOC-typuppdrag har offentliggjorts ännu. Detta uppdrag är en långsiktig plan och kommer att förlita sig på små testuppdrag för att lyckas först. Ett sådant uppdrag är faktiskt möjligt, just nu, med nuvarande teknik. Planen är att använda luftfartyg som kan stanna uppe i övre atmosfären under längre perioder.

Så överraskande som det kan tyckas är Venus övre atmosfär den mest jordliknande platsen i solsystemet.Mellan höjder på 50 km och 60 km kan trycket och temperaturen jämföras med regioner i jordens lägre atmosfär. Det atmosfäriska trycket i Venusian atmosfären på 55 km är ungefär hälften av trycket vid havet på jorden. Faktum är att du skulle ha det bra utan en pressdräkt, eftersom det ungefär motsvarar det lufttryck du skulle stöta på vid toppen av Mount Kilimanjaro. Inte heller behöver du isolera dig själv, eftersom temperaturen här ligger mellan 20 grader C och 30 grader C.

Atmosfären ovanför denna höjd är också tät nog för att skydda astronauterna från joniserande strålning från rymden. Närheten till solen ger ett ännu större överflöd av tillgänglig solstrålning än på jorden, som kan användas för att generera kraft (ungefär 1,4 gånger större).

Det konceptuella luftskeppet skulle flyta runt jorden och blåsas av vinden. Det kan med fördel fyllas med en andningsbar gasblandning, såsom syre och kväve, vilket ger flytkraft. Detta är möjligt eftersom andningsluften är mindre tät än den venusiska atmosfären och som resultat skulle vara en lyftgas.

Venusian atmosfär består av 97 procent koldioxid, ca 3 procent kväve och spårmängder av andra gaser. Det innehåller en sprinkling av svavelsyra, som bildar täta moln och är en stor bidragsyter till dess synliga ljusstyrka när den ses från jorden. Faktum är att planeten återspeglar ungefär 75 procent av det ljus som faller på det från solen. Detta mycket reflekterande molnskikt finns mellan 45km och 65km, med en svamp av svavelsyra droppar under ner till ca 30km. Som sådan skulle en luftskapsdesign behöva vara resistent mot den här korrosiva effekten av denna syra.

Lyckligtvis har vi redan den teknik som krävs för att övervinna surhetsproblemet. Flera kommersiellt tillgängliga material, inklusive Teflon och ett antal plastmaterial, har ett högt surt motstånd och kan användas för luftskiktets yttre kuvert. Med tanke på alla dessa faktorer kan du tänka dig att gå en promenad på en plattform utanför luftskeppet, som bara bär din lufttillförsel och bär en kemikaliefarenhet.

Livet på Venus?

Venusens yta har kartlagts från en bana av radar på US Magellan-uppdraget. Dock har endast några få platser på ytan någonsin besökts av serien av Venera-uppdrag från sovjetprober i slutet av 1970-talet. Dessa sonder gav tillbaka de första - och hittills enda bilderna - av Venusian ytan. Vissa ytbetingelser verkar helt oskaddliga för alla slags liv.

Den övre atmosfären är dock en annan historia. Vissa typer av extremofila organismer existerar redan på jorden som kan klara av förhållandena i atmosfären vid den höjd där HAVOC skulle flyga. Arter som Acidianus infernus finns i mycket sura vulkaniska sjöar i Island och Italien. Luftburna mikrober har också befunnits förekomma i jordens moln. Inget av detta visar att livet existerar i Venusian atmosfär, men det är en möjlighet att det kan undersökas av ett uppdrag som HAVOC.

Atmosfärens nuvarande klimatförhållanden och sammansättning är resultatet av en brådskande växthuseffekt (en extrem växthuseffekt som inte kan vändas), vilket förvandlade planeten från en gästvänlig jordliknande "tvilling" värld i sin tidiga historia. Medan vi för närvarande inte förväntar oss att jorden ska genomgå ett liknande extremt scenario, visar det sig att dramatiska förändringar i ett planetsklimat kan hända när vissa fysiska förhållanden uppstår.

Genom att testa våra nuvarande klimatmodeller med de ytterligheter som ses på Venus kan vi mer exakt bestämma hur olika klimatförstörande effekter kan leda till dramatiska förändringar. Venus ger oss därför ett sätt att testa ytterligheterna av vår nuvarande klimatmodell, med alla de inneboende konsekvenserna för vår egen planets ekologiska hälsa.

Vi vet fortfarande relativt lite om Venus trots att det är vår närmaste planetariska granne. I slutändan kan vi lära oss hur två mycket liknande planeter kan ha sådana olika förflutna, så att vi kan förstå solsystemets utveckling och kanske även andra stjärnsystemets.

Den här artikeln publicerades ursprungligen på The Conversation av Gareth Dorrian och Ian Whittaker. Läs den ursprungliga artikeln här.