De l'espace, Vénus ressemble à une grosse boule opaque. Grâce à son atmosphère extrêmement dense, composée principalement de dioxyde de carbone et d'azote, il est impossible de visualiser la surface à l'aide de méthodes conventionnelles. En conséquence, on a peu appris sur sa surface jusqu'au 20e siècle, grâce au développement de techniques de levés radar, spectroscopiques et ultraviolets.
Chose intéressante, vue dans la bande ultraviolette, Vénus ressemble à une boule rayée, avec des zones sombres et claires se mélangeant les unes à côté des autres. Pendant des décennies, les scientifiques ont émis l'hypothèse que cela est dû à la présence d'une sorte de matériau dans les sommets des nuages de Vénus qui absorbe la lumière dans la longueur d'onde ultraviolette. Dans les années à venir, la NASA prévoit d'envoyer une mission CubeSat à Vénus dans l'espoir de résoudre ce mystère durable.
La mission, connue sous le nom de CubeSat UV Experiment (CUVE), a récemment reçu un financement du programme Planetary Science Deep Space SmallSat Studies (PSDS3), dont le siège est le Goddard Space Flight Center de la NASA. Une fois déployé, CUVE déterminera la composition, la chimie, la dynamique et le transfert radiatif de l'atmosphère de Vénus à l'aide d'instruments sensibles aux ultraviolets et d'un nouveau miroir de collecte de lumière à nanotubes de carbone.
La mission est dirigée par Valeria Cottini, chercheuse à l’Université du Maryland, qui est également la chercheuse principale (PI) du CUVE. En mars de cette année, le programme PSDS3 de la NASA l’a choisie comme l’une des 10 autres études conçues pour développer des concepts de mission utilisant de petits satellites pour étudier Vénus, la lune terrestre, les astéroïdes, Mars et les planètes extérieures.
Vénus intéresse particulièrement les scientifiques, étant donné les difficultés d'exploration de son atmosphère épaisse et dangereuse. Malgré la NASA et d'autres agences spatiales, ce qui cause l'absorption du rayonnement ultraviolet dans les sommets des nuages de la planète reste un mystère. Dans le passé, les observations ont montré que la moitié de l'énergie solaire reçue par la planète est absorbée dans la bande ultraviolette par la couche supérieure de son atmosphère - le niveau où les nuages d'acide sulfurique existent.
D'autres longueurs d'onde sont dispersées ou réfléchies dans l'espace, ce qui donne à la planète son aspect jaunâtre et sans relief. De nombreuses théories ont été avancées pour expliquer l’absorption de la lumière UV, notamment la possibilité qu’un absorbeur soit transporté du plus profond de l’atmosphère de Vénus par des processus convectifs. Une fois qu'il atteindra le sommet des nuages, ce matériau serait dispersé par les vents locaux, créant le modèle d'absorption strié.
On pense donc que les zones claires correspondent aux régions qui ne contiennent pas l'absorbeur, contrairement aux zones sombres. Comme Cottini l'a indiqué dans un récent communiqué de presse de la NASA, une mission CubeSat serait idéale pour étudier ces possibilités:
«Puisque l'absorption maximale de l'énergie solaire par Vénus se produit dans l'ultraviolet, déterminer la nature, la concentration et la distribution de l'absorbeur inconnu est fondamental. Il s'agit d'une mission hautement ciblée - parfaite pour une application CubeSat. »
Une telle mission permettrait de tirer parti des améliorations récentes de la miniaturisation, qui ont permis la création de satellites plus petits, de taille boîte, pouvant faire les mêmes tâches que les plus grands. Pour sa mission, CUVE s'appuierait sur une caméra ultraviolette miniaturisée et un spectromètre miniature (permettant l'analyse de l'atmosphère dans plusieurs longueurs d'onde) ainsi que sur des logiciels de navigation, d'électronique et de vol miniaturisés.
Un autre élément clé de la mission CUVE est le miroir à nanotubes de carbone, qui fait partie d'un télescope miniature que l'équipe espère inclure. Ce miroir, qui a été développé par Peter Chen (un entrepreneur de la NASA Goddard), est fabriqué en versant un mélange d'époxy et de nanotubes de carbone dans un moule. Ce moule est ensuite chauffé pour durcir et durcir l'époxy, et le miroir est recouvert d'un matériau réfléchissant d'aluminium et de dioxyde de silicium.
En plus d'être léger et très stable, ce type de miroir est relativement facile à réaliser. Contrairement aux lentilles conventionnelles, il ne nécessite pas de polissage (un processus coûteux et long) pour rester efficace. Comme Cottini l'a indiqué, ces développements et d'autres dans la technologie CubeSat pourraient faciliter des missions à faible coût capables de se greffer sur des missions existantes dans tout le système solaire.
"CUVE est une mission ciblée, avec une charge utile scientifique dédiée et un bus compact pour maximiser les opportunités de vol, comme un covoiturage avec une autre mission vers Vénus ou vers une cible différente", a-t-elle déclaré. "CUVE compléterait les missions Vénus passées, actuelles et futures et fournirait un excellent retour scientifique à moindre coût."
L'équipe prévoit que dans les années à venir, la sonde sera envoyée à Vénus dans le cadre d'une charge utile secondaire d'une mission plus importante. Une fois atteint Vénus, il sera lancé et prendra une orbite polaire autour de la planète. Ils estiment qu'il faudrait un an et demi à CUVE pour atteindre sa destination, et la sonde recueillerait des données pour une période d'environ six mois.
En cas de succès, cette mission pourrait ouvrir la voie à d'autres satellites légers à faible coût qui sont déployés dans d'autres corps solaires dans le cadre d'une mission d'exploration plus vaste. Cottini et ses collègues présenteront également leur proposition pour le satellite et la mission CUVE lors du Congrès européen des sciences planétaires 2017, qui se tiendra du 17 au 22 septembre à Riga, en Lettonie.
