10 juin 2021 – EnVision, la mission européenne sur Vénus

L’ESA sélectionne la mission révolutionnaire Venus EnVisionN° 17–2021 : L’ESA sélectionne la mission révolutionnaire Venus EnVisionLa NASA sélectionne 2 missions pour étudier le monde « habitable perdu » de VénusAlors il y en avait 3 : la NASA collaborera à la mission New Venus de l’ESAEnVision à Vénus : la prochaine mission scientifique européenne de classe moyenneAperçu d’EnVision : la nouvelle mission de l’ESA vers VénusL’Agence spatiale européenne annonce une nouvelle mission Vénus, la sonde EnVision pour étudier les tesselles de Vénus (ses terrains de type continent) L’ESA sélectionne la mission révolutionnaire Venus EnVisionEnVision sera le prochain orbiteur de Vénus de l’ESA, offrant une vue holistique de la planète depuis son noyau interne jusqu’à la haute atmosphère pour déterminer comment et pourquoi Vénus et la Terre ont évolué si différemment.

EnVision fait suite au très réussi Venus Express (2005-2014) de l’ESA qui se concentrait principalement sur la recherche atmosphérique, mais qui a également fait des découvertes spectaculaires indiquant d’éventuels points chauds volcaniques à la surface de la planète. Le vaisseau spatial Akatsuki de la JAXA étudie également l’atmosphère depuis 2015. EnVision améliorera considérablement les images radar de la surface obtenues par le Magellan de la NASA dans les années 1990. En collaboration avec les prochaines missions DAVINCI + (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gas, Chemistry, and Imaging) et VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) de la NASA, le trio de nouveaux engins spatiaux fournira l’étude la plus complète de Vénus jamais.« EnVision bénéficie d’une collaboration avec la NASA, combinant l’excellence de l’expertise européenne et américaine dans la science et la technologie de Vénus, pour créer cette mission ambitieuse », déclare Günther.
« EnVision renforce encore le rôle de l’Europe dans l’exploration scientifique du système solaire. Notre flotte de mission croissante nous donnera, ainsi qu’aux générations futures, les meilleures informations sur le fonctionnement de notre voisinage planétaire, particulièrement pertinentes à une époque où nous découvrons de plus en plus de systèmes d’exoplanètes uniques.« Nous sommes ravis de contribuer à la nouvelle mission passionnante de l’ESA pour étudier Vénus », a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la NASA pour la science. « EnVision s’appuie sur les atouts de nos deux agences en matière de développement d’instruments. Combiné avec les missions Discovery de la NASA sur Vénus, la communauté scientifique disposera d’un ensemble puissant et synergique de nouvelles données pour comprendre comment Vénus s’est formée et comment la surface et l’atmosphère ont changé au fil du temps.Suite à un appel initial pour le cinquième concept de mission de classe moyenne en 2016, la compétition finale s’est déroulée entre EnVision et Theseus, le Transient High-Energy Sky and Early Universe Surveyor. Thésée surveillerait les événements transitoires dans tout le ciel et se concentrerait en particulier sur les sursauts gamma du premier milliard d’années de l’Univers, pour aider à faire la lumière sur le cycle de vie des premières étoiles. Bien qu’EnVision ait été recommandé par le comité scientifique supérieur, il a été reconnu que Theseus possède également un cas scientifique très convaincant qui pourrait apporter des contributions extrêmement importantes dans le domaine.La prochaine étape pour EnVision consiste à passer à la « phase de définition » détaillée, au cours de laquelle la conception du satellite et des instruments est finalisée. Après la phase de conception, un entrepreneur industriel européen sera sélectionné pour construire et tester EnVision, qui devrait être lancé sur une fusée Ariane 6 . La première opportunité de lancement pour EnVision est 2031, avec d’autres options possibles en 2032 et 2033. Le vaisseau spatial mettrait environ 15 mois pour atteindre la planète, avec 16 mois supplémentaires pour atteindre la circularisation de l’orbite par aérofreinage. Son orbite de 92 minutes sera quasi polaire avec une altitude comprise entre 220 km et 540 km.Solar Orbiter ,  Euclid ,  Plato  et  Ariel  ont déjà été sélectionnés comme missions de classe moyenne. Solar Orbiter a été lancé en février 2020 ; Euclide, Platon et Ariel seront lancés tout au long de cette décennie.

N° 17–2021 : L’ESA sélectionne la mission révolutionnaire Venus EnVisionLa NASA sélectionne 2 missions pour étudier le monde « habitable perdu » de VénusLa NASA a sélectionné deux nouvelles missions vers Vénus, la voisine planétaire la plus proche de la Terre. Faisant partie du programme de découverte de la NASA, les missions visent à comprendre comment Vénus est devenue un monde semblable à un enfer alors qu’elle possède tant d’autres caractéristiques similaires aux nôtres – et a peut-être été le premier monde habitable du système solaire, avec un océan et la Terre – comme le climat.

Ces enquêtes sont les sélections finales parmi quatre concepts de mission que la NASA a choisis en février 2020 dans le cadre du concours Discovery 2019 de l’agence. À la suite d’un processus concurrentiel d’examen par les pairs, les deux missions ont été choisies en fonction de leur valeur scientifique potentielle et de la faisabilité de leurs plans de développement. Les équipes de projet vont maintenant travailler pour finaliser leurs exigences, leurs conceptions et leurs plans de développement.

La NASA accorde environ 500 millions de dollars par mission pour le développement. Chacun devrait être lancé dans la période 2028-2030.Les missions sélectionnées sont :

DAVINCI+ (Recherche de Vénus en atmosphère profonde sur les gaz nobles, la chimie et l’imagerie)DAVINCI+ mesurera la composition de l’atmosphère de Vénus pour comprendre comment elle s’est formée et a évolué, ainsi que pour déterminer si la planète a déjà eu un océan. La mission consiste en une sphère de descente qui plongera dans l’épaisse atmosphère de la planète, effectuant des mesures précises des gaz nobles et d’autres éléments pour comprendre pourquoi l’atmosphère de Vénus est une serre chaude en fuite par rapport à celle de la Terre.

De plus, DAVINCI+ rendra les premières images haute résolution des caractéristiques géologiques uniques de Vénus appelées « tesselles », qui peuvent être comparables aux continents de la Terre, suggérant que Vénus a une tectonique des plaques. Il s’agirait de la première mission dirigée par les États-Unis dans l’atmosphère de Vénus depuis 1978, et les résultats de DAVINCI+ pourraient remodeler notre compréhension de la formation des planètes terrestres dans notre système solaire et au-delà. James Garvin du Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland, est le chercheur principal. Goddard assure la gestion de projet.VERITAS (Émissivité de Vénus, Radioscience, InSAR, Topographie et Spectroscopie)VERITAS cartographiera la surface de Vénus pour déterminer l’histoire géologique de la planète et comprendre pourquoi elle s’est développée si différemment de la Terre. En orbite autour de Vénus avec un radar à synthèse d’ouverture, VERITAS cartographiera les élévations de surface sur presque toute la planète pour créer des reconstructions 3D de la topographie et confirmer si des processus tels que la tectonique des plaques et le volcanisme sont toujours actifs sur Vénus.VERITAS cartographiera également les émissions infrarouges de la surface de Vénus pour cartographier son type de roche, qui est largement inconnu, et déterminer si les volcans actifs libèrent de la vapeur d’eau dans l’atmosphère. Suzanne Smrekar du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, est la chercheuse principale. JPL assure la gestion de projet. Le Centre aérospatial allemand fournira le mappeur infrarouge, l’Agence spatiale italienne et le Centre national d’études spatiales français contribuant au radar et à d’autres parties de la mission.

« Nous accélérons notre programme de sciences planétaires avec une exploration intense d’un monde que la NASA n’a pas visité depuis plus de 30 ans », a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la NASA pour la science. « En utilisant des technologies de pointe que la NASA a développées et affinées au cours de nombreuses années de missions et de programmes technologiques, nous inaugurons une nouvelle décennie de Vénus pour comprendre comment une planète semblable à la Terre peut devenir une serre. Nos objectifs sont profonds. Il ne s’agit pas seulement de comprendre l’évolution des planètes et de l’habitabilité dans notre propre système solaire, mais de s’étendre au-delà de ces frontières aux exoplanètes, un domaine de recherche passionnant et émergent pour la NASA.Zurbuchen a ajouté qu’il s’attend à de puissantes synergies entre les programmes scientifiques de la NASA, y compris le télescope spatial James Webb. Il prévoit que les données de ces missions seront utilisées par l’échantillon le plus large possible de la communauté scientifique.

« Il est étonnant de constater à quel point nous en savons peu sur Vénus, mais les résultats combinés de ces missions nous renseigneront sur la planète depuis les nuages ​​dans son ciel jusqu’aux volcans à sa surface jusqu’à son cœur », a déclaré Tom Wagner, Scientifique du programme de découverte de la NASA. « Ce sera comme si nous avions redécouvert la planète. »En plus des deux missions, la NASA a sélectionné une paire de démonstrations technologiques pour voler avec elles. VERITAS hébergera l’ horloge atomique Deep Space Atomic Clock-2 , construite par JPL et financée par la direction des missions de technologie spatiale de la NASA. Le signal d’horloge ultra-précis généré avec cette technologie contribuera à terme à permettre des manœuvres autonomes d’engins spatiaux et à améliorer les observations radio-scientifiques. DAVINCI+ hébergera le spectromètre compact d’imagerie ultraviolette visible (CUVIS) construit par Goddard. CUVIS effectuera des mesures à haute résolution de la lumière ultraviolette à l’aide d’un nouvel instrument basé sur une optique de forme libre. Ces observations seront utilisées pour déterminer la nature de l’absorbeur ultraviolet inconnu dans l’atmosphère de Vénus qui absorbe jusqu’à la moitié de l’énergie solaire entrante.

Créé en 1992, le programme Discovery de la NASA a soutenu le développement et la mise en œuvre de plus de 20 missions et instruments. Ces sélections font partie du neuvième concours du Programme Découverte.Les concepts ont été choisis parmi les propositions soumises en 2019 dans le cadre de l’annonce d’opportunité NNH19ZDA010O de la NASA . Les enquêtes sélectionnées seront gérées par le bureau du programme des missions planétaires du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, dans le cadre du programme de découverte. Le programme de découverte mène des enquêtes sur les sciences spatiales dans la division des sciences planétaires de la direction des missions scientifiques de la NASA. Les objectifs du programme sont de fournir des opportunités fréquentes pour les enquêtes menées par le chercheur principal en sciences planétaires qui peuvent être réalisées dans le cadre d’un plafond de coûts ne dépassant pas.

Alors il y en avait 3 : la NASA collaborera à la mission New Venus de l’ESALe 10 juin 2021, l’Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé la sélection d’EnVision comme sa toute nouvelle mission scientifique de classe moyenne. EnVision fera des observations détaillées de Vénus pour comprendre son histoire et surtout comprendre les liens entre l’atmosphère et les processus géologiques. En tant que partenaire clé de la mission, la NASA fournit le radar à synthèse d’ouverture, appelé VenSAR, pour effectuer des mesures à haute résolution des caractéristiques de la surface de la planète. Avec une résolution nettement supérieure à celle de la mission Magellan de la NASA, qui a capturé des images de Vénus au début des années 1990, VenSAR améliorera notre compréhension des caractéristiques de la surface de la planète. Des observations répétées et des comparaisons avec l’imagerie de Magellan promettent aux planétologues l’opportunité de détecter les changements volcaniques, tectoniques et géomorphiques sur plusieurs échelles de temps à une résolution qui atteint le niveau des glissements de terrain individuels. Scott Hensley  du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, est le scientifique du projet d’instrument. « VenSAR d’EnVision fournira une perspective unique avec ses études ciblées de la surface de Vénus, enrichissant la feuille de route de l’exploration de Vénus », a déclaré Adriana Ocampo, scientifique du programme EnVision au siège de la NASA.

Dans un moment de « triple couronne » pour la communauté scientifique de Vénus, la nouvelle mission vers Vénus arrive à un moment où la NASA vient d’annoncer ses prochains  projets  DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gas, Chemistry, and Imaging) et VERITAS (Venus Emissivity, missions Radio Science, InSAR, Topographie et Spectroscopie). Travaillant de concert, le trio de nouveaux engins spatiaux fournira l’étude la plus complète de Vénus jamais réalisée.« Je suis ravie que les capacités synergiques de ces trois nouvelles missions transforment notre compréhension fondamentale de Vénus », a déclaré Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA au siège de l’agence à Washington, DC. « La mission EnVision de l’ESA fournira des capacités d’imagerie et de polarimétrie haute résolution inégalées. Les images haute résolution de nombreux processus dynamiques sur Mars ont profondément changé notre façon de penser à la planète rouge et des images à des échelles similaires ont le potentiel de faire la même chose pour Vénus.

Les nouvelles observations peuvent également nous renseigner sur l’évolution de Vénus. « Les résultats combinés d’EnVision et de nos missions Discovery nous diront comment les forces du volcanisme, de la tectonique et de l’altération chimique se sont conjuguées pour créer et maintenir le climat de serre instable de Vénus », a déclaré Tom Wagner, scientifique du programme Discovery de la NASA au siège de la NASA.Sur les trois missions, la sonde d’entrée atmosphérique DAVINCI + peut fournir les seules mesures directes de l’atmosphère de Vénus – pour la première fois depuis la sonde Pioneer Venus de la NASA en 1978 et les ballons VEGA de l’URSS en 1985. Bon nombre des mesures proposées sont de la plus haute priorité décennale et ne peut être acquis qu’en voyageant directement à travers l’atmosphère hostile de la planète.

Les données topographiques globales générées par VERITAS constituent également une contribution unique parmi les trois missions. Il fournira aux scientifiques une topographie haute résolution et une carte de localisation mondiale de Vénus qui servira de système de référence pour toutes les données de surface passées et futures collectées.                                                    La NASA est partenaire de l’ESA sur la mission EnVision. JPL, une division de Caltech à Pasadena, en Californie, fournira le radar VenSAR et sera responsable de la gestion et de la fourniture globales des instruments. EnVision VenSAR fait partie du programme Discovery de la NASA. Et le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, gère le programme de découverte pour la direction des missions scientifiques de l’agence à Washington, DC

EnVision à Vénus : la prochaine mission scientifique européenne de classe moyenne10 juin 2021 : EnVision sélectionné par l’ESA : Le 10 juin 2021, l’Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé la sélection d’EnVision comme sa toute nouvelle mission scientifique de classe moyenne. Solar Orbiter, Euclid, Plato et Ariel de l’ESA ont déjà été sélectionnés comme missions de classe moyenne. EnVision fera des observations détaillées de Vénus pour comprendre son histoire et surtout comprendre les liens entre l’atmosphère et les processus géologiques. En tant que partenaire clé de la mission, la NASA fournit le radar à synthèse d’ouverture, VenSAR. EnVision fournira de nouvelles informations sur l’histoire géologique de la planète la plus proche de la Terre grâce à l’imagerie complémentaire, la polarimétrie, la radiométrie et la spectroscopie de la surface associées à des sondages souterrains et à la cartographie gravimétrique ; il recherchera des signes thermiques, morphologiques et gazeux d’activité volcanique et d’autres activités géologiques ;Charge utile scientifique EnVision : La charge utile scientifique d’EnVision se compose de VenSAR, un radar en bande S à double polarisation fonctionnant également comme radiomètre à micro-ondes, de trois spectromètres VenSpec-M, VenSpec-U et VenSpec-H conçus pour observer la surface et l’atmosphère de Vénus et leurs couplages, et le Subsurface Radar Sondeur (SRS), un radar de sondage haute fréquence (HF) pour sonder le sous-sol. Celles-ci sont complétées par une enquête scientifique radio qui réalise une cartographie gravimétrique et une occultation radio de l’atmosphère, pour une enquête complète sur l’intérieur vénusien, la sous-surface, la surface, la basse atmosphère, le niveau des nuages, les propriétés de la haute atmosphère et leurs interactions. Cette suite d’enquêtes travaille ensemble pour évaluer de manière exhaustive les processus géologiques de surface et souterrains, la géophysique et la géodynamique intérieures, et les voies atmosphériques des principaux gaz volcanogènes,

Objectifs scientifiques d’EnVision : Histoire de VénusVénus représente 40 % de la masse des planètes telluriques de notre système solaire, mais même des paramètres fondamentaux tels que la taille relative de son noyau par rapport à son manteau sont inconnus. Alors que nous élargissons la portée de la science planétaire pour inclure les planètes autour d’autres étoiles, le manque de mesures des propriétés planétaires de base telles que le moment d’inertie, si des parties de sa surface actuelle se sont formées en présence d’eau, la taille du noyau et les variations de densité avec la profondeur et le profil thermique de Vénus entravent notre capacité à comparer l’unicité potentielle de la Terre et de notre système solaire à d’autres systèmes planétaires.Activité de Vénus : Compte tenu de sa taille et de sa composition globale similaires à celles de la Terre, Vénus devrait être volcaniquement et tectoniquement active aujourd’hui (contrairement à Mars, qui, ne représentant qu’un dixième de la masse de la Terre, a perdu plus de sa chaleur interne). Les pentes abruptes et les glissements de terrain sont courants sur la géologie de surface de Vénus, ce qui implique un soulèvement actif, mais les données existantes ne fournissent aucune contrainte sur les taux actuels d’activité tectonique. La comparaison de la cartographie gravimétrique et de la topographie a révélé certaines régions qui semblent être à une altitude plus élevée que ce ne serait le cas si le manteau était stagnant, ce qui implique qu’elles se trouvent au sommet d’une remontée d’eau magmatique. Il existe des régions où l’activité volcanique est particulièrement susceptible de se produire. Les sites de volcanisme potentiel identifiés dans les données de Venus Express se trouvaient à ces endroits. Par conséquent, l’observation et la caractérisation de ces régions sont d’une grande priorité.Climat de Vénus

Quelle est la relation entre les nuages ​​et la climatologie à long terme et le volcanisme actif ? Les images haute résolution du pont nuageux de Vénus acquises il y a dix ans par la caméra de surveillance de Vénus à bord de Venus Express ont montré, comme jamais auparavant, les détails des structures convectives et des ondes de gravité, et à quel point ces phénomènes à petite échelle sont cruciaux pour comprendre le climat vénusien. Notre compréhension actuelle des nuages ​​souffre des limites des données disponibles (très peu d’observations in situ sont disponibles dans les couches nuageuses) et du manque de modèles complets pour interpréter les observations. Des études de modélisation unidimensionnelle et bidimensionnelle sur les nuages ​​​​de Vénus ont été publiées depuis la fin des années 1990 (James et al., 1997; Imamura et Hashimoto, 1998, 2002), un modèle de nuage avancé a été largement utilisé et développé pour étudier les nuages ​​et interpréter les données (McGouldrick & Toon, 2007, 2008a, 2008b). Les derniers modèles microphysiques incluent tous les principaux processus microphysiques : nucléation homogène des particules de solution d’acide sulfurique (Määttänen et al., 2018), nucléation hétérogène via une paramétrisation simple (James et al., 1997), processus de condensation/évaporation et coagulation brownienne (Pruppacher & Klett, 1997). Les nuages ​​​​de Vénus jouent un rôle important dans la chimie atmosphérique (servant de réservoirs d’eau et de soufre sous forme d’acide sulfurique), l’équilibre radiatif (réfléchissant 70% de la lumière tombant sur Vénus et absorbant une grande partie du reste), et donc aussi dans la dynamique atmosphérique. Dans la gamme d’altitude de 45 à 65 km, les cycles chimiques du soufre et de l’eau sont couplés par la formation de gouttelettes de nuages ​​riches en H2SO4. L’enquête d’EnVision se concentrera sur la compréhension des cycles chimiques et du transport du SO2,Comment les variations interannuelles du SO2 mésosphérique sont-elles liées aux processus volcaniques ?Les variations interannuelles du SO2 mésosphérique – fortes hausses suivies de baisses progressives les années suivantes – sont suspectées comme l’un des signes potentiels d’un volcanisme actif (Esposito, 1984, Marcq et al., 2013). Ces améliorations sont associées à un mélange vertical accru plutôt qu’à une injection volcanique directe. EnVision effectuera une cartographie du SO2, du H2O et des composés associés à la fois au-dessous et au-dessus des nuages, afin de caractériser aussi largement que possible (par rapport à la latitude, l’heure solaire locale, la longitude) leur distribution spatiale et temporelle, et ainsi aider à déterminer si au moins certaines de ces augmentations du mélange vertical sont causées par des panaches volcaniques transitoires à flottabilité thermique.

EnVision : Enquêtes Complémentaires

EnVision utilisera un certain nombre de techniques différentes pour rechercher des processus géologiques actifs, mesurer les changements de température de surface associés au volcanisme actif, caractériser les caractéristiques géologiques régionales et locales, explorer la basse et la haute atmosphère, déterminer les mécanismes de support de la croûte et contraindre les propriétés du manteau et du noyau :

• Utilisez  le SAR interférométrique différentiel  (DiffInSAR) pour rechercher des changements de surface à l’échelle du cm sur de grandes surfaces. Cela peut détecter des changements volcaniques tels que de nouvelles coulées de lave, ou un éventuel gonflement ou dégonflement des chambres magmatiques souterraines ;
• ?Rechercher des changements dans  l’imagerie radar répétée  des régions d’intérêt. La détection des changements peut être obtenue soit en recherchant des changements dans les propriétés de réflexion, soit à partir de changements dans les limites des unités ;
• Recherchez  la signature thermique  de l’activité volcanique. Cela peut être fait par des observations répétées soit dans les régions de fenêtre spectrale proche IR et dans les longueurs d’onde micro-ondes ;
• La spectrométrie  des différentes unités de surface est essentielle pour comprendre leur composition. Bien que l’atmosphère de Vénus optiquement épaisse l’empêche à la plupart des longueurs d’onde, il existe cinq fenêtres spectrales entre 0,8 et 1,2 μm au niveau desquelles l’émission thermique de la surface s’échappe vers l’espace. L’émissivité de surface à ces longueurs d’onde encode des informations cruciales sur les caractéristiques minéralogiques telles que la teneur en Fe. La cartographie d’émissivité aide à tester les théories de la composition de surface, par exemple pour savoir si les hautes terres de tessera sont composées de matériaux felsiques apparentés à la croûte continentale granitique de la Terre, et ont donc été formées dans un environnement riche en volatils ;
• Rechercher des panaches de  gaz potentiellement volcanogènes  tels que H2O, SO2, CO ou OCS, reflétant l’activité volcanique actuelle et active ;
• La sensibilité aux limites des unités  sous la surface et la capacité de détecter les structures enfouies amélioreraient considérablement la reconstruction de la stratigraphie et donc la reconstruction des archives géologiques. Le sondage souterrain peut permettre de mesurer la profondeur des coulées volcaniques et donc le volume des épanchements volcaniques ; des limites d’unités enfouies sous les plaines volcaniques, telles que la cartographie des bords des régions de tessera ; et pourrait révéler des caractéristiques inattendues telles que des cratères d’impact enfouis ;
• Les  propriétés internes de Vénus. Vénus est moins dense que prévu si elle avait une composition globale similaire à celle de la Terre. Afin d’évaluer les informations sur sa structure intérieure, il est crucial de déterminer le nombre d’amour k2 et le moment d’inertie. Le nombre de marée Love, estimé à partir du suivi Doppler des données des engins spatiaux Magellan et Pioneer Venus Orbiter, n’est pas suffisamment précis pour contraindre l’état et la taille du noyau, la composition du manteau et la viscosité. EnVision doit  cartographier le champ de gravité sur au moins 50 % de la surface avec une résolution spatiale supérieure à 200 km, cela équivaut à la connaissance des harmoniques sphériques à au moins un degré de 90 et une précision d’au moins 10 mGal/km. EnVision mesurera également le nombre d’amour k2 de la planète avec une précision meilleure que ± 0,01 – par rapport à ses connaissances actuelles à une incertitude de ± 0,066 – permettant de contraindre la taille et l’état du noyau de Vénus et la composition du manteau de Vénus.

EnVision, la mission européenne sur Vénus

EnVision nous dira comment la planète sœur de la Terre est devenue chaude et hostile

Points forts : L’Agence spatiale européenne (ESA) lance le vaisseau spatial EnVision en 2031 ou plus tard pour étudier Vénus et son passé.
EnVision nous racontera l’histoire vécue par Vénus qui l’a fait passer d’habitable à infernale.
La NASA collabore avec l’ESA pour améliorer la production scientifique de leurs missions.

Le 10 juin, l’Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé qu’elle avait sélectionné sa prochaine mission vers Vénus — EnVision. La mission, qui devrait fonctionner parallèlement aux missions DAVINCI + et VERITAS récemment annoncées par la NASA, étudiera la planète sœur de la Terre dans les moindres détails.

Sélectionnée comme la cinquième mission de classe moyenne de l’agence dans son programme Cosmic Vision, EnVision utilisera une suite de radars et d’instruments spécialement conçus pour cartographier la surface de Vénus et comprendre comment la planète a évolué si différemment de la Terre. De plus, EnVision espère répondre aux questions concernant l’activité géologique et tectonique passée, présente et future de Vénus, et comment cela peut affecter l’environnement de Vénus.Dirigé par le Dr Richard Ghail de l’Université de Londres, EnVision devrait actuellement être lancé au début des années 2030 sur une fusée  Ariane 6 depuis Kourou, en Guyane française.

Avec l’intérêt croissant pour Vénus en raison des récentes découvertes scientifiques et des missions comme EnVision, la question « pourquoi Vénus ? » peut être demandé.

Pour le Dr Ghail, l’intérêt pour Vénus a commencé dès l’enfance.

« Quand j’avais six ans, Viking a atterri sur Mars. J’ai couru à la maison de l’école pour le regarder à la télé, et c’était vraiment excitant. Mais quelque chose comme neuf mois auparavant, les Russes avaient exécuté Venera 9 sur Vénus. Ce qui, à bien des égards, est encore plus remarquable, compte tenu des conditions sur Vénus », a déclaré le Dr Ghail dans une interview avec NASASpaceflight.

« Mais en grandissant, l’expérience était que nous voyions de plus en plus de planètes dans le système solaire. Nous sommes allés à Jupiter, Saturne, etc. Mais Vénus reste un mystère. Et puis, quand je faisais mes études, vers la fin de ce Magellan est arrivé sur Vénus et a en quelque sorte dévoilé la planète, et nous avons vu à travers les nuages ​​jusqu’à la surface et avons obtenu notre première vraie image de cet autre monde. Et j’ai eu la chance de faire un doctorat en l’étudiant.Cependant, le manque de missions et d’intérêt pour l’étude de la planète à l’époque, étudier uniquement Vénus n’était pas suffisant pour s’en sortir pour le Dr Ghail.

« Mais Vénus ne paie pas les factures. Et donc je me suis retrouvé en géologie de l’ingénieur. J’ai appliqué mes connaissances radar à quelque chose qui s’appelle l’interférométrie, où nous mesurons les mouvements du sol à très petite échelle pour le creusement de tunnels et d’autres choses comme ça. Et j’ai réalisé à un moment donné, je pense au moment où Venus Express a été sélectionné, que nous pouvions faire voler l’un de ces radars vers Vénus, et nous pourrions rechercher de véritables changements de mouvement du sol sur Vénus », a déclaré le Dr Ghail.

« Et c’est de là que vient EnVision. »

Comme mentionné, l’un des principaux objectifs de la mission d’EnVision est de répondre comment et pourquoi Vénus s’est développée si différemment de la Terre. La Terre et Vénus sont souvent considérées comme des planètes sœurs, car elles partagent de nombreuses caractéristiques ; telles que leur taille, leur orbite, leur composition de surface, leurs caractéristiques de surface et leurs atmosphères.Cependant, Vénus, comme nous le savons maintenant, abrite un environnement beaucoup plus hostile sous son atmosphère incroyablement épaisse.

Alors pourquoi en est-il ainsi ?

De nombreuses théories ont été proposées au fil des décennies suggérant quand, comment et pourquoi Vénus a évolué de manière plus désagréable que la Terre. Cependant, avec le manque de missions scientifiques avancées et dédiées pour étudier la planète, nous ne savons tout simplement pas comment.Mais le volcanisme, pour le Dr Ghail et de nombreuses autres missions, est essentiel pour comprendre ce qui s’est passé sur Vénus.

« Toutes ces questions sont liées dans la recherche du volcanisme actif. L’endroit où cela se passe nous dit comment Vénus fonctionne géologiquement. Ce qui se passe nous dit comment cela fonctionne géologiquement mais aussi comment l’atmosphère est maintenue. Et la quantité de gaz qui en sort raconte non seulement le climat à long terme, mais aussi l’intérieur. L’intérieur est-il entièrement dégazé ? Il n’y a plus d’eau ? Ou est-ce encore assez humide à l’intérieur, et peut-être que Vénus a continuellement perdu son eau ? Et le côté historique vient vraiment du fait de regarder très attentivement les images en particulier.Supposons que nous ayons compris l’étendue du volcanisme passé et présent à la surface de Vénus. Dans ce cas, cela aidera les scientifiques à comprendre les processus environnementaux actuellement présents dans l’atmosphère de Vénus et à la surface.

« Parce que nous savons que, par exemple, les gouttelettes d’acide sulfurique dans les nuages ​​se décomposeraient et disparaîtraient sur une échelle de temps de probablement un million d’années ou quelque chose comme ça sans vulcanisme actif », a déclaré le Dr Ghail.

Au-delà des deux objectifs déclarés fixés par l’équipe EnVision, le Dr Ghail et son équipe ont les yeux rivés sur d’autres domaines d’intérêt qu’ils espèrent étudier.

« Je pense que Vénus a un cycle sédimentaire assez important », a déclaré le Dr Ghail.« Pas significatif quand on le compare à la Terre au sens terrestre. Je veux dire, nous ne voyons pas les montagnes disparaître dans des millions d’années ou des choses comme ça. Mais en fait assez significatif quand on le compare, disons, aux océans, ou à Mars, où nous voyons des choses qui ont des milliards d’années. Et j’aimerais beaucoup mieux comprendre ce cycle sédimentaire. Et je pense qu’EnVision va nous donner beaucoup d’informations qui nous aideront à le faire, à la fois en termes d’imagerie et de dynamique dans l’atmosphère, et de chimie, et toutes ces autres choses.

De plus, le Dr Ghail espère étudier l’atmosphère incroyablement épaisse de Vénus.

« Et donc je pense que nous pourrions obtenir une image très différente de l’environnement de Vénus dans la basse atmosphère et de son fonctionnement. Je pense presque, vous savez, j’ai dit cela à quelques personnes, nous devrions vraiment commencer à penser que l’atmosphère de Vénus ressemble plus à un océan, en termes d’un grand corps de fluide dense et massif qui se déplace, qu’une atmosphère au sens où on l’entend. C’est donc l’une des grandes choses que je pense pour moi.Pour étudier Vénus en détail, EnVision utilisera une suite de radars et de spectromètres pour cartographier certaines zones de la surface de Vénus. Comprendre quelles caractéristiques de surface sont présentes dans ces zones permettra aux scientifiques d’émettre des hypothèses sur ce qui a pu se passer dans les régions.

Suite à cela, EnVision, ou une autre mission comme VERITAS, peut revenir à cette zone d’intérêt pour obtenir plus de contexte sur les processus géologiques qui ont conduit à la formation de cette caractéristique de surface. 

« Notre suite d’observations est dans l’infrarouge, dans l’ultraviolet, dans divers spectres radio. Le radar imageur principal est à 3 GHz, mais nous avons aussi un sondeur à 10 MHz. Donc une autre fréquence, et ça nous permet de rentrer dans le sol. Et puis, bien sûr, nous faisons du suivi et de la science radio pour sonder à la fois les nuages ​​et l’intérieur de la planète.Le premier des instruments d’EnVision est le radar à synthèse d’ouverture Venus (VenSAR), qui servira de radar d’imagerie principal du vaisseau spatial. VenSAR fonctionnera à 3 GHz dans la bande S.

Vient ensuite le sondeur radar souterrain Venus (SRS). SRS étudiera en détail la composition de la surface et l’intérieur de Vénus pour permettre aux scientifiques de comprendre où se trouvent les matériaux. Le SRS fonctionnera dans la gamme 9-30 MHz.

Les sondeurs travaillent en recherchant le contraste dialectique. Ces sondeurs rechercheront des matériaux brillants par opposition aux matériaux sombres.

«Là où nous voyons ce contraste dans le sol, nous voyons une frontière et nous pouvons apprendre quelque chose. Les deux endroits où nous pensons voir cela très clairement sont les fonds de cratères, les cratères doivent être très rugueux et c’est brillant, et beaucoup d’entre eux sont remplis d’un matériau sombre. Nous ne savons pas s’il s’agit de lave ou de sédiments ou d’un autre processus qui remplit les fonds du cratère, et le sondeur nous aidera à comprendre cela, à mesurer son épaisseur, à rechercher la stratification, etc.Le SRS recherchera également des tesselles – qui sont des régions de type continental à travers la surface de Vénus.

« Nous ne savons pas s’ils sont littéralement comme nos continents et dès que vous arrivez dans les plaines, ils s’arrêtent net – vous savez, il y a des plaines ici, et il y a des tesselles ici, et il y a une frontière nette – ou s’ils continuent progressivement sous les plaines et ils ont été inondés pendant plusieurs millions d’années par des coulées de lave et d’autres matériaux qui composent les plaines. Et le sondeur nous aidera à comprendre cela parce qu’il verra cette frontière plonger dans le sous-sol, soit très doucement, soit très fortement aux limites des tesselles.

Enfin, EnVision proposera la Venus Spectroscopy Suite (VenSpec). VenSpec abritera trois principaux canaux d’observation : VenSpec-H, VenSpec-M et VenSpec-U. VenSpec-H effectuera des observations à haute résolution sur l’atmosphère de Vénus. VenSpec-M fournira des informations sur la composition des roches vénusiennes. Enfin, VenSpec-U observera et surveillera les espèces mineures soufrées et le mystérieux absorbeur d’UV dans les nuages ​​atmosphériques de Vénus.

Ces trois instruments permettront à EnVision d’étudier la surface de Vénus dans les moindres détails et de rechercher l’activité géologique/tectonique passée et présente.« Je pense qu’il y a deux questions vraiment importantes auxquelles nous voulons répondre avec ce radar, et puis il y a d’autres choses que nous recherchons si nous pouvons les trouver. Cela n’a jamais été fait auparavant sur Vénus, nous ne savons donc pas exactement ce que nous trouverons », a déclaré le Dr Ghail.

Le Dr Ghail a comparé l’activité tectonique et géologique de la Terre à celle de Vénus pour nous donner une meilleure idée de la position exacte des chercheurs dans la compréhension de l’activité tectonique vénusienne.« Si vous regardiez la Terre avec les informations que nous avons sur Vénus, et que vous voyiez, disons, le plancher océanique du Pacifique, vous verriez des milliers, littéralement des milliers de volcans. Et sans aucune connaissance préalable de ceux qui sont actifs, parce qu’ils sont sous la mer, ils ne sont pas altérés, ils ne sont pas érodés comme ils le sont sur nos continents, et donc vous ne sauriez pas s’ils ‘re actif ou non », a déclaré le Dr Ghail.

« Et vous pourriez avoir une douzaine de modèles différents de la façon dont la Terre pourrait créer l’océan Pacifique. Et c’est là que nous en sommes avec Vénus. Lorsque vous savez où se trouvent les volcans actifs, vous pouvez voir la dorsale médio-océanique, vous pouvez voir les zones de subduction et les arcs insulaires qui les entourent. Et soudain, vous voyez l’image de la tectonique des plaques. Et c’est ainsi que nos océans sont créés et détruits. Maintenant, nous savons, je pense morphologiquement, que Vénus n’a pas de tectonique des plaques, du moins pas dans le sens où la Terre en a dans nos océans. En fait, il ressemble beaucoup plus à nos continents au sens tectonique.

C’est là que les instruments d’EnVision entrent en jeu.Chez Venus, les trois principaux instruments d’EnVision étudieront la surface dans les moindres détails et rechercheront certaines caractéristiques de surface qui indiquent ce qui a pu se passer – ou se passe – dans cette zone.

«Mais nous ne savons toujours pas comment cela fonctionne, et je pense que lorsque nous aurons ces informations, lorsque nous saurons où se déroule cette activité et que nous en verrons le schéma, en particulier, nous aurons une bien meilleure compréhension. de la façon dont cela fonctionne en tant que planète.

Ainsi, lorsque vous considérez l’état environnemental actuel de Vénus et à quel point son activité tectonique et géologique pourrait être extrême, la question « cette activité a-t-elle un lien avec l’atmosphère ? peut être demandé.

Sur Terre, une activité tectonique à grande échelle comme les éruptions volcaniques peut influencer les conditions météorologiques. Cependant, le climat de la Terre régule ces conditions météorologiques et la zone entourant l’éruption est revenue à la normale après quelques mois ou années.Sur Vénus, cependant, cela ne semble pas se produire. Alors, pourquoi le lien entre l’activité tectonique et géologique et l’atmosphère et l’environnement vénusiens est-il si important ?

« Nous ne savons pas, en fait », a déclaré le Dr Ghail. « Et c’est l’une des choses que nous voulons essayer de comprendre. Mais ce que nous savons, c’est que lorsque nous regardons la haute atmosphère de Vénus, nous voyons sur de longues périodes, de Pioneer Venus à Venus Express, nous voyons occasionnellement de gros pics de concentration de dioxyde de soufre dans la haute atmosphère.

« Nous ne savons pas ce qui motive cela. Et l’une des possibilités est qu’ils sont les produits des panaches volcaniques. Et quand vous regardez la taille de ces pics de dioxyde de soufre, le gros qui a été capté par Pioneer Venus, c’est à peu près équivalent à la quantité de dioxyde de soufre qui a été libérée par Pinatubo, si vous vous souvenez de cette éruption au début des années 1990. C’était un gros volcan. Et cela a eu un impact énorme sur notre atmosphère, il a fait chuter la température mondiale d’environ un quart de degré Celsius pendant quelques années », a déclaré le Dr Ghail.

«Nous n’avons donc qu’un morceau de cette histoire. Nous n’avons que ce qui se passe dans la haute atmosphère. On ne sait pas d’où ça vient. Nous aimerions savoir si cela vient des panaches volcaniques, et si oui, comment ça passe à travers l’atmosphère, comment ça passe à travers les nuages.Les panaches volcaniques, selon le Dr Ghail, sont très importants pour comprendre certains processus environnementaux sur Vénus. Cependant, la façon dont les gaz volcaniques des éruptions sont maintenus dans l’atmosphère reste un mystère qu’EnVision espère explorer.

« Donc, si nous pouvons voir ce qui sort des centres des panaches [volcaniques], et ainsi de suite, alors nous pouvons voir, à quel point ce processus qui soutient les nuages ​​est-il bon ? Sur quelle échelle de temps fonctionne-t-il ? Nous avons un cycle du dioxyde de carbone sur la Terre, eh bien, un cycle du carbone. Nous avons un cycle du soufre. Nous avons beaucoup de cycles sur la Terre. Et sur des millions d’années, cet équilibre change.

« Si ces mêmes cycles ont lieu sur Vénus – comme ils pourraient bien le faire, il n’y a aucune raison de penser qu’ils ne le feraient pas – cela pourrait avoir des effets vraiment profonds sur Vénus. Ainsi, alors que nous pourrions changer de température de cinq à dix degrés entre un monde sous serre et un monde sous glace, Vénus pourrait changer de plusieurs centaines de degrés. Si les nuages ​​commencent à s’amincir et à disparaître, la température pourrait augmenter de trois ou quatre cents degrés Celsius. C’est donc un très gros effet, et cela a une conséquence très importante sur l’histoire de Vénus.En comparant à nouveau la Terre à Vénus, les deux planètes auraient pu avoir un passé similaire. Vénus aurait pu être une fois mouillée comme la Terre l’est aujourd’hui, et pourrait encore être mouillée à ce jour (mais pas autant que la Terre l’est). Vénus aurait également pu être extrêmement active comme la Terre l’était peut-être au Crétacé.

« Nous avons vu cette activité sur la Terre au Crétacé. Et plus tôt dans l’histoire de la Terre. Encore une fois, nous voyons des preuves de choses comme ça sur Vénus. Alors, Vénus a-t-elle subi un ou deux de ces grands événements et cela l’a juste fait trébucher, mais il y a un milliard d’années, elle avait des océans et elle avait peut-être même de la vie ?

EnVision ne sera cependant pas le seul vaisseau spatial à Vénus à essayer de résoudre ces questions complexes. La mission de classe VERITAS Discovery récemment annoncée par la NASA est très similaire à EnVision en ce sens qu’elle prévoit également de cartographier la surface de Vénus et d’examiner diverses caractéristiques de surface pour trouver des indices sur ce qui s’est passé.                                                                 Les équipes d’EnVision et de VERITAS espéraient depuis des années que les deux missions voleraient en séquence en raison de leur nature complémentaire, et ont été surprises lorsqu’elles ont toutes deux été sélectionnées pour voler sur Vénus.

« Avec une sorte de faible espoir, presque un espoir perdu, nous soutenons depuis trois ou quatre ans que VERITAS et EnVision sont des missions très complémentaires et qu’il serait formidable de voler en séquence. Ce serait un peu comme Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter. C’est en quelque sorte la façon dont vous pouvez penser à ces deux missions », a déclaré le Dr Ghail.

Alors, comment ces deux missions fonctionneront-elles ensemble ?

« VERITAS est vraiment une sorte de mission d’étude globale, centrée sur la géophysique. Il va avoir une très bonne gravité. En fait, une meilleure gravité qu’EnVision obtiendrait. Il va obtenir une topographie globale à très bonne résolution, donc nous pourrons mettre ces deux choses ensemble pour vraiment comprendre l’intérieur et comment leur planète fonctionne dans son ensemble. Et il obtiendra une bien meilleure imagerie globale que Magellan, une résolution environ trois fois meilleure », a déclaré le Dr Ghail.« Mais dans un sens, un peu comme MGS, c’est noir et blanc. C’est juste une image de base. Là où EnVision intervient, un peu comme le MRO, c’est comme une mission ciblée. Nous recherchons des choses spécifiques. Nous nous concentrons sur le volcanisme. Nous nous concentrons sur les régions des tesselles, ces anciennes régions continentales de la planète. Et on va tout leur balancer. Comme je l’ai dit, nous avons toute une série d’instruments différents qui sont conçus pour nous aider à les comprendre. »

Le composant qui sépare le plus les deux missions, cependant, est leurs radars – et comment ils seront utilisés à Vénus.

«Mais le radar lui-même, qui est probablement là où les gens pensent, oh, un radar est comme un autre, et ils ne le sont pas. Le radar est tout à fait différent. Notre radar fait quelque chose comme la polarimétrie. Autrement dit, il est grossier de dire que c’est comme une photo couleur par rapport à une photo en noir et blanc, mais c’est un peu ça. Si vous regardez une image polarimétrique de la surface, vous comprenez beaucoup mieux ce qui se passe. Vous pouvez voir des différences dans le type de grain. Différences de texture de surface. Ainsi, vous pouvez repérer des coulées de lave, ou des canaux, ou différentes unités de plaines beaucoup plus facilement que vous ne le pouvez dans une seule sorte d’image radar en noir et blanc.

« Mais nous obtenons également les données radar brutes. C’était l’une des principales choses que nous visons à faire. Et la raison en est l’un des principaux objectifs d’EnVision, qui recherchait de l’activité. Nous avions prévu de faire de l’interférométrie. VERITAS va réaliser douze zones de 200×200 km² d’interférométrie à passes répétées. Juste une sorte de pièce unique, juste pour voir ce qu’il peut trouver. EnVision a vraiment été conçu pour faire de l’interférométrie à plusieurs passages répétés, année après année pendant six cycles de Vénus, soit environ quatre ans de temps terrestre, pour vraiment rechercher le changement.

Pour EnVision, utiliser une fusée avancée comme la prochaine Ariane 6 d’ Arianespace signifie obtenir des orbites plus précises qui permettront à EnVision d’observer la surface de Vénus plus que VERITAS. 

« Maintenant, pour le moment, à cause des contraintes du lanceur – nous avons un nouveau lanceur en Europe appelé Ariane 62, et il est encore en phase de test – nous n’avons pas sur papier la capacité de faire du RPI, mais nous sommes pleinement attendez-vous à ce que ça revienne. Et nous obtiendrons cela pour environ 10 ou 20 % de la surface de Vénus », a déclaré le Dr Ghail.

De plus, pour le Dr Ghail, les approches des deux missions pour l’observation de Vénus et la conception des engins spatiaux sont différentes, mais elles fonctionnent bien ensemble.

« Et cela va vraiment nous différencier. Mais je pense que même sans cela, ce type d’approche ciblée, la concentration sur des domaines particuliers et la recherche d’activités, sont des choses que VERITAS ne fait pas. Et puis il y a une série d’observations, comme le sondeur souterrain, qui ne sont pas du tout sur VERITAS. Je pense donc qu’ils sont assez complémentaires. Ce sont des philosophies de mission assez distinctes et différentes, mais conçues pour fonctionner ensemble.

Cependant, VERITAS ne sera pas la seule autre mission dirigée vers Vénus.

La NASA a également annoncé, aux côtés de VERITAS, avoir sélectionné DAVINCI+ pour se rendre sur Vénus. DAVINCI+ volera directement dans l’atmosphère de Vénus et collectera des informations sur le contenu atmosphérique et les caractéristiques de surface de Vénus tout en effectuant une entrée atmosphérique.

« Je pense que DAVINCI + est une mesure absolument essentielle à faire si vous voulez comprendre en particulier l’histoire ancienne de Vénus », a déclaré le Dr Ghail. «Nous ne pouvons pas faire grand-chose depuis l’orbite. Comme je l’ai dit, nous nous sommes en quelque sorte assis et avons pensé, quelles sont toutes les choses que nous pouvons faire depuis l’orbite avec un vaisseau spatial ? »

« Et nous essayons de faire la plupart d’entre eux. Il y a des choses qu’on ne peut pas faire. On ne peut pas goûter l’atmosphère. Nous ne pouvons pas faire de mesures isotopiques très précises. Nous ne pouvons donc pas détecter la quantité de deutérium dans l’atmosphère, par exemple. Et ce sont des choses vraiment importantes pour obtenir une mesure. Et donc DAVINCI+ va faire ces mesures. Ça va les faire très, très précisément.

« Mais c’est comme une ligne à travers l’atmosphère, c’est une chose à un coup, une mesure. Et pour savoir ce que cela signifie vraiment, nous devons replacer ces mesures dans une sorte de contexte. Et cela fait partie de ce que le package atmosphérique sur EnVision va faire. Nous n’allons pas pouvoir faire toutes les mesures que DAVINCI va faire, mais par exemple, l’une des caractéristiques sur lesquelles DAVINCI va vraiment se concentrer est l’eau et le rapport deutérium dans l’eau.

« Et nous allons regarder l’eau à tous les niveaux de l’atmosphère, à une échelle spatiale. Nous pouvons donc mettre cette mesure de ligne, cette mesure précise, très, très précise, dans son contexte. Et ainsi, il peut vérifier nos observations mondiales sur le terrain, et nous pouvons donner un contexte aux observations de DAVINCI+.

Dans l’ensemble, les trois missions ont chacune leurs différences mais fonctionneront très bien ensemble autour de Vénus.

« Dans un sens, comme je pense l’avoir expliqué plus tôt, je pense que VERITAS et EnVision sont l’inverse. VERITAS va faire une sorte de compréhension globale à grande échelle du fonctionnement de Vénus en tant que planète, et nous allons faire la vérification au sol ciblée dans un sens, bien qu’à partir de mesures d’orbite qui nous disent où et quand Vénus est actif et comment il se comporte.

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/ESA_selects_revolutionary_Venus_mission_EnVision

https://www.esa.int/Newsroom/Press_Releases/ESA_selects_revolutionary_Venus_mission_EnVision

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-selects-2-missions-to-study-lost-habitable-world-of-venus

https://www.nasa.gov/feature/then-there-were-3-nasa-to-collaborate-on-esa-s-new-venus-mission

M5/EnVision

https://www.planetary.org/space-missions/envision

https://www.nasaspaceflight.com/2021/07/envision-esa-venus/