For tiden står Venus lavt på aftenhimlen, men den er alligevel let at finde, selv om den går ned kort efter Solen.
Og hvis man i aften 9. august eller i morgen aften finder Venus på himlen, så ser man samtidig mod en planet, som en kort stund har besøg af to rumsonder.
Disse besøg varer kun et par timer, for de to rumsonder er nemlig på vej helt andre steder hen.
Alligevel håber det europæiske rumagentur, ESA, som ejer begge sonder, at vi kan lære noget nyt om den skydækkede planet.
Men inden vi ser på, hvad vi kan lære om Venus, først et par ord om, hvorfor de to rumsonder Solar Orbiter, der skal udforske Solen, og Bepi Colombo, der skal til Merkur, overhovedet besøger Venus.
Det korte svar er, at det er for at få ændret rumsondernes baner, så sonderne kan løse deres opgaver. (Hvis du ønsker et lidt længere svar, får du det i en boks under artiklen her.)
Solar Orbiter flyver forbi Venus i dag i en afstand på 8.000 km og får derved ændret sin bane, så den flyver tilbage mod Jorden.
Bare 33 timer senere flyver Bepi-Colombo forbi Venus i en afstand på 550 km, men den fortsætter så direkte videre mod Merkur, som den når 1. oktober.
Desværre kan de to sonder ikke fotografere hinanden, da den mindste afstand mellem dem bliver 575.000 km, hvilket er mere end afstanden mellem Jorden og Månen.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Rumfart er et spørgsmål om energi
I rumfarten er det slet ikke de lange rejsetider, der giver problemer, da vores robotter ude i Solsystemet kan fungere i både 10 og 20 år.
Det store problem er den energi, som er nødvendig for at anbringe rumsonden i den ønskede bane.
Når vi sender en rumsonde ud i rummet med en fart på 40.000 km i timen, kan den lige præcis undvige Jordens tyngdefelt. Derefter vil den ende i en cirkulær bane meget tæt på Jordens bane.
Vi kan kalde denne bane for startbanen, og denne bane har en bestemt energi, som rent teknisk er summen af rumsondens kinetiske og potentielle energi.
I denne bane har rumsonden stort set samme hastighed som Jorden, nemlig 30 km/s eller 108.000 km/time.
Startbanen fører ikke rumsonden ud til andre planeter. For at besøge Merkur skal man tættere på Solen, og for at besøge Mars skal man længere bort fra Solen.
Baner, der fører en rumsonde tættere på Solen har en mindre energi end startbanen om Jorden, mens baner, som fører rumsonden længere væk fra Solen, har en større energi end startbanen.
I begge tilfælde skal startbanen ændres, og det kræver energi – masser af energi.
’Gravity Assist’ hjælper rumsonderne på vej
Der er to måder at løse problemet på:
- Man kan anvende raketter, hvilket er den hurtige og direkte løsning, men det vil normalt kræve mere brændstof, end det er muligt at medføre.
- Eller man kan lade naturen levere energien. I så fald får vi lange rejsetider, men sparer til gengæld på brændstoffet.
Den metode, man anvender, er forholdsvis simpel:
Når en rumsonde flyver forbi en planet, så får sonden ændret sin bane på grund af tyngdekraften fra planeten.
Man kan vælge forbiflyvningen, så rumsonden bliver bremset ned og derved taber energi. Den energi, rumsonden taber, får planeten, men planeten er så stor i forhold til den lille rumsonde, at det ikke har nogen praktisk betydning.
Tilsvarende kan man vælge forbiflyvningen, så rumsonden vinder energi, med det resultat at planeten taber en smule energi og derved kommer lidt tættere på Solen.
Metoden hedder ’Gravity Assist’, altså, at man får tyngdekraften til at hjælpe rumsonden på vej.
Den kræver, at man planlægger rejsen, så rumsonden på sin vej flyver forbi en eller flere planeter, som så kan hjælpe den ind i den endelige bane.
1. sonde: Solar Orbiters bane kræver et kæmpe regnearbejde
Den første rumsonde, som flyver forbi Venus, er Solar Orbiter, der skal udforske Solen fra en aflang bane mellem 0,28 AE og 0,91 AE, hvor den astronomiske enhed AE er Jordens afstand til Solen.
Det er altså en bane, som ligger helt inden for Jordens bane, og endda kommer tættere på Solen end Merkur.
Det er i sig selv vanskeligt nok, fordi det er en bane med meget lavere energi end den, rumsonden starter med. Solar Orbiter skal altså slippe af med en masse energi, og det uden at bruge raketter.
Ved at flyve forbi Venus kan man som nævnt overføre noget af rumsondens energi til Venus, som så får en smule mere fart på. Men det er ikke hele historien.
Solar Orbiter skal også ind i en bane, hvorfra man kan observere Solens poler – og så bliver det bare rigtigt kompliceret.
Det vil kræve ikke mindre end syv forbiflyvninger af Venus, og endda også af Jorden, ganske langsomt at få ændret banen, så Solar Orbiter ikke bare flyver hen over Solens ækvator, men får en banehældning på 28 grader mod ækvator.
Lige nu skal Solar Orbiter tilbage til Jorden, hvor man vil udnytte Jordens tyngdekraft til at ændre banen en smule.
Derfor får vi besøg af Solar Orbiter 26. november, og det sikrer en bane mellem 0,28 og 0,91 AE.
Men derefter skal hældningen mod Solens ækvator øges, og det kræver yderligere fem forbiflyvninger af Venus – bare tænk på regnearbejdet bag sådan en rejse.
2. sonde: At få Bepi Colombo i bane om Merkur er en stor udfordring
En dag efter Solar Orbiter, altså 10. august, er turen kommet til den store rumsonde Bepi Colombo, som et af ESA’s helt store projekter.
Bepi Colombo skal ende med at kredse om Merkur, og det er selv i dag en meget stor udfordring.
For at ende i en bane om Merkur skal rumsonden tabe så meget energi, at det er nødvendigt med mange forbiflyvninger, først af Venus og senere af Merkur.
Det er anden gang, Bepi Colombo flyver forbi Venus, og når den 1. oktober ankommer til Merkur, så har rumsonden stadig ikke tabt energi nok til at gå i bane om planeten. Man må nøjes med at flyve forbi Merkur for igen at tabe energi.
Derefter skal Bepi Colombo flyve forbi Merkur endnu fire gange, før den har mistet så meget energi, at den kan gå i bane om Merkur 9. januar 2025.
Men uden disse Gravity Assists ville projektet slet ikke kunne gennemføres.
Rumsonderne skal observere Venus
Både Solar Orbiter og Bepi Colombo er fyldt med videnskabelige instrumenter, som desværre ikke er beregnet til at observere den skydækkede Venus.
De to rumsonder er dog ikke helt blinde, og ESA har planlagt de korte forbiflyvninger, så der i hvert fald kan gennemføres nogle få observationer.
Begge rumsonder ankommer til Venus fra natsiden, og det giver mulighed for at måle, hvorledes Solen påvirker Venus.
Venus har ikke selv et magnetfelt, men solvinden påvirker den øvre atmosfære på Venus og inducerer derved et magnetfelt omkring Venus – et såkaldt induceret felt.
Dette felt strækker sig ud i form af en lang hale på Venus natside, og denne såkaldte magneto-tail kan begge rumsonder observere.
Rumsonderne er næsten blinde – og dog
Desværre ligger det noget tungere med at tage billeder. Solar Orbiters kameraer er uegnede, og bortset fra et enkelt kamera peger de slet ikke mod Venus.
Med dette kamera, som et beregnet til at observere Solens yderste atmosfære, den såkaldte korona, vil man søge at tage nogle sort-hvide billeder, når Solar Orbiter nærmer sig Venus fra natsiden.
Bepi Colombo flyver forbi Venus i en afstand på kun 500 km – næsten svarende til den afstand, rumstationen ISS har til Jorden.
Kameraerne er desværre monteret på en måde, så noget af rumsonden selv skygger lidt for udsigten.
Et af kameraerne kan kun tage billeder i 22 minutter, før Venus er ude af synsfeltet. Et andet kamera skal tage billeder i hele 37 timer, hvor man virkelig vil se, hvor hurtigt rumsonden kommer langt væk fra Venus.
Men få observationer er bedre end slet ingen, og desuden er der jo tale om en gratis bonus.
Endelig er det også muligt at koordinere målingen af magnetfeltet med tilsvarende målinger fra den japanske sonde Akatsuki, som for tiden kredser om Venus.
\ Derfor kan Bepi Colombo ikke undvære Venus
For at illustrere betydningen af gravity assist vil vi se lidt på Merkursonden Bepi Colombo.
Den helt direkte vej til Merkur er en ellipsebane, der fører fra Jordens bane i afstanden 1 AE til Merkurs afstand på 0,38 AE.
Det giver en dejlig hurtig rejse på bare 105 døgn, hvilket er mindre end flyvetiden til Mars – og i hvert fald meget mindre end de syv år, Bepi Colombo bruger.
Men så kommer problemerne. For overhovedet at komme ind i denne bane, skal rumsonden bremses fra 30 km/s ned til 22 km/s, og det er nu ret meget at forlange af en raket.
Ved ankomsten til Merkur vil farten være 58,2 km/s, hvilket desværre er 10 km/s mere end Merkurs banehastighed.
For at ende i en bane om Merkur skal der en meget stor opbremsning til – noget, som med den nuværende teknik er en helt uløselig opgave.
Så bedre at bruge nogle år og lade naturen hjælpe os ind til den lille, varme planet, hvor temperaturen er over 400 grader på dagsiden, og hvor Solen er tre gange større end set her fra Jorden.
