Radio-Sondierung der venusianischen Atmosphäre mit dem RSE-Experiment auf EnVision

EnVision wurde im M5-Aufruf des Cosmic Vision-Programms der ESA als nächste europaweite Mission zu Venus ausgewählt. Sie widmet sich der Aufklärung einiger der zahlreichen offenen Fragen über die Vergangenheit, den aktuellen Zustand und die Zukunft der Venus und wird helfen zu verstehen, warum Venus und Erde so unterschiedlich evolutioniert sind. Das Radio Science Experiment (RSE) besteht aus zwei verschiedenen Experimenten: Es wird umfangreiche Studien des Gravitationsfeldes durchführen, aber auch Radio-Okkultationen, um die Venus-Atmosphäre und Ionosphäre mit einer hohen vertikalen Auflösung von nur wenigen Hundert Metern zu erfassen. Diese Radio-Okkultationen liefern Elektronendichteprofile in der Ionosphäre sowie atmosphärische Dichte-, Temperatur- und Druckprofile in der oberen Troposphäre und Mesosphäre (~40 bis 90 km). Zusätzlich ermöglichen sie die Untersuchung der H2SO4-Absorption in der Venus-Wolkenebene. Das erste Radio-Okkultations-Experiment an Venus wurde während des Mariner 5-Vorbeiflugs im Jahr 1967 durchgeführt, gefolgt von Mariner 10, mehreren Venera-Missionen, Magellan, dem Pioneer Venus Orbiter und Akatsuki. Die bisher umfangreichste Radio-Okkultationsstudie der Venus-Atmosphäre wurde vom VeRa-Experiment auf Venus Express durchgeführt. EnVision wird zwei kohärente Frequenzen (X- und Ka-Band) verwenden, um dispersive und nicht-dispersive Effekte zu trennen. Dies ermöglicht die Unterscheidung zwischen ionosphärischen Wellenstrukturen und anderen rauschinduzierten Effekten in der Ionosphäre. Der Einsatz des Ka-Bands, das bisher nie zur Erfassung der Venus-Atmosphäre verwendet wurde, erlaubt die Untersuchung der H2SO4-Absorption in der Venus-Wolkenebene aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber der Absorption von Schwefelsäure. Das Ka-Band ist auch empfindlich gegenüber flüssigem H2SO4, was die Möglichkeit bietet (in Kombination mit X-Band), zwischen gasförmigen und flüssigen H2SO4-Absorptionsmerkmalen auf Venus zum ersten Mal zu unterscheiden. Die kurze Orbitalperiode von EnVision in Kombination mit seiner sehr geringen Orbitalneigung ermöglicht die Abdeckung aller Breiten, Längengrade, lokalen Zeiten und Sonnenzenitwinkel auf Venus. Insbesondere kurzfristige Variationen, die durch atmosphärische Wellen verursacht werden, können identifiziert werden, um reisende oder stationäre kleinskalige atmosphärische Strukturen zu untersuchen.