Preliminary thermopile integration analysis for a Venusian atmospheric probe swarm

Planetary atmospheres, and in particular the Venusian atmosphere, are common targets for scientific spacecraft missions with the aim of better understanding the dynamics and evolution of the gaseous layers by gathering additional valuable data from both remote and in-situ measurements. This thesis will focus on investigating the known characteristics of Venus’ atmosphere and pointing out areas of potential scientific interest for a probe mission, in particular regarding radiative balance and flux measurements together with temperature profile measurements in the middle to lower atmospheric regions (35 – 100 km). Due to their attractive capabilities such as passive nature (no cooling requirements) and pixel array availability paired with low cost, thermopile sensors will be analyzed in general for potential use in an atmospheric probe, by defining a first stage experimental test procedure required for qualification in radiative flux and temperature sensing. Preliminary data will be presented, indicating that further work must be conducted to better understand if thermopile sensors are the right choice for such a mission. In conclusion, thermopile integration in an atmospheric probe swarm targeting Venus will be outlined, based on the DALOMIS concept.

Le atmosfere planetarie, in particolare l’atmosfera di Venere, sono tipici punti d’interesse per missioni spaziali ad interesse scientifico finalizzate allo studio e apprendimento delle dinamiche di evoluzione di queste stratificazioni gassose, tramite l’acquisizione di preziosi dati grazie a strumenti di misurazione remota e in-situ. Il lavoro di tesi analizzerà le note caratteristiche dell’atmosfera di Venere, indicando potenziali punti di interesse scientifico per sonde atmosferiche di una missione spaziale, con particolare attenzione dedicata al bilancio radiativo e misurazione di flussi termici del pianeta, in aggiunta ad effettuare misurazione dei profili di temperature nella zona medio-bassa dell’atmosfera (35 - 100 km). Grazie ai vantaggi identificati per le termopile, tra cui caratteristiche passive (nessun requisito di raffreddamento) e array di pixel, da aggiungersi al costo contenuto di questi moduli, un’analisi generale per l’implementazione in una sonda atmosferica verrà presentata tramite definizione di un procedimento di test sperimentale, necessario per qualificare i sensori per le misurazioni di flussi termici e di temperatura. Verranno illustrati i dati preliminari ottenuti, che indicano la necessità di ulteriore impegno di sperimentazione per definire in maniera più chiara se i sensori scelti sono validi candidati per una missione nell’atmosfera Venusiana. In conclusione verrà presentato un esempio basato sul “DALOMIS mission concept” riguardo l’integrazione di thermopile in una flotta di sonde atmosferiche rilasciata nell’atmosfera di Venere.