Venera 4 - Venera 4

Venera 4
Venera 4 (MMA 2011) (1) .JPG
Model Venera 4
Typ miseVenuše přistávací a průletová kosmická loď
OperátorGSMZ Lavočkin
ID COSPARU1967-058A
SATCAT Ne.02840
Trvání mise127 dní
Vlastnosti kosmické lodi
Kosmická loď4V-1 [1]
VýrobceGSMZ Lavočkin
Odpalovací mše1106 kg
Suchá hmota377 kg
Začátek mise
Datum spuštění12. června 1967, 02:40 GMT [2][3]
RaketaMolniya 8K78M
Spusťte webBajkonur, Místo 1/5
DodavatelTsSKB-Progress
Konec mise
Poslední kontakt18. října 1967, 04:34 GMT
Orbitální parametry
Referenční systémHeliocentrický
Perihelion nadmořská výška0.71 AU
Aphelion nadmořská výška1,02 AU
Sklon4.3°
Doba293 dní
Venuše dopad (neúspěšné přistání)
Datum dopadu18. října 1967, 04:34 GMT
Dopad stránky19 ° severní šířky 38 ° východní délky / 19 ° severní šířky 38 ° východní délky / 19; 38 (Eisila kraj)
Razítko Sovětského svazu 1968 CPA 3623 (kosmická sonda Venera 4) .jpg 

Venera 4 (ruština: Венера-4 význam Venera 4), také označený 4V-1 č. 310 byla sonda v sovětský Program Venera pro průzkum Venuše. Sonda zahrnovala vstupní sondu určenou pro vstup do atmosféry Venuše a padák na povrch a nosnou / průletovou kosmickou loď, která nesla vstupní sondu do Venuše a sloužila jako komunikační relé pro vstupní sondu.

V roce 1967 to byla první úspěšná sonda, která provedla místní analýzu prostředí jiného planeta. Venera 4 poskytla první chemickou analýzu atmosféry Venuše, která ukázala, že je primárně oxid uhličitý s několika procenty dusík a pod jedno procento kyslík a vodní páry. Při vstupu do atmosféry se stala první kosmickou lodí, která přežila vstup do atmosféry jiné planety.[4] Stanice detekovala slabé magnetické pole a žádné radiační pole. Vnější atmosférická vrstva obsahovala velmi málo vodíku a žádný atomový kyslík.[Citace je zapotřebí ] Sonda vyslala první přímá měření, která dokazovala, že Venuše byla extrémně horká, že její atmosféra byla mnohem hustší, než se očekávalo, a že už dávno ztratila většinu vody.

Kosmická loď

Model přistávací kapsle o průměru 1 metr Venera 4 k vidění v Pamětním muzeu kosmonautiky v Moskvě.

Hlavní nosná kosmická loď 4 stála vysoko 3,5 metru (11 stop), její solární panely se rozpínaly 4 metry (13 stop) a měly plochu 2,5 čtverečních metrů (27 čtverečních stop). Nosná kosmická loď zahrnovala délku 2 metry (6 ft 7 v) magnetometr, detektor iontů, detektor kosmického záření a ultrafialový spektrometr schopné detekovat vodíkové a kyslíkové plyny. Zařízení měla fungovat až do vstupu do atmosféry Venuše. V tomto okamžiku byla stanice navržena tak, aby uvolnila kapsli sondy a rozpadla se. Zadní část nosné kosmické lodi obsahovala propulzní zařízení na kapalné palivo schopné korigovat letový kurz. Letový program měl obsahovat dvě významné korekce kurzu, pro které mohla stanice přijímat a vykonávat až 127 různých příkazů odeslaných ze Země.[5]

Přední část nosné kosmické lodi obsahovala téměř sférickou přistávací kapsli o průměru 1 metr (3 ft 3 v) a vážící 383 kilogramů (844 lb). Ve srovnání s předchozím (selhalo) Venera sondy, kapsle obsahovala vylepšený tepelný štít, který odolával teplotám až do 11 000 ° C (19 800 ° F). Namísto předchozí konstrukce chlazení na bázi kapalin byl instalován jednodušší a spolehlivější plynový systém.[6] Trvanlivost kapsle byla zkontrolována vystavením vysokým teplotám, tlakům a zrychlení pomocí tří jedinečných testovacích zařízení. Tepelný odpor byl kontrolován ve vysokoteplotním vakuovém systému emulujícím horní vrstvy atmosféry.[7] Kapsle byla natlakována na 25 atmosfér. (Povrchový tlak na Venuši nebyl v té době znám. Odhady se pohybovaly od několika do stovek atmosfér).[8] Nakonec byl vystaven zrychlení až 450 G v odstředivce. Test centrifugy způsobil praskání elektronických součástek a kabelových držáků, které byly krátce před spuštěním vyměněny. Načasování startu bylo poměrně krátké, aby nezmeškal spouštěcí okno - dny v roce, kdy je cesta k cílové planetě ze Země energeticky nejméně náročná.[Citace je zapotřebí ]

V případě přistání vody by kapsle mohla plavat. Vzhledem k možnosti takového přistání provedli jeho designéři zámek kapsle pomocí cukru;[5][7][9] měl se rozpustit v kapalné vodě a uvolnit antény vysílače. Kapsle obsahovala nově vyvinutý systém tlumení vibrací a její padák odolával teplotám až do 450 ° C (723 K).[7]

Tobolka obsahovala výškoměr, tepelná regulace, padák a zařízení pro provádění atmosférických měření. Ten zahrnoval a teploměr, barometr, hustoměr, výškoměr a sada nástrojů pro analýzu plynů. Data byla odeslána dvěma vysílači na frekvenci 922 MHz a rychlosti 1 bit / s; měření byla odeslána každých 48 sekund. Vysílače byly aktivovány nasazením padáku, jakmile vnější tlak dosáhl 0,6 standardní atmosféry (61 kPa), což se předpokládalo ve výšce asi 26 kilometrů nad povrchem planety. Signály byly přijímány několika stanicemi, včetně Observatoř Jodrell Bank.[6][5]

Kapsle byla vybavena dobíjecí baterií s kapacitou dostatečnou pro 100 minut napájení měřicích a vysílacích systémů. Aby nedošlo k vybití během letu na Venuši, byla baterie udržována nabitá pomocí solárních panelů nosné kosmické lodi. Před vypuštěním byla celá stanice Venera 4 sterilizována, aby se zabránilo možné biologické kontaminaci Venuše.[6]

Mise

V červnu 1967 byly vypuštěny dvě nominálně identické sondy 4V-1. První sonda Venera 4 byla vypuštěna 12. června Molniya-M nosná raketa létající z Kosmodrom Bajkonur.[2] Oprava kurzu byla provedena 29. července, když byla vzdálena 12 milionů km od Země; jinak by sonda minula Venuše. Přestože byly plánovány dvě takové opravy, první byla dostatečně přesná, a proto byla druhá oprava zrušena. Dne 18. října 1967 vstoupila kosmická loď do atmosféry Venuše s odhadovaným místem přistání poblíž 19 ° severní šířky 38 ° východní délky / 19 ° severní šířky 38 ° východní délky / 19; 38.[5] Druhá sonda, Kosmos 167, byla vypuštěna 17. června, ale nedokázala opustit nízkou oběžnou dráhu Země.[10]

Při vstupu do atmosféry Venuše teplota tepelného štítu vzrostla na 11 000 ° C (19 800 ° F) a v jednom bodě zpomalení kabiny dosáhlo 300 G.[11] Sestup trval 93 minut. Kapsle nasadila padák ve výšce asi 52 kilometrů (32 mi) a začala posílat data o tlaku, teplotě a složení plynu zpět na Zemi. Regulace teploty udržovala vnitřek kapsle na -8 ° C (18 ° F). Teplota na 52 km byla zaznamenána jako 33 ° C (91 ° F) a tlak jako méně než 1 standardní atmosféra (100 kPa). Na konci 26 km klesání teplota dosáhla 262 ° C (504 ° F) a tlak se zvýšil na 22 standardních atmosfér (2200 kPa) a přenos signálu byl ukončen. Atmosférické složení bylo naměřeno jako 90–93% oxid uhličitý, 0,4–0,8% kyslíku, 7% dusíku a 0,1–1,6% vodní páry.[5]

Radarový výškoměr

Nadmořská výška sondy Venera vzhledem k povrchu byla měřena pomocí a radarový výškoměr pracující na 770 MHz. Výškoměr měl celočíselnou nejednoznačnost 30 km: to znamená, že stejný radarový signál bude vydán ve výšce X, X plus 30 km, X plus 60 km atd.[12] (účinek známý jako „aliasing „). V době, kdy vzdálenost vrcholů mraků nad povrchem nebyla známa, a kvůli této nejednoznačnosti byl zpočátku nesprávně vyložen první návrat radaru, o kterém se nyní předpokládá, že je ve skutečné výšce asi 55 kilometrů (34 mi). 26 kilometrů (16 mi). Sovětský tým proto na základě nesprávně interpretovaných výsledků radaru nejprve oznámil, že sonda sestoupila na povrch.[13][14] Tento výsledek byl rychle odmítnut jako nekonzistentní s planetárním průměrem měřeným radarem,[15][16] a hodnoty tlaku v kapsli byly mnohem nižší, než předpovídaly nedávno vyvinuté modely atmosféry Venuše.[6][7]

Úspěchy

Poprvé, in situ byla provedena analýza atmosféry jiné planety a data odeslána zpět na Zemi; analýza zahrnovala chemické složení, teplotu a tlak. Měřený poměr oxid uhličitý na dusík asi 13 opravilo předchozí odhady natolik (v některých čtvrtletích se očekával inverzní poměr), že někteří vědci zpochybnili pozorování. Hlavní stanice nezjistila žádné radiační pásy; vzhledem k Zemi bylo měřené magnetické pole 3000krát slabší a vodík koróna byla 1 000krát méně hustá. Nebyl detekován žádný atomový kyslík. Všechna data naznačovala, že voda, pokud byla přítomna, unikla z planety dávno předtím. Tento závěr byl neočekávaný vzhledem k hustým oblakům Venuše. Kvůli zanedbatelné vlhkosti byl v následujících sondách Venuše opuštěn systém cukrového zámku, který byl použit na Venerě 4 v případě přistání vody.[6][5]

Mise byla považována za úplný úspěch, zejména vzhledem k několika předchozím selháním sond Venera.[6] Ačkoli konstrukce Venera 4 umožňovala přenos dat po přistání, sondy Venera 3–6 nebyly vyrobeny tak, aby odolaly tlakům na povrchu Venuše. První úspěšné měkké přistání na Venuši bylo dosaženo Venera 7 v roce 1970.[17]

Viz také

Reference

  1. ^ Wade, Marku. „Venera 1V (V-67)“. Encyclopedia Astronautica. Citováno 9. listopadu 2019.
  2. ^ A b McDowell, Jonathan. „Spustit protokol“. Jonathanova vesmírná stránka. Citováno 11. dubna 2013.
  3. ^ „Venera 4“. NASA Space Science Data Coordinated Archive. Citováno 5. listopadu 2013.
  4. ^ Siddiqi 2018, str. 1.
  5. ^ A b C d E F Harvey, Brian (2007). Ruský planetární průzkum. Springer. 98–101. ISBN  978-0-387-46343-8.
  6. ^ A b C d E F „Venera 4“. NPO Lavochkina (v Rusku). Citováno 19. října 2020.
  7. ^ A b C d Ulivi & Harland 2007, str. 55–56.
  8. ^ Vakhnin, V. M. (1968). „Recenze letu Venera 4 a jeho vědeckého programu“. J. Atmos. Sci. 25 (4): 533–534. Bibcode:1968JAtS ... 25..533V. doi:10.1175 / 1520-0469 (1968) 025 <0533: AROTVF> 2.0.CO; 2.
  9. ^ Fotografie zámku. novosti-kosmonavtiki.ru, 18. února 2005.
  10. ^ „Kosmos 167“. NASA Space Science Data Coordinated Archive.
  11. ^ Ulivi & Harland 2007, str. 63.
  12. ^ Mitchell, Don P. (2003). „Instalatérství atmosféry Venuše“. Mentální krajina. Citováno 8. prosince 2017.
  13. ^ Reese, D. E .; Swan, P. R. (1968). "Venera 4 sondy atmosféru Venuše". Věda. 159 (3820): 1228–30. Bibcode:1968Sci ... 159.1228R. doi:10.1126 / science.159.3820.1228. JSTOR  1723876. PMID  17814841. S2CID  32723831.
  14. ^ Vakhnin, V. M. (1968). „Recenze letu Venera 4 a jeho vědeckého programu“. Journal of the Atmospheric Sciences. 25 (4): 533–534. Bibcode:1968JAtS ... 25..533V. doi:10.1175 / 1520-0469 (1968) 025 <0533: AROTVF> 2.0.CO; 2.
  15. ^ Ash, M. E.; Campbell, D. B .; Dyce, R. B .; Ingalls, R. P .; Jurgens, R .; Pettengill, G. H .; Shapiro, I. I .; Slade, M. A .; Thompson, T. W. (1968). "Případ pro radarový poloměr Venuše". Věda. 160 (3831): 985–7. Bibcode:1968Sci ... 160..985A. doi:10.1126 / science.160.3831.985. PMID  17768889. S2CID  128460735.
  16. ^ Eshleman, V. R .; Fjeldbo, G .; Anderson, J. D .; Kliore, A .; Dyce, R. B. (1968). "Venuše: nižší atmosféra neměřena". Věda. 162 (3854): 661–5. Bibcode:1968Sci ... 162..661E. doi:10.1126 / science.162.3854.661. PMID  17736042. S2CID  24923659.
  17. ^ Siddiqi 2018, str. 3.

Citované zdroje