Venera 4
 Venera 4 model | |
| Тип миссии | Посадочный модуль Венеры и пролетный космический корабль |
|---|---|
| Оператор | GSMZ Lavochkin |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1967-058А |
| САТКАТ нет. | 02840 |
| Продолжительность миссии | 127 дней |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | 4В-1 [1] |
| Производитель | GSMZ Lavochkin |
| Стартовая масса | 1106 кг [2] |
| Сухая масса | 377 кг |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 12 июня 1967, 02:39:45 UT [2] |
| Ракета | Molniya 8K78M |
| Запуск сайта | Байконур , участок 1/5 |
| Подрядчик | ЦСКБ-Прогресс |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | 18 октября 1967 г., 04:34 по Гринвичу |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | гелиоцентрический |
| Высота перигелия | 0,71 а.е. |
| Высота Афелия | 1,02 а.е. |
| Наклон | 4.3° |
| Период | 293 дня |
| с Венерой Столкновение (неудачная посадка) | |
| Дата воздействия | 18 октября 1967 г., 04:34 по Гринвичу |
| Место удара | 19 ° с.ш. 38 ° в.д. / 19 ° с.ш. 38 ° в.д. ( Эйсила ) район |
 | |
Венера-4 ( русский : Венера-4 , букв. «Венера-4»), также обозначенная 4В-1 № 310 , была зондом в советской программе «Венера» по исследованию Венеры . Зонд состоял из посадочного модуля , предназначенного для входа в атмосферу Венеры и парашютного спуска на поверхность, и космического корабля-носителя/ облета , который доставлял посадочный модуль к Венере и служил для него ретранслятором связи .
В 1967 году это был первый успешный зонд, выполнивший на месте анализ окружающей среды другой планеты . «Венера-4» предоставила первый химический анализ атмосферы Венеры, показавший, что она состоит в основном из углекислого газа с несколькими процентами азота и менее одного процента кислорода и паров воды. Войдя в атмосферу, он стал первым космическим кораблем, пережившим вход в атмосферу другой планеты. [3] Станция обнаружила слабое магнитное поле и отсутствие радиационного поля. Внешний слой атмосферы содержал очень мало водорода и не содержал атомарного кислорода. [4] Зонд отправил первые прямые измерения, доказывающие, что Венера чрезвычайно горячая, что ее атмосфера намного плотнее, чем ожидалось, и что она давно потеряла большую часть своей воды.
Космический корабль
[ редактировать ]
Главный космический корабль-носитель 4 имел высоту 3,5 метра (11 футов), его солнечные панели имели ширину 4 метра (13 футов) и площадь 2,5 квадратных метра (27 квадратных футов). Космический корабль-носитель включал в себя магнитометр длиной 2 метра (6 футов 7 дюймов) , детектор ионов, детектор космических лучей и ультрафиолетовый спектрометр, способный обнаруживать газообразные водород и кислород. Устройства должны были работать до входа в атмосферу Венеры. В этот момент станция была спроектирована так, чтобы освободить капсулу-зонд и разрушиться. В хвостовой части корабля-носителя находился жидкотопливный двигатель, способный корректировать курс полета. В программу полета планировалось включить две существенные корректировки курса, для чего станция могла принимать и выполнять до 127 различных команд, посылаемых с Земли. [5]
В передней части космического корабля-носителя находилась почти сферическая посадочная капсула диаметром 1 метр (3 фута 3 дюйма) и весом 383 килограмма (844 фунта). По сравнению с предыдущими (неудавшимися) зондами «Венера» капсула содержала улучшенный тепловой экран, способный выдерживать температуры до 11 000 ° C (19 800 ° F). Вместо прежней конструкции жидкостного охлаждения была установлена более простая и надежная газовая система. [6] Прочность капсулы проверялась путем воздействия на нее высоких температур, давлений и ускорений с помощью трех уникальных испытательных установок. Теплостойкость проверялась в высокотемпературной вакуумной системе, имитирующей верхние слои атмосферы. [7] В капсуле было давление до 25 атмосфер. (В то время давление на поверхности Венеры было неизвестно. Оценки варьировались от нескольких до сотен атмосфер). [8] Наконец, его подвергали ускорению до 450 g в центрифуге. Испытание на центрифуге привело к растрескиванию электронных компонентов и кронштейнов кабелей, которые были заменены незадолго до запуска. Сроки запуска были выбраны достаточно сжатыми, чтобы не пропустить стартовое окно — дни в году, когда путь к планете назначения с Земли энергетически наименее требователен. [9] [10]
Капсула могла плавать в случае приземления на воду. Учитывая возможность такой посадки, ее конструкторы сделали замок капсулы с использованием сахара; [5] [7] [11] он должен был раствориться в жидкой воде, освобождая антенны передатчика. Капсула содержала недавно разработанную систему гашения вибраций, а ее парашют мог выдерживать температуру до 450 ° C (723 K). [7]
В капсуле находились высотомер , терморегулятор, парашют и оборудование для проведения атмосферных измерений. Последний включал в себя термометр , барометр , ареометр , альтиметр и набор приборов для газового анализа. Данные отправлялись двумя передатчиками на частоте 922 МГц и скорости 1 бит/с; измерения отправлялись каждые 48 секунд. Передатчики были активированы путем раскрытия парашюта, как только внешнее давление достигло 0,6 стандартных атмосфер (61 кПа), что, как предполагалось, происходило на высоте около 26 километров (16 миль) над поверхностью планеты. Сигналы были приняты несколькими станциями, в том числе обсерваторией Джодрелл-Бэнк . [6] [5]
Капсула была оснащена аккумуляторной батареей емкостью, достаточной для 100 минут питания измерительной и передающей систем. Чтобы избежать разрядки во время полета к Венере, аккумулятор заряжался с помощью солнечных батарей космического корабля-носителя. Перед запуском вся станция «Венера-4» была стерилизована, чтобы предотвратить возможное биологическое заражение Венеры. [6]
Миссия
[ редактировать ]Две номинально идентичные станции 4В-1 были запущены в июне 1967 года. Первая станция, «Венера-4», была запущена 12 июня ракетой- носителем «Молния-М» , летевшей с космодрома Байконур . [12] Коррекция курса была выполнена 29 июля, когда он находился на расстоянии 12 000 000 километров (7 500 000 миль) от Земли; в противном случае зонд не попал бы на Венеру. Хотя было запланировано две таких коррекции, первая была достаточно точной, поэтому вторую коррекцию отменили. 18 октября 1967 года космический корабль вошел в атмосферу Венеры с предполагаемым местом посадки около 19 ° с.ш. 38 ° в.д. / 19 ° с.ш. 38 ° в.д. . [5] Второй зонд «Космос-167 » был запущен 17 июня, но не смог покинуть низкую околоземную орбиту. [13]
Во время входа в атмосферу Венеры температура теплового экрана выросла до 11 000 ° C (19 800 ° F), а в какой-то момент замедление кабины достигло 300 G. [14] Спуск продолжался 93 минуты. Капсула раскрыла парашют на высоте около 52 километров (32 мили) и начала отправлять данные о давлении, температуре и составе газа обратно на Землю. Система контроля температуры поддерживала внутри капсулы температуру -8 ° C (18 ° F). Температура на высоте 52 километра (32 мили) была зафиксирована как 33 ° C (91 ° F), а давление - менее 1 стандартной атмосферы (100 кПа). В конце спуска длиной 26 километров (16 миль) температура достигла 262 ° C (504 ° F), а давление увеличилось до 22 стандартных атмосфер (2200 кПа), и передача сигнала прекратилась. Состав атмосферы измерялся как 90–93% углекислого газа , 0,4–0,8% кислорода, 7% азота и 0,1–1,6% водяного пара. [5]
Радарный высотомер
[ редактировать ]Высота станции «Венера» относительно поверхности измерялась с помощью радиовысотомера, работающего на частоте 770 МГц. Высотомер имел целочисленную неоднозначность 30 километров (19 миль): то есть один и тот же радиолокационный сигнал будет подаваться на высоте X, X плюс 30 километров (19 миль), X плюс 60 километров (37 миль) и т. д. [15] (эффект, известный как « алиасинг »). В то время расстояние до вершин облаков над поверхностью не было известно, и из-за этой двусмысленности первое отражение радара, которое теперь считается на фактической высоте около 55 километров (34 мили), первоначально было неверно истолковано как 26 километров. (16 миль). Поэтому, основываясь на неверно истолкованных результатах радара, советская команда первоначально объявила, что зонд спустился на поверхность. [16] [17] Этот результат был быстро отвергнут как несоответствующий диаметру планеты, измеренному радаром. [18] [19] а показания давления капсулы оказались намного ниже, чем предсказывали недавно разработанные модели атмосферы Венеры. [6] [7]
Анализ
[ редактировать ]Данные «Венеры-4» были проанализированы вместе с данными зонда «Маринер-5» объединенной советско-американской рабочей группой КОСПАР в 1969 году. [20] [21] организация раннего космического сотрудничества, [22] позволяющий более полно нарисовать профиль атмосферы Венеры .
Достижения
[ редактировать ]Впервые был проведен натурный анализ атмосферы другой планеты и данные отправлены обратно на Землю; анализ включал химический состав, температуру и давление. Измеренное соотношение углекислого газа к азоту , равное примерно 13, настолько скорректировало предыдущие оценки (в некоторых кругах ожидалось обратное соотношение), что некоторые ученые оспорили наблюдения. Главная станция не обнаружила радиационных поясов; относительно Земли измеренное магнитное поле было в 3000 раз слабее, а водородная корона — в 1000 раз менее плотной. Атомарный кислород не был обнаружен. Все данные свидетельствовали о том, что вода, если она и присутствовала, утекла с планеты задолго до этого. Этот вывод был неожиданным, учитывая густые венерианские облака. Из-за незначительной влажности от системы сахарного шлюза, использовавшейся на Венере-4 на случай посадки на воду, в последующих зондах Венеры отказались. [6] [5]
Миссию считали полной успешной, особенно с учетом нескольких предыдущих неудач зондов «Венера». [6] Хотя конструкция «Венеры-4» позволяла передавать данные после приземления, зонды «Венера 3–6» не были рассчитаны на то, чтобы выдерживать давление на поверхности Венеры. Первую успешную мягкую посадку на Венеру совершила «Венера-7» в 1970 году. [23]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уэйд, Марк. «Венера 1В (В-67)» . Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года . Проверено 9 ноября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Сиддики 2018 , с. 68.
- ^ Сиддики 2018 , с. 1.
- ^ «НАСА — NSSDCA — Космический корабль — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 12 июня 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Харви, Брайан (2007). Русские планетарные исследования . Спрингер. стр. 98–101. ISBN 978-0-387-46343-8 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Венера 4» . НПО Лавочкина . Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 года . Проверено 19 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Уливи и Харланд 2007 , стр. 1–11. 55–56.
- ^ Вахнин, В.М. (1968). «Обзор полета корабля «Венера-4» и его научной программы» . Дж. Атмос. Наука . 25 (4): 533–534. Бибкод : 1968JAtS...25..533В . doi : 10.1175/1520-0469(1968)025<0533:AROTVF>2.0.CO;2 .
- ^ «Что такое «окно запуска»?» . www.esa.int . Проверено 12 июня 2024 г.
- ^ «Проекты» . www.laspace.ru . Проверено 12 июня 2024 г.
- ^ Фотография замка . novosti-kosmonavtiki.ru, 18 февраля 2005.
- ^ Макдауэлл, Джонатан. «Журнал запуска» . Космическая страница Джонатана . Проверено 11 апреля 2013 г.
- ^ «Космос 167» . Координированный архив данных НАСА по космическим наукам .
- ^ Уливи и Харланд 2007 , с. 63.
- ^ Митчелл, Дон П. (2003). «Водопроводка атмосферы Венеры» . Ментальный ландшафт . Проверено 8 декабря 2017 г.
- ^ Риз, Делавэр; Лебедь, PR (1968). «Венера-4 исследует атмосферу Венеры». Наука . 159 (3820): 1228–30. Бибкод : 1968Sci...159.1228R . дои : 10.1126/science.159.3820.1228 . JSTOR 1723876 . ПМИД 17814841 . S2CID 32723831 .
- ^ Вахнин, В.М. (1968). «Обзор полета корабля «Венера-4» и его научной программы» . Журнал атмосферных наук . 25 (4): 533–534. Бибкод : 1968ДАТС...25..533В . doi : 10.1175/1520-0469(1968)025<0533:AROTVF>2.0.CO;2 .
- ^ Эш, МЭ; Кэмпбелл, Д.Б.; Дайс, РБ; Ингаллс, Р.П.; Юргенс, Р.; Петтенгилл, штат Джорджия; Шапиро, II; Слэйд, Массачусетс; Томпсон, Т.В. (1968). «Дело о радиолокационном радиусе Венеры». Наука . 160 (3831): 985–7. Бибкод : 1968Sci...160..985A . дои : 10.1126/science.160.3831.985 . PMID 17768889 . S2CID 128460735 .
- ^ Эшлеман, ВР; Фьельдбо, Г.; Андерсон, доктор медицинских наук; Клиоре, А.; Дайс, РБ (1968). «Венера: нижние слои атмосферы не измерены». Наука . 162 (3854): 661–5. Бибкод : 1968Sci...162..661E . дои : 10.1126/science.162.3854.661 . ПМИД 17736042 . S2CID 24923659 .
- ^ Карл Саган (сентябрь 1969 г.). «Встречи КОСПАР в Праге». Икар . 11 (2): 268–272. Бибкод : 1969Icar...11..268S . дои : 10.1016/0019-1035(69)90052-9 .
- ^ «Отчет о деятельности Рабочей группы КОСПАР VII». Предварительный отчет, двенадцатое пленарное заседание КОСПАР и десятый международный симпозиум по космической науке . Прага, Чехословакия: Национальная академия наук . 11–24 мая 1969 г. с. 94.
- ^ Сагдеев, Роальд; Эйзенхауэр, Сьюзен (28 мая 2008 г.). «Советско-американское космическое сотрудничество во время холодной войны» . Проверено 19 июля 2009 г.
- ^ Сиддики 2018 , с. 3.
Цитируемые источники
[ редактировать ]
- Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 гг. (PDF) . Серия по истории НАСА (второе изд.). Вашингтон, округ Колумбия: НАСА. ISBN 9781626830424 . LCCN 2017059404 . СП2018-4041.
- Уливи, Паоло; Харланд, Дэвид Майкл (2007). Роботизированное исследование Солнечной системы: золотой век 1957–1982 гг . Спрингер. ISBN 978-0-387-49326-8 .
