Венера-4: Кешпе әрі атмосфераны зерттеген кеңестік ғарыш зонды

Кіріспе

1967 жылғы кеңестік Венера 4 ғарыш зонды

Венера 4 (Венера 4), сондай-ақ 4V 1 No.310 деп белгіленген, Венераны зерттеуге арналған кеңестік Венера бағдарламасының зонды болды. Зонд Венера атмосферасына еніп, жер бетіне парашютпен түсуге арналған қондырғыдан және қондырғыны Венераға жеткізіп, байланыс релесі қызметін атқаратын тасымалдаушы/ұшқыш ғарыш кемесінен тұрды. 1967 жылы ол басқа планетаның ортасын жерінде талдаған алғашқы сәтті зонд болды. Венера 4 Венера атмосферасының алғашқы химиялық талдауын жасады, ол көбінесе көмірқышқыл газынан, аздаған азоттан және бір проценттен кем оттегі мен су буларынан тұратынын көрсетті. Атмосфераға кірген кезде ол басқа планета атмосферасына кіргеннен кейін тірі қалған алғашқы ғарыш кемесі болды. Станция әлсіз магниттік өріс және радиациялық өріс жоқтығын анықтады. Атмосфераның сыртқы қабатында сутегі өте аз болды және атомдық оттегі болмады. Зонд Венераның өте ыстық екенін, оның атмосферасы күтілгеннен әлдеқайда тығыз екенін және ол бұрын суының көп бөлігінен айырылғанын дәлелдейтін алғашқы тікелей өлшемдерді жіберді.

Ғарыш кемесі

Негізгі тасымалдаушы ғарыш кемесі 4 биік тұрды, оның күн панельдері жайылып, 5 гектар ауданы бар еді. Тасымалдағыш құрамына ұзын магнитометр, ион детектор, ғарыштық сәуле детектор және сутегі мен оттегі газдарын анықтауға қабілетті ультракүлгін спектрометр кірді. Құрылғылар Венера атмосферасына енгенге дейін жұмыс істеуге арналған. Осы сәтте станция зонд капсуласын босатып, жойылмақ болды. Тасымалдаушы ғарыш кемесінің артқы бөлігінде ұшу бағытын түзетуге мүмкіндік беретін сұйық отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыш орналасқан. Ұшу бағдарламасында екі маңызды бағытты түзету көзделген, осы мақсатта станция Жерден жіберілген 127 түрлі команданы қабылдап, орындай алатын еді. Капсуланың беріктігін үш арнайы сынақ орнатылымын пайдаланып, оны жоғары температураға, қысымға және үдеуге (акселерацияға) ұшырату арқылы тексерілді. Жылуға төзімділігі атмосфераның жоғарғы қабаттарын имитациялайтын жоғары температуралы вакуумдық жүйеде тексерілді. Капсула 25 атмосфераға дейін қысымға ұшырады. (Ол кезде Венера бетіндегі қысым белгісіз еді. Бағалаулар бірнеше атмосферадан жүздеген атмосфераға дейін ауытқып келді). Соңында оны центрифугада 450g дейін үдетілді. Центрифугалық сынақ электрондық компоненттер мен кабельдерді бекітетін кронштейндердің жарылуына себеп болды, олар ұшыру алдында ауыстырылды. Ұшыру мерзімі тығыз болды, себебі ұшу терезесін жіберіп алмау қажет еді – Жерден мақсатты планетаға бару үшін энергия тұрғысынан ең қолайлы күннің шағын аралығы. Капсула суға қонған жағдайда жүзуге қабілетті болды. Мұндай қону мүмкіндігін ескере отырып, оның жасаушылары капсуланың құлпын қанттан жасады; ол сұйық суда еріп, хабар таратушы антенналарды босатуға тиіс еді. Капсулада жаңадан әзірленген дірілді демпферлеу жүйесі орнатылған, ал парашюті температураға төтеп беруге қабілетті еді. Капсуланың құрамына биіктік өлшегіш, жылуды басқару жүйесі, парашют және атмосфералық өлшемдерді жүргізуге арналған жабдықтар кірді. Соңғысына термометр, барометр, гидрометр, биіктік өлшегіш және газ талдау құралдарының жиынтығы кірді. Деректер екі таратушы арқылы 922 МГц жиілікте және 1 бит/с жылдамдықпен жіберілді; өлшемдер әр 48 секунд сайын жіберілді. Таратушылар парашют ашылғанда іске қосылды, ол кезде сыртқы қысым шамамен атмосфераға жеткен деп есептелді, бұл планета бетінен жоғарыдағы белгілі бір биіктікте орын алуы тиіс еді. Сигналдар бірнеше станциялар, соның ішінде Джодрелл Банк обсерваториясы арқылы қабылданды. 29 шілдеде Жерден шамамен алысқа шыққанда бағытты түзету жүргізілді; әйтпесе зонд Венераны жіберіп алуы мүмкін еді. Екі түзету жоспарланғанымен, біріншісі жеткілікті дәлдік көрсеткендіктен, екіншісі тоқтатылды. 1967 жылдың 18 қазанында ғарыш кемесі Венера атмосферасына енді, ал қону орны шамамен болды деп есептелді. Венера атмосферасына енген кезде жылу қалқанының температурасы көтеріліп, бір сәтте кабинаның баяулауы 300g-қа жетті. Түсу 93 минутқа созылды. Капсула парашютін шамамен биіктікте ашты және қысым, температура және газ құрамы туралы деректерді Жерге жіберуге кірісті. Жылуды басқару жүйесі капсуланың ішінде температураны сақтап тұрды. температурасы -де өлшенді, ал қысым -дан кем болды. Түсудің соңында температураға жетті және қысымға дейін өсті, содан кейін сигнал беру тоқтатылды. Атмосфера құрамы 90–93% көмірқышқыл газы, 0,4–0,8% оттегі, 7% азот және 0,1–1,6% су буы болып өлшенді. (бұл "алиасинг" деп аталатын эффект). Ол кезде бұлттардың жоғарғы шегі планета бетінен қанша биіктікте екені белгісіз болды, сондықтан алғашқы радарлық сигнал, қазір шамамен биіктікте деп есептеледі, бастапқыда дұрыс түсіндірілмеді. Сондықтан, қате түсіндірілген радарлық нәтижелерге сүйене отырып, кеңестік команда зондтың жер бетіне қонғанын алғашқыда жариялады. Бұл нәтиже радармен өлшенген планета диаметріне сәйкес келмегендігімен тез жоққа шығарылды, ал капсуланың қысым көрсеткіштері Венера атмосферасының жақында әзірленген модельдері болжағаннан әлдеқайда төмен болды. ғарыш саласындағы алғашқы ынтымақтастық ұйымы, Венера атмосферасының профилін толыққанды суреттеуге мүмкіндік берді.

The main carrier spacecraft 4 stood high, its solar panels spanned and had an area of The carrier spacecraft included a long magnetometer, an ion detector, a cosmic ray detector and an ultraviolet spectrometer capable of detecting hydrogen and oxygen gases. The devices were intended to operate until entry into the Venusian atmosphere. At that juncture, the station was designed to release the probe capsule and disintegrate. The rear part of the carrier spacecraft contained a liquid fuel thruster capable of correcting the flight course. The flight program was planned to include two significant course corrections, for which purpose the station could receive and execute up to 127 different commands sent from the Earth. The durability of the capsule was checked by exposing it to high temperatures, pressures, and accelerations using three unique testing installations. The heat resistance was checked in a high temperature vacuum system emulating the upper layers of the atmosphere. The capsule was pressurized up to 25 atmospheres. (The surface pressure on Venus was unknown at the time. Estimates ranged from a few to hundreds of atmospheres). Finally, it was subjected to accelerations of up to 450 g in a centrifuge. The centrifuge test caused cracking of electronic components and cable brackets, which were replaced shortly before launch. The timing for the launch was rather tight, so as not to miss the launch window — the days of the year when the path to the destination planet from Earth is energetically least demanding. The capsule could float in case of a water landing. Considering the possibility of such a landing, its designers made the lock of the capsule using sugar; it was meant to dissolve in liquid water, releasing the transmitter antennas. The capsule contained a newly developed vibration damping system, and its parachute could resist temperatures up to
The capsule contained an altimeter, thermal control, a parachute and equipment for making atmospheric measurements. The latter included a thermometer, barometer, hydrometer, altimeter and a set of gas analysis instruments. The data were sent by two transmitters at a frequency of 922 MHz and a rate of 1 bit/s; the measurements were sent every 48 seconds. The transmitters were activated by the parachute deployment as soon as the outside pressure reached , which was thought to occur at the altitude about above the surface of the planet. The signals were received by several stations, including the Jodrell Bank Observatory. A course correction was performed on 29 July when it was away from Earth; otherwise, the probe would have missed Venus. Although two such corrections had been planned, the first one was accurate enough and therefore the second correction was canceled. On 18 October 1967, the spacecraft entered the Venusian atmosphere with an estimated landing place near
During entry into the Venusian atmosphere, the heat shield temperature rose to and at one point the cabin deceleration reached 300 G. The descent lasted 93 minutes. The capsule deployed its parachute at an altitude of about , and started sending data on pressure, temperature and gas composition back to Earth. The temperature control kept the inside of the capsule at The temperature at was recorded as , and the pressure as less than At the end of the descent, the temperature reached and pressure increased to , and the signal transmission terminated. The atmospheric composition was measured as 90–93% carbon dioxide, 0.4–0.8% oxygen, 7% nitrogen and 0.1–1.6% water vapor. (an effect known as "aliasing"). At the time the distance of the cloud tops above the surface was not known, and due to this ambiguity, the first radar return, now believed to be at an actual altitude of about , was initially misinterpreted as Therefore, based on the misinterpreted radar results, the Soviet team initially announced the probe descended to the surface. This result was quickly dismissed as inconsistent with the planetary diameter measured by radar, and the pressure readings by the capsule were much lower than predicted by the recently developed models of the Venus atmosphere. an organization of early space cooperation, allowing a more complete drawing of the profile of the atmosphere of Venus.

Жетістіктер

Бірінші рет басқа планета атмосферасының жеріндегі (in situ) талдауы жасалып, деректер Жерге жіберілді; талдау химиялық құрамын, температураны және қысымды қамтыды. Көмірқышқыл газының азотқа қатынасы шамамен 13:1 болғандығы бұрынғы есептерді күрт өзгертті (кейбір мамандар керісінше қатынас күткен), сондықтан кейбір ғалымдар осы байқауларға күмәнді қарады. Басты станция сәулелену белдеулерін анықтамады; Жермен салыстырғанда, өлшенген магнит өрісі 3000 есе әлсіз болды, ал сутегінің коронасы 1000 есе сирек болды. Атомдық оттегі табылмады. Барлық деректер су, егер болған болса, бұл планетадан көп бұрын жоғалып кеткенін көрсетті. Бұл қорытынды Венераның тығыз бұлттарын ескергенде күтпеген еді. Судың ылғалдылығы өте төмен болғандықтан, Venera 4-те суға қонған жағдайда қолданылған қант құлыптағыш жүйесі кейінгі Венера ғарыш зондтарында қолданылмады.