Venera 4 ( ruso : Венера-4 , literalmente 'Venus-4'), también designada 4V-1 No.310 , fue una sonda del programa soviético Venera para la exploración de Venus . La sonda constaba de un módulo de aterrizaje , diseñado para entrar en la atmósfera de Venus y lanzarse en paracaídas a la superficie, y una nave espacial de transporte/ sobrevuelo , que transportaba el módulo de aterrizaje a Venus y le servía como relevo de comunicaciones .
En 1967, fue la primera sonda exitosa en realizar análisis in situ del medio ambiente de otro planeta . Venera 4 proporcionó el primer análisis químico de la atmósfera venusina, mostrando que está compuesta principalmente de dióxido de carbono con unos pocos porcentajes de nitrógeno y menos del uno por ciento de oxígeno y vapores de agua. Al entrar en la atmósfera, se convirtió en la primera nave espacial que sobrevivió a la entrada en la atmósfera de otro planeta. [3] La estación detectó un campo magnético débil y ningún campo de radiación. La capa atmosférica exterior contenía muy poco hidrógeno y nada de oxígeno atómico. [ cita necesaria ] La sonda envió las primeras mediciones directas que demostraron que Venus estaba extremadamente caliente, que su atmósfera era mucho más densa de lo esperado y que había perdido la mayor parte de su agua hace mucho tiempo.
La nave espacial portadora principal 4 tenía 3,5 metros (11 pies) de altura, sus paneles solares se extendían por 4 metros (13 pies) y tenía un área de 2,5 metros cuadrados (27 pies cuadrados). La nave espacial portadora incluía un magnetómetro de 2 metros (6 pies 7 pulgadas) de largo , un detector de iones, un detector de rayos cósmicos y un espectrómetro ultravioleta capaz de detectar gases de hidrógeno y oxígeno. Los dispositivos estaban destinados a funcionar hasta la entrada a la atmósfera de Venus. En ese momento, la estación fue diseñada para liberar la cápsula de la sonda y desintegrarse. En la parte trasera de la nave espacial de transporte había un propulsor de combustible líquido capaz de corregir el rumbo del vuelo. Se planeó que el programa de vuelo incluyera dos importantes correcciones de rumbo, para lo cual la estación podría recibir y ejecutar hasta 127 comandos diferentes enviados desde la Tierra. [4]
La parte delantera de la nave espacial portadora contenía una cápsula de aterrizaje casi esférica de 1 metro (3 pies 3 pulgadas) de diámetro y que pesaba 383 kilogramos (844 libras). En comparación con las sondas Venera anteriores (fallidas) , la cápsula contenía un escudo térmico mejorado que podía soportar temperaturas de hasta 11.000 °C (19.800 °F). En lugar del diseño anterior de refrigeración líquida, se instaló un sistema de gas más sencillo y fiable. [5] La durabilidad de la cápsula se comprobó exponiéndola a altas temperaturas, presiones y aceleraciones utilizando tres instalaciones de prueba únicas. La resistencia al calor se comprobó en un sistema de vacío de alta temperatura que emulaba las capas superiores de la atmósfera. [6] La cápsula fue presurizada hasta 25 atmósferas. (La presión superficial de Venus se desconocía en ese momento. Las estimaciones oscilaban entre unas pocas y cientos de atmósferas). [7] Finalmente, se sometió a aceleraciones de hasta 450 g en una centrífuga. La prueba centrífuga provocó grietas en los componentes electrónicos y en los soportes de los cables, que fueron reemplazados poco antes del lanzamiento. El momento del lanzamiento fue bastante ajustado, para no perder la ventana de lanzamiento : los días del año en los que el camino hacia el planeta de destino desde la Tierra es menos exigente desde el punto de vista energético. [ cita necesaria ]
La cápsula podría flotar en caso de un aterrizaje en el agua. Considerando la posibilidad de tal aterrizaje, sus diseñadores hicieron el cierre de la cápsula con azúcar; [4] [6] [8] estaba destinado a disolverse en agua líquida, liberando las antenas del transmisor. La cápsula contenía un sistema de amortiguación de vibraciones recientemente desarrollado y su paracaídas podía resistir temperaturas de hasta 450 °C (723 K). [6]
La cápsula contenía un altímetro , control térmico, un paracaídas y equipo para realizar mediciones atmosféricas. Este último incluía un termómetro , barómetro , hidrómetro , altímetro y un conjunto de instrumentos de análisis de gases. Los datos fueron enviados por dos transmisores a una frecuencia de 922 MHz y una velocidad de 1 bit/s; las mediciones se enviaron cada 48 segundos. Los transmisores fueron activados por el despliegue del paracaídas tan pronto como la presión exterior alcanzó 0,6 atmósferas estándar (61 kPa), lo que se pensaba que ocurría a una altitud de unos 26 kilómetros (16 millas) sobre la superficie del planeta. Las señales fueron recibidas por varias estaciones, incluido el Observatorio Jodrell Bank . [5] [4]
La cápsula estaba equipada con una batería recargable con capacidad suficiente para 100 minutos de alimentación de los sistemas de medición y transmisión. Para evitar que se descargue durante el vuelo a Venus, la batería se mantuvo cargada mediante los paneles solares de la nave espacial. Antes del lanzamiento, toda la estación Venera 4 fue esterilizada para evitar una posible contaminación biológica de Venus. [5]
En junio de 1967 se lanzaron dos sondas 4V-1 nominalmente idénticas. La primera sonda, Venera 4, fue lanzada el 12 de junio por un cohete portador Molniya-M que volaba desde el cosmódromo de Baikonur . [9] Se realizó una corrección de rumbo el 29 de julio cuando estaba a 12.000.000 kilómetros (7.500.000 millas) de distancia de la Tierra; de lo contrario, la sonda no habría alcanzado a Venus. Aunque se habían planeado dos correcciones de este tipo, la primera era lo suficientemente precisa y, por lo tanto, se canceló la segunda corrección. El 18 de octubre de 1967, la nave espacial entró en la atmósfera de Venus con un lugar de aterrizaje estimado cerca de 19°N 38°E / 19°N 38°E / 19; 38 . [4] La segunda sonda, Kosmos 167 , fue lanzada el 17 de junio pero no logró salir de la órbita terrestre baja. [10]
Durante la entrada a la atmósfera de Venus, la temperatura del escudo térmico aumentó a 11.000 °C (19.800 °F) y en un momento la desaceleración de la cabina alcanzó los 300 G. [11] El descenso duró 93 minutos. La cápsula desplegó su paracaídas a una altitud de unos 52 kilómetros (32 millas) y comenzó a enviar datos sobre presión, temperatura y composición del gas a la Tierra. El control de temperatura mantuvo el interior de la cápsula a -8 °C (18 °F). La temperatura a 52 kilómetros (32 millas) se registró como 33 °C (91 °F) y la presión como menos de 1 atmósfera estándar (100 kPa). Al final del descenso de 26 kilómetros (16 millas), la temperatura alcanzó los 262 °C (504 °F) y la presión aumentó a 22 atmósferas estándar (2200 kPa), y la transmisión de la señal terminó. La composición atmosférica se midió como 90-93% de dióxido de carbono , 0,4-0,8% de oxígeno, 7% de nitrógeno y 0,1-1,6% de vapor de agua. [4]
La altitud de la sonda Venera con respecto a la superficie se midió utilizando un altímetro de radar que funciona a 770 MHz. El altímetro tenía una ambigüedad entera de 30 kilómetros (19 mi): es decir, la misma señal de radar se daría a una altitud de X, X más 30 kilómetros (19 mi), X más 60 kilómetros (37 mi), etc. [12] (un efecto conocido como " aliasing "). En ese momento no se conocía la distancia de las cimas de las nubes sobre la superficie y, debido a esta ambigüedad, el primer retorno del radar, que ahora se cree que se encuentra a una altitud real de unos 55 kilómetros (34 millas), se malinterpretó inicialmente como 26 kilómetros. (16 millas). Por lo tanto, basándose en los resultados del radar mal interpretados, el equipo soviético anunció inicialmente que la sonda había descendido a la superficie. [13] [14] Este resultado fue rápidamente descartado por ser inconsistente con el diámetro planetario medido por el radar, [15] [16] y las lecturas de presión de la cápsula fueron mucho más bajas de lo predicho por los modelos desarrollados recientemente de la atmósfera de Venus. [5] [6]
Los datos del Venera 4 fueron analizados junto con los datos de la sonda Mariner 5 , bajo un grupo de trabajo combinado soviético-estadounidense de COSPAR en 1969, [17] [18] una organización de cooperación espacial temprana, [19] permitiendo un dibujo más completo. del perfil de la atmósfera de Venus .
Por primera vez se realizó un análisis in situ de la atmósfera de otro planeta y los datos se enviaron a la Tierra; el análisis incluyó composición química, temperatura y presión. La proporción medida de dióxido de carbono a nitrógeno de aproximadamente 13 corrigió tanto las estimaciones anteriores (en algunos sectores se esperaba una proporción inversa) que algunos científicos cuestionaron las observaciones. La estación principal no detectó cinturones de radiación; En relación con la Tierra, el campo magnético medido era 3.000 veces más débil y la corona de hidrógeno era 1.000 veces menos densa. No se detectó oxígeno atómico. Todos los datos sugerían que el agua, si hubiera estado presente, se había filtrado del planeta mucho antes. Esta conclusión fue inesperada considerando las espesas nubes venusianas. Debido a la insignificante humedad, el sistema Sugar Lock [ cita necesaria ] , empleado en Venera 4 en caso de un aterrizaje en el agua, fue abandonado en posteriores sondas a Venus. [5] [4]
La misión se consideró un completo éxito, especialmente teniendo en cuenta varios fracasos anteriores de las sondas Venera. [5] Aunque el diseño del Venera 4 permitía la transmisión de datos después del aterrizaje, las sondas Venera 3–6 no fueron construidas para soportar las presiones en la superficie de Venus. El primer aterrizaje suave exitoso en Venus lo logró Venera 7 en 1970. [20]
