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Venera 4
Organisation	Sovietunion
Hauptauftragnehmer	NPO Lawotschkin
Missionsname	Venera 4 / Venus 4 / 02840
Erscheinungsdatum	12. Juni 1967
Startbasis	Tyuratam, Baykonur
Startprogramm	A-2-e
Masse	gesamt 1106 kg, Lander 383 kg
Ziel	Venus
Himmelskörper landen	18. Oktober 1967
Gesamtdauer der Mission	93 Minuten Daten übertragen
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Venera 4 (russisch: Венера-4) war ein unbemannter Russisch Raumflug von 1967. Ziel dieser Mission war eine sanfte Landung auf Venus durchzuführen, um die Zusammensetzung und die Bedingungen in der Venus zu bestimmen Atmosphäre studieren. Es war das erste Mal, dass a Sonde Messungen vor Ort in der Atmosphäre. Frühere Missionen machten Beobachtungen aus großer Entfernung.

Designprobleme

Umstände vor Ort unklar

Zum Zeitpunkt dieses Fluges herrschte große Unsicherheit über die genauen Bedingungen, die man auf der Venus vorfinden würde. EIN Papier- von dem MIT nahm sogar an, dass Venus ein Eiszeit erfahren. Die meisten Experten glaubten anders, aber die genaue Temperatur und der Luftdruck blieben umstritten. Dies hatte mehrere Ursachen. Die verwendeten spektrographischen Methoden, die die Spitzen der Wolkendecke untersuchten, erwiesen sich als alles andere als genau. Darüber hinaus wurden Wissenschaftler über die Dicke der Atmosphäre und die Strahl des Planeten. Infrarotspektroskopie zeigte das Vorhandensein von Kohlendioxid Auf. Für diese Mission wurde angenommen, dass die Atmosphäre der Venus zu 85% aus Stickstoff- und 15 % Kohlendioxid. Luftdruckschätzungen reichten von 3 bis 1000 Geldautomat; in der Praxis sind die meisten gegangen Astrophysiker von 10 bis 30 atm.^[1]

Erste Daten von Seemann 2

Einige Jahre zuvor war die amerikanischSeemann 2 Venus passierte bei 34.830 km. Aus den Daten, die dies Sonde gesammelt, stellte sich heraus, dass unser nächster Nachbar nichts mit unserem Heimatplaneten zu tun hatte. Strahlungsgürtel jeglicher Bedeutung oder a Magnetfeld das dachten sie nicht. Während dieser Passage scannten zwei wärmesuchende Strahlungsmesser den Planeten. Daraus wurde geschlossen, dass die Venus trocken und glühend heiß war, mit einer Gesamttemperatur von 425°C und einem geschätzten Meeresspiegeldruck von 20 Bar. Diese irrige Annahme führte dazu, dass die ersten Lander viel zu leicht gebaut und die verwendeten Fallschirme zu groß waren.^[2]

Prüfkammer und Zentrifuge

Ab Januar 1967 verfügte das Konstruktionsteam über eine thermische Vakuumprüfkammer. Dies ermöglichte Systemtests unter Vakuumbedingungen und hoher Hitze. Darüber hinaus konnte das Team auf eine Zentrifuge ausreichend groß, um die Landekapsel aufzunehmen. Es können Kräfte von bis zu 500 g erzeugt werden. Das war sicherlich kein überflüssiger Luxus. Diese ersten Veneras mussten in einem steilen Winkel von 30° zur Senkrechten in die dichte Atmosphäre eintauchen. Die Geschwindigkeit von knapp 11 km/s (39.600 km/h) sank in dieser Phase auf fast null; dies betraf Gänge von 350 bis 450 G auf. Ein erster Test mit dem Lander war recht ernüchternd: Die Bordinstrumente wurden fast vollständig zerstört. Ein deutlicher Hinweis darauf, dass bei früheren (fehlgeschlagenen) Missionen eingesetzte Lander dringend verbessert werden mussten.^[1]

Struktur

Mutterschiff

Das Mutterschiff hatte eine Höhe von 3,50 m und eine Masse (inklusive Lander) von 1106 kg. Das Satellitenschüssel hatte ein Durchmesser ab 2,30 m und Solarplatten Strom zur Verfügung gestellt. Einschließlich Platten, die Spannweite 4,00 m betrug die Fläche der Paneele 2,50 m². Dieses Mutterschiff hatte eine Magnetometer, Kosmischer Strahlungsmesser radiation, ultraviolettFotometer und ein Instrument zum Sammeln geladener Teilchen. Neben einem Haupttriebwerk für Kurskorrekturen hielten Lagekontrollraketen die Sonde in der richtigen Position.^[3]

Landekapsel

Landekapsel Venera 4

Prüfung mit Rückfall in die Atmosphäre Sprengköpfe zeigten, dass die Reibungswärme spitze Designs zerstörte. Eine stumpfe Front erzeugt eine Stoßwelle, die die atmosphärischen Gase zu Plasma erhitzt und einen Großteil der Wärme abführt. Natürlich Hitzeschild notwendig. Ein eingebauter Stoßdämpfer verhinderte, dass die Ausrüstung durch die hohen g-Kräfte (geschätzt 300 g) beim Eindringen in die Venusatmosphäre zerstört wurde. Die beiden Funkhöhenmesser befanden sich auf beiden Seiten der Fallschirmbucht und sprangen heraus, sobald sie ausgefahren waren.^[1]

Der Lander hatte eine Durchmesser 1,00 m, eine Masse von 383 kg und hält 25 atm bei 300 °C stand. Es wurde entwickelt, um sowohl auf festen als auch auf flüssigen Oberflächen zu landen und konnte bis zu 350 g aushalten. Die Ausrüstung bestand aus:

• Zwei Gasanalysatoren (G-8 und G-10), bestehend aus 11 Teilen, zur Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre. Vier Gase sollen die Hauptbestandteile der Atmosphäre bilden: Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf.
• Barometer Luftdruck zu messen.
• Zwei Thermometer der die Temperatur aufgezeichnet hat. Die eine Matte zwischen 210-730 k, der andere zwischen 270-600 K. Grund dafür war eine höhere Genauigkeit im erwarteten Temperaturbereich.
• Densitometer, zur Messung der atmosphärischen Dichte prüfen.
• Höhenmesser per Funk.
• Zwei Funksender, um sicher zu gehen, dass der Abstieg nicht durch einen defekten Sender gescheitert ist.

Aufgrund der schwachen Funksender und Antenne, Venera 4 bei einer Wellenlänge von 922 MHz jetzt sofort Bitrate von 1 bit/s. Das war für die damalige Zeit eine angemessene Geschwindigkeit. Die gewählte Antennenform konzentrierte das Signal in einem birnenförmigen Bereich am Himmel. Der Akku hielt schätzungsweise 100 Minuten.^[1] Der Fallschirm konnte Temperaturen von bis zu 450°C standhalten.^[4]

Missionssequenz

Ein Modell im Maßstab 1:3 mit eingesetzten Sonnenkollektoren im Moskauer Weltraummuseum. Mit Pyrotechnik, Venera 4 die (hier gelbe) Landekapsel. Der rote Teil ist die Satellitenschüssel. Oben sind die Temperierrohre sichtbar; eine fatale Schwäche bei früheren Venera-Flügen.

Start und Flug zur Venus

Die Russen verwendeten für diese interplanetaren Flüge ein festes Muster. Die Sonde wurde zunächst in eine Parkspur abgefeuert. Dann zündete der letzte Tritt für vier Minuten und brachte den Scout auf Kurs auf sein Ziel.^[5]Venera 4 wurde gestartet am 12. Juni1967 mit einem A-2-e Startprogramm von Tyuratam zu baykonur.^[6] Am 29. Juli nahm der Entdecker eine Kurskorrektur vor. Die Reise verlief ohne größere Probleme und erreichte Oktober Venera 4 sein Ziel.^[3] Der Start eines identischen Raumschiffs scheiterte fünf Tage später, woraufhin die Sowjetunion ihn absagte Kosmos 167 umbenannt.^[5][7]

Abstammung

Die Abstiegsphase begann bei einer Distanz von 45.000 km.^[2] Am 18. Oktober, kurz vor dem Eintauchen in die Atmosphäre, koppelte das Mutterschiff den Lander ab. Die Gurte, mit denen der Lander befestigt war, wurden auf Befehl vom Boden entfernt pyrotechnisch befreit. Nur der Lander überlebte das Eindringen. Venera 4 war auf der Nachtseite der Venus, in der Nähe der Tag-Nacht-Limit. Von diesem Ort aus befand sich die Erde direkt über dem Lander. Bevor das Mutterschiff brannte, fand es keine Strahlungsgürtel, aber einen schwachen Magnetosphäre. Außerdem entdeckte es eine dünne Schicht atomarer Wasserstoff auf 9900 km Höhe.

Anfangs bremste die Kapsel mit ihrem Ablativ Hitzeschild. Bei einem Luftdruck von 0,6 atm lösten Sprengbolzen die Schutzhülle und der erste Pilotenfallschirm schoss heraus. Es hatte nur eine Fläche von 2,2 m²; die Geschwindigkeit betrug immer noch 1032 km/h.^[3] In 52 km Höhe entfaltete sich der Hauptfallschirm mit einer Fläche von 55 m² und die Antennen des Funkhöhenmessers entfalteten sich. Fünf Minuten nach der Trennung schalteten sich die Instrumente in 55 km Höhe ein. Die Kapsel senkte sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s (36 km/h). Venera 4 übertragene Daten für 93 Minuten. Damit gelang der Sowjetunion eine wichtige Premiere im Weltraumrennen: Die ersten direkten Messungen in der Atmosphäre eines anderen Planeten.^[1][8]

Instrument G-10 wurde kurz nach dem Öffnen des Hauptfallschirms aktiviert; G-8 folgte sechs Minuten später. Die gefundene CO-Menge₂ (95%) in der Atmosphäre verblüffte die Wissenschaft, die erwartete, dass Stickstoff der Hauptbestandteil sein würde. Carl Sagan dachte an einen technischen Defekt in Venera 4, aber spätere Missionen bestätigten die Messungen. Sagan hatte 15 bis 50% N . erwartet₂ in der Atmosphäre gefunden. Beide Thermometer, Barometer und Densitometer lieferten während des Abstiegs 23 Messwerte. Der Luftdruck stieg von 0,75 auf 22 atm, bis das Messgerät versagte. Die Temperatur stieg von 31 auf 271 °C. Nach mehreren Misserfolgen Venera 4 Wissenschaftler haben endlich die Chance, ein atmosphärisches Modell des Planeten zu entwickeln. Nachfolgende Missionen würden dieses grobe Modell weiter verfeinern.^[1]

Zusammensetzung der Atmosphäre

Diese Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Venusatmosphäre, gemessen an Venera 4:

Verlust des Funkkontakts

Endlich Funkkontakt mit Venera 4 irgendwo darüber Eisila-Fläche verloren bei einer Position von 19° Nein und 38° Ö, in einer Höhe von 26 bis 27 km. Der Grund entpuppte sich als Anlass für eine hitzige Diskussion. Nach Angaben der Russen traf das Gerät auf die Oberfläche, die Temperatur von 544 K war nur geringfügig niedriger als die erwarteten 600 K. Die Kapsel konnte auch 25 atm verarbeiten, sodass 22 atm für das Schiff leicht zu handhaben sein sollten.^[1][3]

Kontroverse

Russische Behauptung widerlegt von Seemann 5

Aber einen Tag später, der Amerikaner Seemann 5 den Planeten und schickte auch Daten zur Erde. Kombiniert mit Radarbeobachtungen von der Erde stellte sich heraus, dass der Luftdruck an der Oberfläche der Venus 75 atm betragen muss (noch viel zu niedrig, aber nah dran). Das reimte sich absolut nicht auf die russische Druckmessung.^[2] Übrigens beides Seemann 2 wenn 5, hat wie die erste Veneraserie keine Kamera zur Bildübertragung. Die ersten Nahaufnahmen der Venus kamen von Seemann 10.^[9]

Die amerikanische Sonde war im Vergleich zur russischen mit einer Masse von 245 kg leicht.^[10]

Kitt Peak Konferenz

Im März 1968 tauschten amerikanische und russische Gelehrte auf der Kitt-Peak-Konferenz ihre Gedanken aus. Das war nicht ohne Probleme. Ein Ausschuss eines mächtigen russischen Ministeriums kam vorzeitig zu dem Schluss, dass Venera 4 war funktionstüchtig gelandet; Den Herren gefiel die Tatsache nicht, dass die Amerikaner ihre Behauptung widerlegten. Aber mit allen Fakten kamen sie zu einem Flächendruck von 75 atm und einer Oberflächentemperatur von 427 °C. Die Russen schlugen daraufhin vor, dass ihre Sonde auf einem Hochplateau landete, was Sagan ebenfalls widerlegte. Bergiges Gelände stimmte nicht mit den Radarbeobachtungen überein; Sagan dachte das Venera 4 schwieg, weil die Batterie an Bord erschöpft war. Nach einer lebhaften Debatte räumte die Sowjetunion ein, dass Venera 4 erreichte die Oberfläche nicht und veröffentlichte es in der Zeitung.^[1]

Fazit

Obwohl es ihnen nicht gelungen war, die Oberfläche der Venus zu erreichen, erhielt die Wissenschaft die Daten, nach denen sie sich seit Jahren sehnte. Missies Mission Venera 4 wurde daher als großer Erfolg gewertet. Es war jedoch zu spät (aufgrund der kurzen Zeit bis zum nächsten Startfenster), um größere Änderungen am Landerdesign von design vorzunehmen Venera 5 und 6 bewerben.^[11] Aber sie wussten endlich, welche Bedingungen auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten vorherrschten. Das Venera 7 würde drei Jahre später die erste weiche Landung auf einem anderen Planeten machen.^[12]

Externer Link

• Wappen von Venera 4 (und andere Missionen)

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