金星計劃
金星計劃（俄語：Вене́ра，發音：[vʲɪˈnʲɛrə]，俄語中「金星」的意思）是1961年至1984年期間，蘇聯為收集有關金星信息而開發的系列太空探測器，其中10艘探測器成功降落在行星表面，包括兩艘維加計劃和金星-哈雷探測器，13艘探測器都成功進入了金星大氣層。由於金星表面極端的環境，這些探測器只能在地表運行很短時間，一般為23分鐘到2小時不等。
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「金星計劃」在太空探索方面開創了許多先例，其中包括首艘進入另一星球大氣層的人造裝置(1966年3月1日的金星3號)，首次實現在另一行星上軟着陸(1970年12月15日的金星7號)，率先返回另一顆行星表面的圖像(1975年6月8日金星9號)，也是第一次用高解像度合成孔徑雷達對行星進行掃描測繪(金星15號於1983年6月2日)。
金星系列探測器
金星 1 和 2 號
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1961年2月4日，蘇聯首次發射嘗試飛越金星的探測器，但未能離開地球軌道。按照當時蘇聯不公佈失敗任務細節的政策，這次發射以大型衛星的名義宣佈，它也被稱為「金星1VA號」[1]。
與蘇聯其他一些行星探測器一樣，後來的版本是成對發射，即在緊隨第一艘之後就發射第二艘飛行器。
金星1號和金星2號原計劃飛掠金星而不進入軌道。金星1號於1961年2月12日發射升空，但發射七天後遙測失敗。據信它在距金星10萬公里(6.2萬英里)內經過，仍保留在日心軌道上。「金星2號」於1965年11月12日發射升空，但在離開地球軌道後也遭遇了遙測失敗。
20世紀60年代初，蘇聯其他幾次飛往金星的探測器發射均遭挫折[2][3]，但當時並沒被宣佈為行星任務，因而沒獲得正式的「金星」稱號。
金星 3 到 6 號
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金星3到6號探測器都類似，它們重約一噸，由閃電型助推火箭發射，包括一艘巡航「巴士」和一個進入大氣層的球形探測器。探測器被優化用於大氣測量，但沒有配備任何特殊着陸裝置。雖然希望它們到達地表後仍能正常工作，但第一批探測器幾乎立刻就失效了，使數據無法傳輸至地球。
1966年3月1日，當金星3號墜毀落時，成為首個撞擊另一行星表面的人造物體。然而，由於航天器的數據探針在穿越大氣時出現故障，因此，此次任務沒有獲取到金星大氣的數據。
1967年10月18日，金星4號成為第一艘測量另一顆行星大氣層的航天器。雖然蘇聯最初聲稱飛船完好無損地到達了表面，但經重新分析，包括美國水手5號探測器在飛越金星第二天獲取的大氣掩星數據，表明金星表面壓力為75-100大氣壓，遠高於金星4號所設計的25個標準大氣壓艙體強度，聲明被撤回。
蘇聯意識到飛船在到達金星表面之前可能會被壓碎，於是發射了金星5號和金星6號作為大氣層探測器。這些飛船的設計目的是在進入行星大氣層前拋棄近一半的有效載荷，它們分別記錄了53分鐘和51分鐘的數據，同時在電池失效前通過降落傘緩慢下降。
金星7號
金星7號探測器是第一艘設計用於在金星表面環境下生存並進行軟着陸的探測器。為了確保生存，它建造得過於龐大，安裝在上面的設備幾乎未經測試，而且由於內部切換控制板故障，被卡在「傳輸溫度」位置，使得任務的數據輸出進一步受到限制。儘管如此，系統控制人員還是成功地從攝氏465°(華氏869°)的溫度數據中推斷出了壓力(90 個標準大氣壓)，這是首次直接表面測量的結果。金星4號至7號探測器的多普勒雷達測量到了金星大氣(超級自轉)中存在高速緯向風(高達100米/秒(330英尺)或362公里/小時(25英里/小時)。
「金星7號」的降落傘在接近地表不遠前失靈，使着陸器以17米/秒(56英尺/秒)的速度撞擊地面並傾覆，但倖存下來。由於天線未能對準，無線電信號非常微弱，但在電池耗盡前(通過溫度遙測)又堅持了23分鐘。因此，1970年12月15日，它成為首艘從金星表面傳輸回數據的人造探測器。
金星8號
1972年發射的金星8號配備了一套擴展表面研究的科學儀器(伽馬能譜儀等)，金星7號和8號的飛行器與早期的類似，設計升級至探測器 3任務。着陸器在下降過程中傳輸數據，並在陽光下着陸。它測量了光照強度，但沒有安裝相機，傳輸了將近一個小時的數據。
金星9-12號
繼宇宙482號失敗後，1976年的金星 9號和10號探測器以及1978年的金星11號和12號探測器都作了進一步的設計改進。它們重約5噸，由強大的質子運載火箭發射，包括一艘充當數據傳輸和中繼的飛行器，飛行器安裝有剎車引擎以進入金星軌道(金星9和10號，15和16號)，並作為着陸探測器傳輸信號的接收器和中繼站。探測器被安裝在一個球形隔熱罩里，固定在飛行器的頂部。這些探測器為登陸金星表面操作進行了優化的，設計不同尋常，包括一個球形隔間，以確保儘可能長地保護電子設備免受大氣壓力和熱量的影響，下面是一圈用於着陸的減震「衝壓環」，而壓力球上方是一具圓柱式天線結構和一圈類似於天線，但實際上是氣動制動器的寬碟形結構。這些着陸器被設計成至少能在金星表面運行30分鐘。不同任務攜帶的儀器各不相同，但都包括有照相機、大氣和土壤分析設備。所有四艘着陸器都有部分或全部相機鏡頭蓋未打開的問題。
金星9號着陸器運行了至少53分鐘，並用兩台攝像頭中的一台拍攝了照片，另一台相機的鏡頭蓋沒有鬆開。
金星10號着陸器運行了至少65分鐘，並用兩台攝像機中的一台拍攝了照片，另一個鏡頭蓋沒有鬆開。
金星11號着陸器運行了至少95分鐘，但相機的鏡頭蓋都沒有鬆開。
金星12號着陸器運行了至少110分鐘，但相機的鏡頭蓋都沒有鬆開。
金星13和14號
金星13號和14號(1981年-1982年)各有一艘載有大部分儀器和電子設備的下降艇/着陸器，以及一艘用作通信中繼的飛越航天器。設計類似於早期的金星9-12號着陸器。它們攜帶了包括照相機、麥克風、鑽頭和地表採樣器以及地震儀等儀器，在着陸後對地表和大氣進行科學測量。同時，也安裝了在下降階段記錄金星大氣層中放電情況的儀器。
這兩艘着陸器降落地點相距約950公里(590英里)，就位於一處被稱為福柏區的高地東部延伸區東面。金星13號着陸器運行了127分鐘，而金星14號着陸器也運行了57分鐘，原計劃設計壽命只有32分鐘。金星14號不幸將相機鏡頭蓋直接噴射到壓縮性測試臂下方的地表位置，並返回了鏡頭蓋而非地表的可壓縮性信息，着陸器將數據傳輸到飛行器上，飛行器在飛越金星時充當了數據中繼。
金星15和16號
1983年的金星15號和金星16號飛行器主要為軌道飛行任務，與以前的探測器類似，但進入大氣層的探測器被表面成像雷達設備取代，雷達成像是穿透金星厚密的雲層所必需的。
維加號探測器
1984年發射到金星和哈雷彗星的維加(西里爾文: ВеГа)探測器也採用了金星計劃的基本設計，包括着陸器和可傳送大約兩天數據的大氣層氣球。「維加」是"Venera"(俄語的金星)和"Gallei" (俄語的哈雷)的合成詞。
未來
金星-D
金星-D為計劃中的金星任務，將包括一艘高性能軌道飛行器和一架着陸器。就發射到金星的總質量來看，最佳發射時機將出現在2026年和2031年[4]。金星-D可包含一些美國宇航局的組件，包括氣球、測量等離子體的子衛星或是着陸器上長壽命(24小時)地面站[5][6][7]。
科學發現
從金星探測器獲取的數據中得到了許多有關金星的科學發現。例如，在分析金星15和16返回的雷達圖像後得出結論，金星表面的山脊和溝槽是構造變形的結果[8]。
金星探測器相機的成敗
金星9號和10號着陸器各安裝有兩部攝像機，然而，在這兩次任務中，都只有一部功能正常，因為二艘着陸器上的第二部攝像機鏡頭蓋都未能分離。金星11號和12號的設計有所改變，但在這些任務中，所有的相機都失敗了。金星13號和14號是所有相機都正常工作的着陸器，但不幸的是，金星14號上的鈦製透鏡蓋準確地落在了土壤壓縮探針瞄準的區域。
金星探測器類型
| 模塊 | 類型 | 首次發射 | 最後發射 | 任務 (成功/總計) |
運載火箭 | 質量 | 搭載設備 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1VA | 撞擊 | 1961/02/04 | 1961/2/12 | 0/2 | 閃電 | 643.5公斤（1,419磅） | 5部科學儀器 |
| 2MV-1 | 飛掠和大氣層探測 | 1962/08/25 | 1962/09/01 | 0/2 | 閃電 | 1,097公斤（2,418磅） | 11部科學儀器 |
| 2MV-2 | 飛掠 | 1962/09/12 | 1962/09/12 | 0/1 | 閃電 | 890公斤（1,960磅） | 10 部科學儀器 |
| 3MV-1 和 1A | 飛掠 | 1964/02/19 | 1964/04/02 | 0/3 | 閃電 | 800公斤（1,800磅） (1A)和 948公斤（2,090磅） | 10部科學儀器 |
| 3MV-4 | 飛掠 | 1965/11/12 | 1965/11/23 | 0/2 | 閃電-M | 963公斤（2,123磅） | 11部科學儀器 |
| 3MV-3 | 大氣層探測器和着陸器 | 1965/11/16 | 1965/11/16 | 0/1 | 閃電-M | 958公斤（2,112磅） | 10部科學儀器 |
| 1V | 大氣層探測器和着陸器 | 1967/06/12 | 1967/06/17 | 1/2 | 閃電-M | 1,106公斤（2,438磅） | 8 台科學儀器 |
| 2V | 大氣層探測器和着陸器 | 1969/01/05 | 1969/01/10 | 2/2 | 閃電-M | 1,130公斤（2,490磅） | 8部科學儀器 |
| 3V | 大氣層探測器和着陸器 | 1970/08/17 | 1972/03/31 | 2/4 | 閃電-M | 1,180公斤（2,600磅） | 5或9部科學儀器 |
| 4V-1 和 1M | 軌道器和着陸器 | 1975/10/22 | 1981/04/11 | 6/6 | 質子-K | 4,363公斤（9,619磅） 5,033公斤（11,096磅） | 16和21部科學儀器 |
| 4V-2 | 軌道器 | 1983/06/02 | 1983/06/07 | 2/2 | 質子-K | 5,250公斤（11,570磅） 5,300公斤（11,700磅） | 帶雷達共7部科學儀器 |
所有金星計劃的飛行數據
| 名稱 | 任務 | 發射 | 抵達 | 運行時間分鐘 | 結果 | 照片 | 着陸器 坐標 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1VA (金星號原型) | 飛掠 | 1961年2月4日 | 不適用 | 不適用 | 未脫離環地軌道 | 不適用 | |
| 金星1號 | 飛掠 | 1961年2月12日 | 不適用 | 不適用 | 前往金星的途中失去通訊 | |
不適用 |
| 金星2MV-1第1號 | 大氣層探測器 | 1962年8月25日 | 不適用 | 不適用 | 脫離階段失敗，三天後重返大氣層。 | 不適用 | |
| 金星2MV-1第2號 | 大氣層探測器 | 1962年9月1日 | 不適用 | 不適用 | 脫離階段失敗，五天後重返大氣層。 | 不適用 | |
| 金星2MV-2第1號 | 飛掠 | 1962年9月12日 | 不適用 | 不適用 | 第三級火箭爆炸，探測器被毀。 | 不適用 | |
| 金星3MV-1第2號 | 飛掠 | 1964年2月19日 | 不適用 | 不適用 | 未進入轉移軌道 | 不適用 | |
| 宇宙27號 | 飛掠 | 1964年3月27日 | 不適用 | 不適用 | 脫離階段失敗 | 不適用 | |
| 金星2號 | 飛掠 | 1965年11月12日 | 不適用 | 不適用 | 到達金星前通訊中斷 | 不適用 | |
| 金星3號 | 大氣層探測器 | 1965年11月16日 | 不適用 | 不適用 | 進入金星大氣層前失去通訊。是1966年3月1日首艘降落在另一星球的人造物體。可能的着陸範圍：南緯20°至北緯20°N，東經60°至80°。 | 不適用 | |
| 宇宙96號 | 大氣層探測器 | 1965年11月23日 | 不適用 | 不適用 | 未脫離地球軌道並重返大氣層。一些研究人員認為是1965年12月9日在美國賓夕法尼亞州附近發生的凱克斯堡墜毀事件，在不明飛行物研究人員中被稱為「凱克斯堡事件」。蘇聯所有未脫離地球軌道的航天器，都習慣性地改稱為「宇宙號」，而不考慮飛船的原定任務。該名稱也適用於蘇聯/俄羅斯其他計劃進入環地軌道的航天器。 | 不適用 | |
| 金星4號 | 大氣層探測器 | 1967年6月12日 | 1967年10月18日 | 不適用 | 首艘進入另一行星大氣層並返回數據的探測器，雖然它沒有發回金星表面信息，但這是所有探測器中首次進行的行星際信號傳輸。它降落在北緯19度、東經38度附近。 | _(1).JPG) |
不適用 |
| 宇宙167號 | 大氣層探測器 | 1967年6月17日 | 不適用 | 不適用 | 脫離階段失敗，八天後重返地球大氣層。 | 不適用 | |
| 金星5號 | 大氣層探測器 | 1969年1月5日 | 1969年5月16日 | 53 | 在距地表26公里(16英里)內被壓碎前，成功發回了大氣數據，降落在南緯3°、東經18°處。 | 不適用 | |
| 金星6號 | 大氣層探測器 | 1969年1月10日 | 1969年5月17日 | 51 | 在距地表11公里(6.8英里)內被壓碎之前，成功地返回了金星大氣數據。降落在南緯5°、東經23°處。 | 不適用 | |
| 金星7號 | 着陸器 | 1970年8月17日 | 1970年12月15日 | 23 | 首次成功降落在另一星球上並第一次從行星表面發回數據，運行23分鐘後才毀於金星的高溫和壓力。 | 5°S 351°E / 5°S 351°E | |
| 宇宙359號 | 着陸器 | 1970年8月22日 | 不適用 | 不適用 | 逃逸階段失敗，最終進入橢圓形環地軌道。 | 不適用 | 不適用 |
| 金星8號 | 着陸器 | 1972年3月27日 | 1972年7月22日 | 50 | 降落在以南緯10.70°、東經335.25°為中心的半徑150公里(93英里)範圍內。 | 10°S 335°E / 10°S 335°E | |
| 宇宙482 | 探測器 | 1972年3月31日 | 不適用 | 不適用 | 逃逸階段在跨入飛往金星軌道期間爆炸，一些碎片再入大氣層，另一些則留在地球軌道上。 | 不適用 | 不適用 |
| 金星9號 | 軌道器和着陸器 | 1975年6月8日 | 1975年10月22日 | 53 | 發回了首幅金星表面的黑白照片，降落在以北緯31.01°、東經291.64°為中心，半徑150公里(93英里)範圍內。 | 31°N 291°E / 31°N 291°E | |
| 金星10號 | 軌道器和着陸器 | 1975年6月14日 | 1975年10月25日 | 65 | 降落以北緯15.42°、東經291.51°為中心，半徑150公里(93英里)的範圍內。 |  |
15°42′N 291°51′E / 15.700°N 291.850°E |
| 金星11號 | 飛掠和着陸器 | 1978年9月9日 | 1978年12月25日 | 95 | 着陸器抵達，但成像系統失靈。 | 14°S 299°E / 14°S 299°E | |
| 金星12號 | 飛掠和着陸器 | 1978年9月14日 | 1978年12月21日 | 110 | 着陸器記錄到了被認為是閃電的現象。 | 07°S 294°E / 7°S 294°E | |
| 金星13號 | 飛掠和着陸器 | 1981年10月30日 | 1982年3月1日 | 127 | 發回了首張金星表面的彩色圖像，並使用光譜儀在土壤樣本中發現了白榴石玄武岩。 | 07°05′S 303°00′E / 7.083°S 303.000°E | |
| 金星14號 | 飛掠和着陸器 | 1981年11月14日 | 1982年3月5日 | 57 | 一份土壤樣本中顯示了拉斑玄武岩(類似於地球大洋中脊上發現的玄武岩)。 | 13°25′S 310°00′E / 13.417°S 310.000°E | |
| 金星15號 | 軌道器 | 1983年6月2日 | 1983年10月10日 | 不適用 | 與金星16號一起繪製了北半球北緯30度以上地區的地圖(解像度1-2公里)。 | 不適用 | |
| 金星16號 | 軌道器 | 1983年6月7日 | 1983年10月14日 | 不適用 | 與金星15號一起繪製了北半球北緯30度以上地區的地圖(解像度1-2公里)。 | 不適用 | |
| 維加1號 | 飛掠和着陸器 | 1984年12月15日 | 1985年6月11日 | 不適用 | 維加計劃的一部分，這艘飛船正在前往哈雷彗星途中。着陸器在進入大氣層過程中，艙中檢測地表的儀器過早開始工作，導致着陸失敗。參見維加1號。 |  |
07°05′N 177°07′E / 7.083°N 177.117°E |
| 維加2號 | 飛掠和着陸器 | 1984年12月21日 | 1985年6月15日 | 56 | 維加計劃的一部分，該艘飛船正在前往哈雷彗星的途中。 | |
08°05′S 177°07′E / 8.083°S 177.117°E |
另請參閱
參考文獻
- ^ Wade, Mark. Venera 1VA. Encyclopedia Astronautica. [28 July 2010]. （原始內容存檔於9 September 2010）.
- ^ NSSDC Chronology of Venus Exploration （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (NASA Goddard Space Flight Center), see also NSSDC Tentatively Identified (Soviet) Missions and Launch Failures （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (NASA Goddard Space Center), accessed August 9, 2010
- ^ Ultimax Group's Venus Exploration Atlas 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2011-07-08. page (accessed Aug 18 2010)
- ^ Development of the Venera-D Mission Concept, from Science Objectives to Mission architecture. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 49th Lunar and Planetary Science Conference 2018 (LPI Contrib. No. 2083).
- ^ Wall, Mike. Russia, US Mulling Joint Mission to Venus. Space. 17 January 2017 [2017-10-29]. （原始內容存檔於2020-07-20）.
- ^ NASA Studying Shared Venus Science Objectives with Russian Space Research Institute[失效連結]. NASA. 10 March 2017
- ^ Senske, D.; Zasova, L. Venera-D: Expanding our horizon of terrestrial planet climate and geology through the comprehensive exploration of Venus (PDF). NASA. 31 January 2017 [2017-10-29]. （原始內容 (PDF)存檔於2017-04-27）.
- ^ Basilevsky, A. T.; Pronin, A. A.; Ronca, L. B.; Kryuchkov, V. P.; Sukhanov, A. L.; Markov, M. S. Styles of tectonic deformations of Venus - Analysis of Venera 15 and 16 data (abstract only). Journal of Geophysical Research (Journal of Geophysical Research March 30, 1986, p. D399-D411). 1986, 91: 399. Bibcode:1986JGR....91..399B. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/JB091iB04p0D399.
- ^ Huntress et all p. 49-266 op. cit.
外部連結
- 前蘇聯的金星探索 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- 蘇聯金星圖片目錄 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- 金星9、10、13和14號探測器拍攝的金星表面圖像
- 《蘇聯和金星》，拉里·克萊斯著，1993年著
- 金星-宇宙百科全書 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
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