Výzkum Venuše – 2. díl

Program Zond

V minulém dílu jsme končili přehledem prvních letů k Venuši v rámci programu Zond. Podívejme se na něj podrobněji. Sovětský svaz připravil další vývojové exempláře série Mars-Veněra, řady 3MV-3 a 4. Název Zond z ruštiny napovídá, že mělo jít o zkušební sondy, nikoli ještě primárně o vědecké mise. Sověti se na nich měli poučit, jak bude fungovat komunikace na stovky miliónů kilometrů a jak obstojí při několikaměsíčním letu.¹⁷

Koroljov už v dubnu 1960 žádal vládu, aby v rámci programu Zond vyslali sondu k Marsu (která by startovala v roce 1961). S touto žádostí ještě neuspěl. Později, jak už víme z předchozího dílu, proběhlo několik pokusů o let k Venuši, ale také k Marsu a tyto pokusy skončily selháním. Na základě této zkušenosti bylo rozhodnuto o větší předstartovní kontrole a dál, aby další mise nebyly čistě vedecké, ale aby šlo o předskokany, kteří otestují technické záležitosti, než dojde na další ambiciózní planetární mise.

V lednu 1963 doporučil vládě šéf raketového průmyslu Dmitrij Ustinov, aby byla v roce 1964 vyslána další flotila sond řady Mars-Veněra. V doporučení se uvádělo, že planetárním misím bude předcházet dvojice nebo trojice startů do meziplanetárního prostoru, přičemž se poté vrátí k Zemi a experimentálně přistanou zpět na Zemi. Další sonda pak bude vyslána 200 až 300 mil. km od Země a bude se testovat komunikace na velkou vzdálenost. Už 7. února 1963 pak Koroljov vzkazuje do Moskvy, že v OKB-1 mají připraveny první návrhy třetí generace kosmických sond. Zároveň v dopisu rozebírá připravovaný program zkušeních misí Zond a doporučuje jeho rozšíření ze dvou sond na čtyři. Předpokládal, že nejjednodušší exemplář bude schopen odstartovat už v létě 1963. Neměl nést mnoho vědeckých přístrojů a mělo jít hlavně o test komunikace. Koroljov zde také zdůraznil, že hlavním cílem musí být zvýšit spolehlivost sond.¹⁸

V březnu 1963 vláda potvrdila, že se může postavit celkem 9 sond řady 3MV, přičemž se předpokládal jeden let během roku 1963 k onomu testování dálkové komunikace. Další dvě měly letět také do vzdálenosti stovek mil. km, zhruba po půl roce se měly vrátit a přistát na Zemi. To vše do konce roku 1963. Zbývajících šest mělo letět v roce 1964, přičemž dvě měly přistávat na Venuši s plánovaným startem v březnu a čtyři měly letět v listopadu 1964 k Marsu. Plán byl schválen Koroljovem a Keldyšem v červenci a první sonda 3MV-1 č. 2 měla letět 12. října 1963. V březnu 1964 měla letět 3MV-4 jako tzv. Zond 2, následovaná dvěma sondami k Venuši v dubnu 1964 a k Marsu v prosinci 1964. Jak dopadly první lety jsme si řekli na závěr prvního dílu. Nebyla to žádná sláva. Sověti sice od roku 1961 využili každé startovní okno, ale z devíti pokusů jen dva stroje přežily start a ty se jako funkční k Venuši nedostaly.

Přímý zásah

Po neúspěšné sérii z let 1963 a 1964 měli Sověti připraveny další tři sondy na listopad 1965. Nicméně technici doufali, že už znají příčiny problému u sondy Zond 1 a navíc byli povzbuzeni úspěšnou misí Zond 3 k Měsíci a do meziplanetárního prostoru. Z listopadu 1964 jim zbyly nějaké exempláře řady 3MV. Jeden byl vyslán v červenci 1965 právě jako Zond 3 a zbylé tři, původně určené k Marsu byly upraveny pro let k Venuši, dvě jako průletové a jedna byla upravena pro vstup do atmosféry. Nakonec uspěly dvě z nich jako Veněry 2 a 3.¹⁸

Veněra 2, Veněra 3 a Kosmos 96

12. listopadu 1965 odstartovala raketa Molnija-M s Veněrou 2 na palubě. Obrázek této sondy je v úvodu článku. Sonda se skládala z dvou hlavních částí spojených dohromady. Orbitální úsek obsahoval řídící systém a odesílal telemetrická data. Na něm byly také připevněny dva solární panely, dvoumetrová rozkládací parabolická anténa a vědecké vybavení. Speciální úsek obsahoval televizní systém pro snímání Venuše. K orientaci sondy a navigaci bylo použito Slunce a hvězdy, spolu s gyroskopy a plynovými tryskami. Kromě vybavení pro snímkování Venuše nesla sonda především různé detektory vlastností meziplanetárního prostředí. Byly to magnetometr, detektory kosmického záření, měřiče částic slunečního větru a zásahů mikrometeority.¹⁹

Čtyři dny po dvojce, tedy 16. listopadu 1965, odstartovala také Veněra 3. Jak bylo řečeno, šlo o upravený exemplář původně určený na let k Marsu. Pro nedostatek času proto nebylo přistávací pouzdro nijak upraveno. Vědělo se, že na povrchu Venuše panuje velké horko, kolem 400 °C, přitom pouzdro bylo konstruováno jen na teplotu 77 °C a 500 kPa (5 atmosfér). I s vědomím, že pouzdro naměří pouze data z atmosféry a povrchu funkční nedosáhne, byla sonda poslána, jak byla.²⁰

Případná Veněra 4 měla startovat 23. listopadu 1965. Start se však nezdařil. U třetího stupně rakety došlo ke konci jeho činnosti k explozi jednoho z motorů, způsobené trhlinou v palivovém potrubí. Čtvrtý stupeň se tedy neoddělil správně a dostal se do nekontrolované rotace. Kvůli tomu nemohl poslat sondu na dráhu k Venuši. Proto skončila jako Kosmos 96. Vzhled a vybavení byl jinak shodný s Veněrou 2.²¹

Koncem listopadu měli tedy Sověti dvě funkční sondy na cestě k Venuši. Obě mezitím měřily vlastnosti meziplanetárního prostředí a nic nenasvědčovalo problémům. O to víc frustrující data přišla od Veněry 2, když se 27. února 1966 konečně dostala k Venuši. Z dat, která máme je zřejmé, že průlet kolem Venuše se odehrál ve vzdálenosti 23 950 km. U sondy však krátce před tím došlo k výraznému nárůstu teploty uvnitř a Veněra 2 se okamžitě na to odmlčela. Opět tak nebyl pořízen jediný snímek. Možná si vzpomenete, jak jiné sondy na cestě k planetám snímají svůj cíl už z velké dálky. Škoda že v těchto pionýrských dobách to nebylo možné, nebo že to prostě nebylo lépe plánováno.

Další napínavý okamžik přišel o dva dny později, kdy k Venuši dospěla Veněra 3. Ke smůle vědců, i u této sondy došlo k nárůstu teploty a těsně před plánovaným oddělením přistávacího pouzdra se sonda odmlčela. Ačkoli se už nikdy nedozvíme, zda se nakonec pouzdro oddělilo, z dat je zřejmé, že zásah Venuše byl velmi přesný (odchylka 450 km). Ačkoli Veněra 3 nepřinesla žádná měření z atmosféry Venuše, stala se milníkem v historii kosmonautiky, když jako první výrobek ze Země zasáhla jinou planetu.²²

Ke cti Sovětů je tedy možné říci, že minimálně dokázali dostat funkční sondu do těsné blízkosti Venuše. Prostředí zde panující však bylo problematické pro obě sondy. Slunce zde hřeje mnohem víc, než u Země a to mělo neblahý vliv na tyto průzkumníky. Také Američané se potýkali s přehříváním Marineru 2 a několikrát o něj kvůli tomu málem přišli, ale jejich sonda přežila a proto jim patří nezpochybnitelné prvenství, pokud jde o první vědecká data od Venuše.

Měření atmosféry

Čas ubíhal a Sověti mezitím zaznamenali nějaké úspěchy u Měsíce, kde se jim zadařily mise Luny 9 a 10. Zde je třeba poznamenat, že Luna 9 byla vůbec prvním tělesem, které měkce dosedlo na Měsíci, a to už 3. února 1966, tedy necelý měsíc před smolným selháním obou Veněr. Jistě si dokážete představit, jak by to tehdejší režim dokázal prezentovat, když by se vše zdařilo. Luna 10 byla první sovětskou oběžnicí Měsíce. Mezitím se otevřelo další startovní okno k Venuši a Sověti měli samozřejmě připravenu další sondy k Venuši.

Veněra 4 a Kosmos 167

Koroljovův závod OKB-1 už další sondy nestavěl. Nově se toho ujal Lavočkinův závod v Chimki u Moskvy. Sondy typu V-67 však nebyly vzhledově úplně odlišné od předchůdkyň. U lavočkina však měli k dispozici novou důležitou pomůcku. Teplotní vakuovou komoru. Mohli tak sondy lépe testovat, což mělo blahodárný vliv na úspěch dalších misí. O termální kontrolu se nově staral systém trubiček umístěný nikoli na vrchní části sondy, ale na zadní straně parabolické antény. Testování dále přispěla centrifuga, schopná vyvinout přetížení extrémních 500 G. S tím, jak sondy přilétaly rychlostí 11 km/s, zažívaly při vstupu do atmosféry přetížení kolem 350–450 G, což je opravdu extrém. Dostatečným důkazem užitečnosti tohoto zařízení byl jeden z prvních testů, kdy původní model přistávacího pouzdra byl zcela zničen.^23,24

Vybavení Veněry 4 bylo podobné, jako u průletové dvojky, ovšem přibyl důležitý Lyman-α spektrometr na detekci vodíkových a kyslíkových atomů. Díky tomu, že sonda se měla dostat blíže Venuši, než Mariner 2 (protože měla Venuši zasáhnout), mohla provést detailnější průzkum magnetického pole v okolí Venuše. A právě na to se hodil tento přístroj.

Veněra 4 startovala 12. června 1967. Zůstala nakonec jedinou úspěšnou sondou toho roku, protože druhý exemplář skončil jako Kosmos 167.

V prvním případě tedy raketa Molnija-M pracovala jak měla a sonda se vydala k Venuši. Za neúspěchem startu o pět dní později mohl čtvrtý stupeň, kdy se nezapnul motor kvůli nedostatečnému vychlazení turbočerpadla.

Kýžený přílet sondy nastal 18. října 1967. Ve vzdálenosti 45 000 km od Venuše byla zahájena přistávací sekvence. Přistávací pouzdro se správně oddělilo od mateřské sondy a obě tělesa poté vstoupila do atmosféry nad noční stranou Venuše. Ještě předtím, než se hlavní část zničila, stihla odeslat důležité údaje. Mezi nejdůležitějšími výsledky bylo, že nebyly pozorovány žádné náznaky radiačních pásů nebo magnetického pole planety. Naměřena byla pouze slabá obálka vodíkových iontů. Přistávací pouzdro se zahřálo na teplotu 11 000 °C. Díky ablativnímu tepelnému štítu však tuto extrémní situaci zvládlo. Nakonec dokázalo zpomalit z 11 km/s na rychlost 300 m/s. V tu chvíli se odstřelil vrchní kryt, vytáhl se padák, který sondu zpomalil na 10 m/s a začalo měření atmosféry. To trvalo 94 minut, než bylo pouzdro zničeno. Prvotní údaje, které dorazily, hovořily o teplotě okolního prostředí 40 °C a tlaku 700 hPa. Měření skončila ve výšce 28 km nad povrchem. To už teplota vzrostla na 270 °C a tlak na 1,8 MPa. Potvrdilo se, že atmosféra je složena převážně z oxidu uhličitého (CO₂, 90 až 95 %). Obsah dusíku (N₂) nepřevyšoval nikde 7 %. Stopově (0,4 až 0,8 %) se vyskytoval atomární kyslík (O) a vodní pára (H₂O) v množství 0,1 až 0,7 %.²³

Veněra 4 byl tedy první nezpochybnitelný sovětský úspěch u Venuše a zdaleka ne poslední. Jak si povíme příště, informace z atmosféry přenášely i sondy vyslané v roce 1969 a především, získaná data posloužila přípravě Veněry 7, která jako první dosáhla povrchu Venuše.

Zdroje:

¹⁷ The Zond Project. RussianSpaceWeb.com [online]. 2014 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://www.russianspaceweb.com/3mv.html

¹⁸ Wesley T. Huntress, JR., Mikhail Ya Marov, Soviet Robots in the Solar System: Mission Technologies and Discoveries, New York, Springer, 2011

¹⁹ Veněra 2. Encyklopedie družic / Space 40 [online]. 2011 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://www.lib.cas.cz/space.40/1965/091A.HTM

²⁰ Klaes, Larry, The Soviets and Venus, part 1. The Electronic Journal of The Astronomical Society of The Atlantic, Volume 4, Number 7 – February 1993

²¹ Kosmos 96. Encyklopedie družic / Space 40 [online]. 2011 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://www.lib.cas.cz/space.40/1965/094A.HTM

²² Veněra 3. Encyklopedie družic / Space 40 [online]. 2011 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://www.lib.cas.cz/space.40/1965/092A.HTM

²³ Veněra 4. Encyklopedie družic / Space 40 [online]. 2011 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://www.lib.cas.cz/space.40/1967/058A.HTM

²⁴ Plumbing the Atmosphere of Venus. Don P. Mitchell [online]. 2003 [cit. 8. 5. 2016]. Dostupné z:http://mentallandscape.com/V_Lavochkin1.htm

Převzato: Kosmonautix.cz