Venera 4

Venera 4 (bahasa Rusia: Венера-4, Венера berarti Venus; nama yang diberikan perusahaan: 1V (V-67)) adalah pesawat dalam Program Venera Soviet untuk eksplorasi Venus. Venera-4 adalah pesawat pertama yang sukses untuk melakukan analisis lingkungan di tanah planet lain. Pesawat ini juga pesawat yang pertama mendarat di planet lain.^[1] Venera 4 menyediakan analisis kimia dari atmosfer Venus, menunjukkan kandungan utamanya adalah karbon dioksida dengan beberapa persen nitrogen dan oksigen dan uap air di bawah satu persen. Stasiun mendeteksi medan magnet lemah dan tidah ada medan radiasi. Bagian terluar atmosfer mengandung sangat sedikit hidrogen dan tidak mengandung oksigen. Pesawat mengirim pengukuran pertama yang membuktikan bahwa Venus sangat panas, bahwa atmosfernya lebih padat dari perkiraan, dan Venus kehilangan sebagian besar air pada masa lampau.

Hub utama Venera 4 berdiri setinggi 3,5 meter, panel suryanya selebar 4 meter dan memiliki luas 2.5 m². Hub termasuk sebuah magnetometer sepanjang 2 meter, sebuah detektor ion, detektor sinar kosmik, dan sebuah ultraviolet spektrometer yang mampu mendeteksi gas hidrogen dan oksigen. Peralatan tersebut tidak dioperasikan hingga memasuki atmosfer Venus. Pada saat itu, stasiun dirancang untuk melepas pesawat dan pecah. Bagian belakang terdiri dari pendorong berbahan bakar cair yang mampu mengarahkan jalur penerbangan. Program penerbangan dirancang untuk melakukan koreksi arah dua kali, agar stasiun dapat menerima sinyal dan melakukan 127 perintah berbeda yang dikirim dari bumi.^[2]

Bagian depan dari hub terdriri dari kapsul pendarat yang hampir bulat dengan diameter 1 meter dan berat 383 kg. Dibandingkan dengan pesawat Venera sebelumnya yang gagal, kapsul memiliki pelidung panas yang lebih baik yang mampu bertahan pada suhu 11,000 °C. Dibandingkan desain pendingin cair sebelumnya, dipilih sistem pendingin gas yang lebih dapat diandalkan.^[3] Ketahanan kapsul diuji dengan memapar kapsul pada suhu, tekanan, dan percepatan tinggi menggunakan peralatan test yang unik. Ketahanan panas diuji dengan sistem vakum suhu tinggi yang menggambarkan bagian luar atmosfer.^[4] Kapsul juga ditekan hingga tekanan 100 atmosfer (tekanan permukaan Venus diperkirakan mencapai 72 atm). Akhirnya, dilakukan uji akselerasi hingga memperoleh 450 G dalam sebuah centrifuge. Tes centrifuge menyebabkan keretakan pada komponen elektronik dan sambungan kabel, di mana semuanya dingantikan sesaat sebelum peluncuran. Perhitungan waktu untuk peluncuran sangat ketat, sehingga tidak melewatkan "launch window" - hari dalam satu tahun di mana perjalanan antara bumi dan planet tujuan membutuhkan energi paling kecil.

Kapsul dapat mengapung apabila mendarat di perairan. Memperhitungkan kemungkinana tersebut, perancang merancang kunci dari kapsul menggunakan gula;^[2][4][5] yang berarti dapat larut ke dalam air, mengeluarkan antena transmisi. Dalam kapsul terdapat juga peredam getaran generasi terbaru dan parasutnya dapat bertahan pada suhu 450 °C.^[4]

Dalam kapsul terdapat sebuah altimeter, pengatur suhu, sebuah parasut dan peralatan untuk mengukur atmosfer. Bagian tersebut terdiri dari sebuah termometer, barometer, hidrometer, altimeter dan satu set instrumen analisis gas. Data dikirim dengan dua transmiter dengan frekuensi 922 MHz dengan kecepatan 1 bit/s; Pengukuran ini dikirim setiap 48 detik. Transmiter diaktifkan oleh terbukanya parasut saat tekanan luar meningkat hingga 0.6 atmosfer, yang diperkirakan terjadi pada ketinggian 26 km di atas Venus. SInyal diterima beberapa stasiun, termasuk Jodrell Bank Observatory.^[2][3]

Kapsul dilengkapi dengan baterai yang dapat diisi ulang dengan kapasitas cukup untuk 100 menit dalam memberi tenaga untuk sistem pengukuran dan transmiter. Untuk mencegah kemungkinan tidak bisa diisi ulang dalam penerbangan menuju Venus, baterai diisi menggunakan panel surya pada hub. Sebelum peluncuran, seluruh stasiun Venera 4 disterilkan untuk mencegak kemungkinan kontaminasi biologis pada Venus.^[3]

Dua pesawat Venera 4 identik diluncurkan pada Juni 1967. Pesawat pertama, Venera 4, diluncurkan pada 12 Juni dari sebuah Tyazheliy Sputnik (67-058B). Koreksi lintasan dilakukan pada 29 Juli ketika berjarak 12 juta km jauhnya dari Bumi; jika tidak dilakukan, pesawat akan melewati Venus. Meskipun dua koreksi telah direncanakan, koreksi pertama sudah cukup akurat dan koreksi kedua dibatalkan. Pada 18 Oktober 1967, pesawat memasuki atmosfer Venus.^[2]

Pesawat kedua, diluncurkan pada 17 Juni, mengalami kegagalan pada salah satu tahapan roket dan hanya mampu mencapai orbit bumi, masuk ke atmosfer bumi 8 hari kemudian. Pesawat ini kemudian diganti namanya menjadi 167.

Dalam proses memasuki atmosfer Venus, temperatur permukaan mencapai 11000 °C dan pada salah satu titik tekanan gayanya mencapai 300 G.^[3] Proses memakan waktu 93 menit. Kapsul membuka parasutnya pada ketinggian sekitar 52 km, dan mulai mengirim data tekanan, temperatur, dan komposisi gas ke bumi. Penagtur suhu di dalam kapsul membuat suhu stabil pada -8 °C. suhu pada ketinggian 52 km tercatat 33 °C, dan tekanannya kurang dari 1 atm. Pada akhir ketinggian 26-km, suhu tercatat mencapai 262 °C dan tekanan meningkat hingga 22 atmosfer, dan transmisis sinyal terhenti. komposisi atmosfer diukur sebesar 90-93% karbon dioksida, 0.4-0.8% oksigen, 7% nitrogen dan 0.1-1.6% uap air.^[2]

Kesalahan pada altimeter menyebabkan nilai ketinggian awal (Saat pembukaan parasut dan memulai pengukuran) dikirim senilai 26 km. Meskipun begitu, beberapa pengamat bumi berpendapat bahwa proses penurunan terus berlangsung hingga permukaan Venus, yang akhirnya dibantah karena tidak konsisten dengan data lain. Pada umumnya, tekanan yang terbaca oleh kapsul terlalu rendah untuk permukaan Venus.^[3][4]

Untuk pertama kali, Analisis in situ terhadap atmosfer planet lain berhasil dilakukan dan data berhasil dikirim ke Bumi; analisis terdiri dari komposisi kimia, temperatur, dan tekanan. Rasio terukur antara karbon dioksida terhadap nitrogen sekitar 13 banyak mengoreksi perkiraan sebelumnya (rasio terbalik dengan nilai sekitar seperempat) yang membuat peneliti melakukan pengujian ini. Stasiun utama tidak menemukan sabuk radiasi; dibandingkan dengan bumi, medan magnet lebih lemah 3000 kali, dan korona hidrogen lebih kecil 1000 kali. Tidak ada tom oksigen terdeteksi. Semua data menyatakan bahwa air, jika ada, sudah menghilang dari planet jauh sebelumnya. Kesimpulan ini sangat mengejutkan karena tebalnya awan Venus. KArena tipisnya kelembapang, sistem kunci dari gula, yang diaplikasikan pada Venera 4 untuk pendaratan di air, tidak dipasang pada pesawat Venus berikutnya.^[2][3]

Misi disebutkan sangat sukses, khususnya dibandingkan dengan kegagalan yang dicapai pesawat Venera sebelumnya.^[3] Meskipun desain Venera 4 tidak memungkinkan transmisi data setelah mendarat, Venera 3-6 tidak dirancang untuk menghadapi tekanan permukaan Venus. Pendaratan sukses pertama di Venus dicapai oleh Venera 7 tahun 1970.