那些年，苏联对金星探测的狂热史（八）

　　作者 cbjchxh
　　转载于百度贴吧-航天吧
　　原始资料来源 卫星百科-sat.huijiwiki.com
　　当控制中心的科学家们等待着来自金星的彩色图像时，不幸的消息传来：所有的镜头保护帽都没有脱落。金星10号出现问题之后，这些盖子已经被重新设计过，但是现在结果更糟了。
　　后来的一项深入研究确定：盖子形成了密封，阻止了大气压力的内外均衡。因此，压力将瓶盖压下，阻碍了炸药喷出。炸药实际没有引爆。
　　同样令人郁闷的是，土壤分析实验失败。物理机械探头也发生了故障。后来分析，金星11号有过一次艰难的下降和着陆。着陆时可能出现的振动和过度旋转破坏了这两个土壤分析仪器。
　　着陆器继续从表面发射信号，直到着陆后95分钟，飞行平台远离了它。然后，飞行平台将记录的着陆器数据传送给等待中的苏联科学家和工程师。
　　金星12号于世界时1978年9月14日02:25:13发射升空。在进行两次中途修正后，下降舱于1978年12月19日与其飞行平台分离。着陆器释放后，飞行平台继续沿日心轨道经过金星。
　　12月21日，在高度约34000公里处，飞行平台与金星的近距离相遇。飞行平台充当了下降飞行器的数据中继，持续了110分钟，直到它飞出着陆器视野范围。
　　着陆过程与金星11号大致相似。最终，金星12号在距离金星11号约850公里的地方着陆——7°S，294°C。当地大气压为93.6 atm，温度为468°C。
　　又一次，土壤分析仪失效，所有的镜头盖都没有打开
　　着陆器继续从表面发射信号，直到着陆后110分钟，飞行平台远离了它。然后，飞行平台将记录的着陆器数据传送给等待中的苏联科学家和工程师。
　　金星11号、12号成了两个没有传回图像的盲探测器。但是，它们也探测到许多有趣的现象：
　　下降过程中，两者都监测到低频无线电噪音的爆发，类似于地球上闪电风暴产生的噪音，但明显更强烈。有一些证据表明它们起源于远低于云层的深大气层。火山喷发周围的闪电或一些未知的大气电学现象可能是其成因。它在金星11号下降期间探测到强烈的电活动，但金星12号下降时要少得多，这表明这种＂雷暴＂可能是金星上的局部事件。
　　新的大气实验也提供了有关重要微量气体的信息。x射线荧光光谱仪发现，在云状物质中，氯的含量是硫的10倍。这被解释为云中含有一种不易挥发的氯化合物。
　　金星11号、12号还提供了关于下降过程中光的光谱和空间分布的详细信息，解释了金星的天空为什么很无趣。由于在稠密的低层大气中存在瑞利散射，即使大气中没有气溶胶粒子，可见条件也很差。地表在其上方几公里的地方是看不到的。在轨道上的观测者会看到岩石地形逐渐消失在毫无特色的橙色天空中。
　　于是，这两次有些仓促的任务就带着不太多的成果结束了。虽然有许多仪器在降落后没有工作，但任务仍可以算得上成功。
　　苏联人现在将眼光瞄准了1981年的金星发射窗口。他们想要用完全成功的任务来证明自己在深空探测上的先进水平，从而从无数次失败的火星探测任务中找回自信
　　老教授回消息了
　　关于前天说到的，金星9号从50公里高空不带降落伞自由下落的事：作者没写错，就是50公里。
　　＂Yes, as explained in the article, the Venera 9 & 10 landers (as well as later 4V Venera landers) were in freefall from an altitude of 50 km relying on their disk-shaped aerobrake on the top of the lander to slow the descent. This aerobrake combined with the density of the Venusian atmosphere being 140X greater than Earth’s resulted in a landing speed of 7 meters per second.＂
　　翻译：
　　是的，正如文章中所解释的，金星9号和10号着陆器（以及后来所有的4V型号着陆器）是从50公里的高度自由落体着陆的。它们依靠着陆器顶部的圆盘形气动制动器来减缓下降速度。这种气动刹车装置，加上金星大气密度比地球大140倍，使得着陆速度只有7m/s。
　　原文链接：https://www.drewexmachina.com/2015/10/22/venera-9-and-10-to-venus/
　　今天来讲讲金星13、14号。
　　在金星11、12号的土壤取样装置和照相机相继扯拐后，苏联人开始追求＂完美的任务＂。而这种任务就势必要保证每一个细节都不能出差错。尽管有前期这么多航天器经验的积累，但要确保完美，仍然不是一件容易的事情。
　　金星13、14号的邮票。可以看出航天器的外形基本没变，可能就是球（着陆器）变大了
　　由于这次着陆器的质量比金星9号重100公斤，接近600公斤，在火箭运力有限的情况下，只好消减航天器的主舱的质量。减少的质量一部分来自于删去的主舱上的科学仪器，另一部分来自主舱上的变轨燃料。
　　因此，航天器的主舱只能用作飞行平台，而不是轨道器了（入轨需要消耗大量燃料）。金星13、14号的主舱将飞掠金星，并在靠近金星的短暂时间内接收着陆器的信号，并将其传回地球。
　　着陆器的许多部分都是对安装在金星11号和金星12号上的实验的改进。其中包括更精确的质谱仪和气相色谱仪。事实证明，苏联探测器（特别是这两次）对大气和云层的探测构成了我们今天对金星大气的大部分认识。
　　上图中，从着陆器侧面出来的管道将其连接到航天器总线的温度控制系统。打一个不恰当的比方，这个管道就好比是连接胎儿与母体的脐带。通过它，循环的气体进入密封耐压壳体内的热交换器。在进入大气之前，着陆器才能被预冷到-10℃。
　　着陆器携带的仪器有：
　　（1）加速度计——用于冲击分析
　　（2）温度计、气压计
　　（3）光谱仪/定向光度计
　　（4）紫外光度计
　　（5）质谱计
　　（6）贯入仪/土壤欧姆计
　　（7）化学氧化还原指示剂
　　（8）2台改进彩色远距相机
　　（9）气相色谱仪
　　（10）无线电/麦克风/地震计
　　（11）浊度计
　　（12）比重计（Hydrometer）
　　（13）X射线荧光光谱仪（适用于气溶胶）
　　（14）X射线荧光光谱仪（适用于土壤）
　　（15）土壤钻探设备
　　（16）稳定振荡器/多普勒收音机
　　着陆器的一面
　　着陆器的另一面
　　一句话，现在着陆器上装满了各式各样的仪器，也难怪金星13、14号的质量增加了100公斤。
　　大量复杂的设备被简单地安装在耐压壳外，暴露在极端恶劣的表面条件下。当时，苏联工程师已经开发出新的耐热材料和电子产品，在这种工作环境下，它们会很舒服 以二硫化钼和微观金属薄片为基础的设计用于在高达1000°C的高压和高温下工作。地震仪和热电堆电池还能够在金星表面无限期运行。
　　这些高温设备中进行了最大技术攻关的应该是土壤钻探设备。利用新的合金和电动机，它比金星11、12号的设备更强劲。一方面，它能在降落中抵抗极其恶劣的环境。另一方面，它能在固体火成岩中钻3厘米深。
　　（土壤钻探装置，下方的长条状圆柱体 用于存放土壤样本）
　　巧妙的是，机器零件的设计仅在热膨胀到500°C后才能正常装配和工作。伸缩式钻头下降到表面并可钻孔两分钟。之后，炸药会打破一系列的密封，使得金星的高压大气冲入一组管子，将土壤分阶段运送到土壤输送管和样品容器上。样品容器由炸药通过气闸进入X射线荧光室。然后，一个大的真空贮罐将腔室压力降低到大约0.06大气压。土壤试验正式开始。
　　相机的镜头盖装置同样得到了特殊关照 一组剂量比之前大得多的炸药被存储在镜头附近。镜头盖也被换成了径向脆性的材料。这样，炸药引爆后，即使镜头盖没有弹出，它也会因为冲击力而裂开。在重力作用下，镜头盖就会自然脱落。
　　同时，与之前的相机不同，彩色远距相机发每个像素都是在大约37°×180°的未失真球面投影上用光度计读数而得。相机的设计与金星9号相似，但包括四个滤光片，可以对表面进行清晰、红色、绿色和蓝色扫描。在执行任务期间，相机通过彩色或透明滤光片来回扫描。
　　着陆器的彩色相机（左）和光谱仪（右）
　　着陆器的彩色远距相机的压力窗（降落后用炸药打开）
　　金星13号于世界时1981年10月30日06时04分发射升空，火箭依然稳如老狗。之后，它进行了为期4个月的航行，包括两次中途修正。
　　金星14号于世界时1981年11月4日05时31分发射升空，并进行了为期4个月的航行。在1981年11月14日第一次中期修正中出现了一个错误，因此在1981年11月23日和1982年2月25日再进行了两次修正。问题不大。
　　有一个技术细节：
　　着陆后能看到一圈锯齿状的圆盘，这是干什么的？
　　答：着陆垫上的金属齿环利用了空气动力学原理，能稳定着陆器，防止旋转和振荡。
　　金星13号着陆器于1982年3月1日坠入金星大气层。降落伞在63公里高空展开。在47公里的高度上，降落伞被释放，着陆器开始自由下落。到达地面的其余部分使用了简单的空气制动。下降持续了大约一个小时。
　　金星13号于当日03:57:21降落在南纬7.5度，东经303度，即一个被称为菲比区域（Phoebe Regio）的高地东部延伸处。该区域由露出的基岩组成，周围是深色细粒土。船上的加速计分析得出：着陆器以7.5米/秒撞击和反弹，进而存活下来。
　　着陆后，探测器的镜头盖成功裂开 ，相机开始进行全景图成像。机械钻臂正常工作 ，进入表面并获得样品。样品存放在密封的室内，保持在30摄氏度，压力约0.05大气压。
　　着陆器在温度为457摄氏度、气压为89个地球大气压的环境中存活了127分钟（计划设计寿命为32分钟）。数据被传输给飞行平台，飞行平台再将数据发回地球。
　　随后，金星14号着陆器于1982年3月3日与飞行平台分离，两天后坠入金星大气层。在进入大气层后，一个降落伞在大约63公里的高度展开，激活了大气仪器。同样，在47公里的高度上，降落伞被释放，着陆器自由下降到金星表面。
　　金星14号于07:00:10在金星13号西南约950公里处，南纬13度15分、东经310度在玄武质平原降落。
　　着陆后，所有仪器正常工作。开始进行成像全景图，机械钻臂到达表面并获得样品，样品存放在密封的室内，保持在30摄氏度，压力约0.05大气压。
　　着陆器在温度为470摄氏度、气压为94个地球大气压的环境中存活了57分钟（计划设计寿命为32分钟）。数据被传输给飞行平台，飞行平台再将数据发回地球。
　　啊，这枯燥的成功……