那些年，苏联对金星探测的狂热史（七）

　　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
　　经过4个月的平静巡航，金星9号飞船率先接近目标。1975年10月15日，金星9号在遭遇金星前一周进行了13.5米/秒的航向修正，以微调其轨迹。随后，轨道飞行器将着陆器的电池充满电，并将其内部温度提前至-10°C，然后释放了下降舱。自己前往金星白天面。
　　（上图显示了金星接近时的计划流程。首先，着陆器分离，然后轨道器进行一次偏转操作，以便在着陆器到达之前进入轨道。轨道飞行器将记录来自着陆器的数据，以便随后传输回地球）
　　不久之后，轨道器按计划进行了247.3m/s的偏转机动，以调整其航向到金星的另一侧。10月22日，当它仍在加速接近金星时，金星9号轨道飞行器启动KTDU-425A发动机，进行了922.7m/s的刹车机动，以34.17°的倾角进入绕金星1500×111700公里的初始轨道，成为首个进入绕金星轨道的航天器。
　　入轨后，轨道飞行器开始接收并记录着陆器的数据。
　　10月22日3时，金星9号着陆器以每秒10.7公里的速度以及与当地水平面成20.5°角撞击金星大气层。撞击大约14秒后，载荷从峰值约170g减轻到只有2g。着陆器在65公里的高度部署了一个2.8米的减速伞。
　　然后，球形弹壳与下半部分裂开，同时展开一个更大的4.4米金属降落伞。11秒后，在60至62公里的高度，速度降到每秒50米，弹壳上半部分释放了着陆器，着陆器随后部署了三个4.3米的降落伞。着陆器在下降过程中继续传输数据，最后在50公里（是的，50公里 ）的高度上松开降落伞，自由降落到地面。
　　金星9号最终于5:13在北纬31.01°，东经291.64°的金星表面着陆。它处在被称为β区的高地东北部，比行星定义的＂海平面＂高出约2500米。登陆器立即开始利用其各种仪器进行测量，并将测量结果传送给头顶远处的轨道飞行器。
　　结果显示，当地表面压力为85巴，温度为455℃，风速仅为每秒0.4至0.7米。机上光度计读数显示，着陆时掀起了一团尘土，但很快就散去了。
　　登陆器的远摄仪立即开始对周围环境进行连续扫描，传输的数据中夹杂着其他数据。令人失望的是，其中一个远摄仪的镜头未能按计划弹出 ，但另一个却按原计划返回数据。
　　结果表明，当太阳在地平线以上54°时，有充足的光线可用于成像。1972年，金星8号遇到的更阴暗的情况是在太阳离地平线只有5度的时候测量的。因此金星9号最终证明泛光灯不是必须的，只要着陆器着陆在金星的白天面就好。
　　从提供地平线视野的图像和着陆器上的倾斜计进行的测量显示，金星9号降落在一个坡度为15°到20°的山坡上，着陆器本身由于不平的表面而又倾斜了10°到15°。
　　金星9号着陆器如何在金星表面着陆的示意图。
　　着陆器继续从表面发射信号，直到着陆后53分钟，着陆器内部温度达到60°C时，轨道器远离了它。然后，轨道器转向地球，将记录的着陆器数据传送给焦急等待中的苏联科学家和工程师。
　　金星9号从金星表面返回的全景图。尽管其中一个远摄仪出了问题，着陆器的任务仍然是一个巨大的成功。
　　当金星9号轨道器已经在轨运行时，它的姊妹——金星10号正快速接近金星，以重复其前任的壮举。1975年10月18日，金星10号进行了9.7m/s的最后航向修正，5天后释放了它的下降舱。然后轨道器进行了242.2m/s的偏转燃烧，使自己进入环绕金星的轨道。
　　10月25日，金星10号轨道器执行了976.5m/s的刹车机动，以29.50°的倾角进入初始1400×11.4万公里的轨道。
　　金星10号最终于5时17分在北纬15.42°，东经291.51°着陆。着陆点在距离金星9号着陆点南面约2200公里。探测器发现大气表面状况与前一次着陆地点相似：大气压力为91巴，温度为464℃，风速为每秒0.8至1.3米。
　　不幸的是，金星10号着陆器经历了和它的姐妹一样的失败，其中一个远摄仪的盖子在着陆后未能弹出 。另一个的远摄仪确实起作用了，并传回了一系列全景图，显示了新着陆点的一种截然不同的地形类型。
　　着陆器继续发射数据，直到65分钟后，轨道器离开。也就是说，金星10号着陆器的工作时间超过了65分钟。
　　金星9号着陆器返回的图像显示了一个充满棱角的岩石的景观，几乎没有灰尘或侵蚀的迹象。很明显，这是一个地质活跃的年轻山地。对岩石密度和成分的测量表明，它们是一种玄武岩，是地球上最常见的岩石类型。
　　金星10号着陆器拍摄的照片则显示，着陆器降落在起伏的平原上，基岩露出地面，地面上可见风化颗粒物。着陆器本身落在一块3米长的板上，使着陆器向后倾斜了8度。尽管对现有岩石的分析表明，玄武岩成分的反照率约为0.06，与金星9号观测到的相似，但这显然是一个更古老且被侵蚀的景观。
　　金星轨道器继续从上面研究金星。金星9号最终进入周期48小时18分、倾角34.15°的轨道，将轨道调整到1510×12200公里。它开始对金星进行长期研究。金星10号轨道器则进入了1620×113900公里的轨道，倾角为29.5°，周期为49小时23分钟。
　　两个轨道飞行器都继续对金星进行观测，直到进入轨道大约三个月后，发射器故障使它们两个都无法再进行观测。
　　两个任务于1976年3月26日正式宣布完成。虽然金星9号和10号的运行时间可能不如某些人所希望的那么久，但它们提供了对金星及其周围环境的第一次长期观测，而不是美国和苏联先前执行的金星飞行任务所提供的简短飞掠快照。
　　结合登陆器的成就，金星9号和10号任务显然是苏联执行过的最成功的行星探测任务。它提供了有关我们姐妹星球的宝贵数据，也领先了美国海盗1号实现了两个历史第一。
　　两个＂第一＂是：
　　第一颗成功的环绕另一颗行星的轨道器、第一个传回另一颗行星表面图像的着陆器。
　　金星10号轨道器绘制的金星表面一小部分的图像
　　金星9号轨道器返回图片显示了金星在紫外光和紫外线下的云层。
　　关于昨天的金星9号50公里自由下落问题
　　我找到了一个航天史专家的文章，里面是这样说的：
　　At 3:58 UT on October 22, the Venera 9 lander hit the atmosphere of Venus at a speed of 10.7 kilometers per second at an angle of 20.5° to the local horizontal. About 14 seconds later, the loads had slackened from a peak of around 170 G to only 2 G and a 2.8 meter drogue chute was deployed at an altitude of 65 kilometers. The spherical aeroshell then split with the lower half allowed to drop away at the same time a larger 4.4 meter metallic parachute was deployed. After 11 seconds with the speed now down to 50 meters per second at an altitude of 60 to 62 kilometers, the upper half of the aeroshell released the lander which then deployed a trio of 4.3-meter parachutes. The lander continued transmitting data as it descended and finally cut its parachutes loose at an altitude of 50 kilometers to freefall the rest of the way to the surface.
　　最后一句话很关键：＂The lander continued transmitting data as it descended and finally cut its parachutes loose at an altitude of 50 kilometers to freefall the rest of the way to the surface.＂，翻译过来就是：＂着陆器在下降过程中继续传输数据，最后在50公里的高度上切开降落伞，自由降落到地面。＂
　　并且很迷的是，按照文章说法，a trio of 4.3-meter parachutes在60公里高度就展开，之后的自由落体就没有降落伞可用了，所以我极其怀疑作者对于高度有什么误解。
　　文章链接：https://www.drewexmachina.com/2015/10/22/venera-9-and-10-to-venus/
　　来讲讲金星11号、12号。
　　金星9、10号的大部分成功，已经证明了4V-1型号探测器的优越性。拉沃契金科研生产联合体的工程师们在高兴之余，开始了对上两次出现问题的地方进行修复，以求能拍摄更多金星表面的照片，并让着陆器在表面工作更久时间。
　　相比苏联人，美国人在金星探测上就像只青蛙， 苏联戳它一下，它就动一下。不戳就不动。比如苏联连续5、6次发射失败了，美国人就发一个水手2号飞掠器，任务成功。之后苏联终于摆脱了失败的诅咒，金星4号第一次成功了，美国就发一个水手5号，又一次成功。现在，苏联的金星9、10号实现第一次环绕金星和第一次在表面拍照了，美国人就在1978年进行了两个任务：金星-先锋1号和2号，1号瞄准入轨，2号瞄准着陆。
　　1978年5月20日，金星-先锋1号发射成功，1980年7月插入金星轨道。
　　1978年8月8日，金星-先锋2号发射成功。它携带着一个大的和三个小的探测器，它们分离后从不同的位置穿透金星大气层。虽然只能做到撞击金星表面，但也传回了有用的数据。
　　在美国人＂摸熊过河＂时，苏联决定在1978年金星窗口即将关闭时再发射两个金星探测器。这一次恐怕是受了美国人的刺激。因为当时的金星转移条件并不好——根据轨道计算，这个发射窗口并不是绕金星轨道飞行的好机会，因为这些飞行器到达时的动能将是金星10号的三倍。
　　为了降低减速带来的额外燃料消耗，苏联工程师决定不再采用轨道器-着陆器方案，而将轨道器变为飞行平台。
　　飞行平台首先与着陆器分离，然后沿着双曲线轨道飞掠金星。在指定位置附近，着陆器的信号能让飞行平台收到，飞行平台再将信号传回地球。
　　飞行平台上装有为深空和金星飞越而准备的仪器：
　　（1）30-166nm极紫外光谱仪
　　（2）复合等离子体光谱仪
　　（3）KONUSγ射线暴探测器
　　（4）SNEGγ射线爆发探测器
　　（5）磁强计
　　（6）4个半导体计数器
　　（7）2个气体放电计数器
　　（8）4个闪烁计数器
　　（9）半球形质子望远镜
　　可见，飞行平台也是为了空间观测而设计的。它在飞掠金星后还将继续执行科研任务。
　　（当年的邮票）
　　由于飞行平台结构与金星9、10号一致，在飞行平台上，工程师们不用下太多功夫。真正的大头还是在着陆器上。
　　着陆器的基本设计也类似于金星9号和金星10号：一个球形机身，由一系列支柱安装在环形着陆平台上。顶部有一个盘式气动制动器和一个圆柱形塔架。
　　着陆器装有全景彩色成像系统。其他仪器包括测量金星大气成分的气相色谱仪、研究散射太阳辐射和土壤成分的仪器、土壤穿透器、温度、压力和风传感器、加速计和设计用于测量大气放电的Groza装置。
　　外部大球将整个着陆器包起来，它由两种材料组成：KG-25是一种高温聚氨酯泡沫，PTKV-260是一种成分未知的高温隔热罩（可能是蜂窝复合材料，但现在已经不为外人所知）。
　　为了给地面实验留出更多空间，降落伞系统被简化为一个飞行导引伞、一个在云层底部（49公里）切断的单层下降伞、一个最后用的超音速刹车伞。
　　具体来说，下降舱以及内部的着陆器包括了研究云、大气和金星表面的实验：
　　（1）背散射浊度计
　　（2）质谱计
　　（3）气相色谱仪
　　（4）X射线荧光光谱仪
　　（5）360°扫描光度计
　　（6）光谱仪（430-1170 nm）
　　（7）麦克风/风速计
　　（8）千赫兹级无线电传感器
　　（9）4个温度计
　　（10）3个气压计
　　（11）加速度计
　　（12）PROP-V贯入仪
　　（13）土壤分析装置
　　（14）2台彩色摄像机
　　这一次的4V-1有了许多新仪器。比如，安装在着陆环上的土壤取样分析装置（即图中的soil drill absent）
　　它会在着陆点钻探取样，并把土壤样品送到分析室来分析成分。
　　又比如质谱仪：
　　它有一个复杂的一米长的进气系统，以避免像金星9号的质谱仪那样被云层物质污染。它使用了一个在极短时间内打开大面积区域的进气阀，将云层物质吸入Mass analyzer中。并且，不到远低于云层和次云霾层处，它不会激活。
　　金星9、10号的光度结果表明，金星白天面的光很强，因此不需要探照灯，所以在新的4V-1中就删去了探照灯。
　　另外，金星9、10号的一大遗憾就是相机的镜头盖没有完全打开。为此，工程师们想了各种办法，最终使用了火工品这一手段。也就是，在着陆后，镜头盖会被炸药炸开，而不是像原来那样用弹簧机构弹出来。在地面试验中，这一镜头盖释放机构的表现很好。
　　下降舱还携带了任务纪念徽章——和上次的任务是一样的。
　　金星11号于世界时1978年9月9日03:25:39发射升空。在9月16日和12月17日两次中途修正后，下降舱于1978年12月23日与其飞行平台分离。
　　12月23日，着陆器释放后，飞行平台继续沿日心轨道经过金星。1978年12月25日，在大约34000公里的高度上，飞行平台与金星的距离最近。这个飞行平台充当了着陆器95分钟的数据中继，直到它飞出着陆器视野范围。
　　12月25日，着陆器以11.2公里/秒的速度进入了金星的夜间大气层。在下降过程中，它先采用空气动力制动，然后是降落伞制动，最后是大气制动。随着大气层深度的增加，飞船从50米/秒减速到8米/秒的着陆速度。
　　最终，它于12月25日03时24分在地面软着陆，降落总时间约为1小时，没有激起尘埃。着陆点为南纬14°，东经299°。信息按照计划被传输到飞行平台上。
　　有时，成功是那么的索然无味……