L’autre planète rouge : l’Union soviétique a marqué une première interplanétaire à Vénus en 1967 
La Venera 4 soviétique devient la première sonde à renvoyer des données depuis Vénus
La sonde soviétique « Venera 4 », lancée le 12 juin, se pose sur Vénus : ses appareils scientifiques, destinés à mesurer la pression et la température de l’atmosphère, cessent d’émettre après 94 minutes et après avoir signalé que la température est suffisamment élevée pour faire fondre le métal.Missions de Venera 4
Venera 4 a été le premier vaisseau spatial à transmettre des données depuis l’atmosphère d’une autre planète.
Résultats
Venera 4 a été le premier vaisseau spatial à transmettre des données depuis l’atmosphère d’une planète. C’était également la première sonde Vénus construite par le bureau d’études Lavochkin, bien que les ingénieurs de Lavochkin aient conservé la disposition de conception de base des sondes 3MV antérieures construites sous le concepteur en chef Sergey Korolev (1907-1966). Le vaisseau spatial se composait d’un bus principal d’environ 11,5 pieds (3,5 mètres) de haut et d’une sonde d’atterrisseur de 844 livres (383 kilogrammes) conçue pour transmettre des données lors de sa descente dans l’atmosphère vénusienne. Cette capsule pouvait supporter des charges aussi élevées que 300 g et atterrir à la fois sur terre et sur liquide. Pour l’entrée atmosphérique, il était équipé d’un écran thermique ablatif épais. Le lancement, pour la première fois, a utilisé un Blok L amélioré (4e étage), le Blok VL.
Après une correction à mi-course le 29 juillet 1967, Venera 4 s’est approchée de Vénus le 18 octobre 1967. Environ 2 heures avant l’arrivée à Vénus, à une distance de 27 962 miles (45 000 kilomètres), sur commande de la Terre, le vaisseau spatial a été correctement orienté pour l’entrée. Le bus a largué l’atterrisseur à 04h34 TU, et ce dernier est entré dans l’atmosphère vénusienne à une vitesse d’environ 7 miles par seconde (11 kilomètres par seconde). Le bus a renvoyé des données pendant un certain temps avant d’être détruit dans l’atmosphère. L’atterrisseur, quant à lui, a subi jusqu’à 300 g et a réduit sa vitesse à 689 pieds par seconde (210 mètres par seconde), moment auquel le système de parachute a été déployé. Simultanément, l’atterrisseur a commencé à transmettre des informations vers la Terre. Parce que l’altimètre a été conçu pour enregistrer des pressions jusqu’à 7,3 atmosphères, il est sorti assez rapidement de l’échelle. Les mesures de température de 91,4 degrés Fahrenheit à 504 degrés Fahrenheit (33 degrés Celsius à 262 degrés Celsius) ont continué à revenir pendant 93 minutes alors que la sonde descendait lentement dans l’atmosphère.
Initialement, les scientifiques soviétiques pensaient que la sonde transmettait jusqu’au contact avec la surface, annonçant qu' »un calcul du taux de descente de la station jusqu’à la fin de la transmission des données indique qu’elle a continué à transmettre jusqu’à ce qu’elle touche effectivement la surface de la planète ». Une analyse ultérieure des données a montré que les transmissions ont cessé à une altitude d’environ 17 miles (28 kilomètres) lorsque la pression atmosphérique et les températures élevées ont endommagé la sonde. La sonde inerte a touché la surface près de 19 degrés de latitude nord et 36 degrés de longitude est. Les données impliquaient que les températures et la pression de surface étaient respectivement de 932 degrés Fahrenheit (500 degrés Celsius) et 75 atmosphères.
Les analyseurs de gaz de Venera 4 ont également découvert que l’atmosphère de la planète était composée de 90 à 95 % de dioxyde de carbone (avec une sensibilité de plus ou moins 7 %) sans azote, dont on avait précédemment supposé qu’il constituerait la majeure partie de l’atmosphère. Les données du densitomètre ionisant ont montré que la couverture nuageuse dans l’atmosphère vénusienne existe à des altitudes inférieures à environ 32 miles (52 kilomètres) avec la limite inférieure à environ 22 miles (35 kilomètres). Le bus du vaisseau spatial a mesuré le faible champ magnétique de la planète et n’a trouvé aucun anneau de ceintures de radiation. Il a détecté une très faible atmosphère d’hydrogène atomique à environ 6 150 milles (9 900 kilomètres) au-dessus de la planète. Il convient de noter la détection par Venera 4 du choc de proue de la planète, identifiée la veille par Mariner 5 (et confirmée plus tard par Venera 5).
L’importance de la mission a été soulignée lorsque l’administrateur de la NASA James E. Webb (1906-1992) a publié une déclaration le 18 octobre 1967, notant que l’atterrissage « représente une réalisation dont toute nation peut être fière ». Les chercheurs du centre de recherche Ames de la NASA se sont particulièrement intéressés aux données de Venera 4, notamment l’effet de l’atmosphère planétaire sur la propagation des signaux radio du vaisseau spatial, en prévision des futures missions de la NASA vers Vénus.
La Venera 4 de l’URSS a été le premier vaisseau spatial à renvoyer des données de l’intérieur de l’atmosphère d’une autre planète
Si le passage de Vénus à travers le soleil plus tôt cette semaine fournit une abondance d’informations aux chasseurs de mondes en transit dans d’autres systèmes planétaires, c’est parce que Vénus est une entité connue. Étudier le transit de Vénus du 5 juin comme s’il s’agissait d’une exoplanète lointaine « nous donne un aperçu de la réalité », déclare le physicien planétaire Colin Wilson de l’Université d’Oxford. « Nous pouvons vérifier toutes ces techniques d’exoplanètes pour voir à quel point elles sont vraiment précises. » De telles données peuvent améliorer la mission Kepler de la NASA ainsi que les nombreuses campagnes au sol utilisant des transits planétaires pour identifier des mondes lointains, une méthode qui a conduit à la découverte ou à la caractérisation de plus de 200 exoplanètes.
Cette vérification de la réalité ne serait pas possible sans les données que les scientifiques planétaires ont déjà sur Vénus. Et l’exploration de près par l’humanité du voisin le plus proche de la Terre, enveloppé de nuages, a commencé sérieusement il y a 45 ans, lorsque la sonde soviétique Venera 4 a été lancée le 12 juin 1967. Les deux premiers Venera avaient échoué après le lancement. On pense que Venera 3, lancée en 1965, s’est écrasée sur Vénus mais n’a renvoyé aucune donnée.
![June 14, 1967] What's Easy for Two (Venus 4 and Mariner 5) - Galactic Journey](https://i0.wp.com/galacticjourney.org/images/670614orbits.jpg?w=474&ssl=1)
D’un point de vue technique également, la sonde était un exploit, déclare Wilson, qui travaille avec Venus Express de l’Agence spatiale européenne, actuellement en orbite autour de la deuxième planète. « C’était le premier système d’entrée planétaire qui fonctionnait en utilisant l’atmosphère pour décélérer. Ils devaient décélérer de 300 g. Construire des choses pour supporter ce genre de choc est incroyable. » La mission n’était cependant pas parfaite. À mi-chemin dans l’atmosphère dense, Venera 4 s’est effondré. « L’interprétation immédiate a été que le vaisseau spatial a réussi à toucher la surface de la planète et a mis fin à son travail », explique Sagdeev, qui a géré le programme Venera en commençant par la sonde numéro 9. Ce n’est que quelques années plus tard que les scientifiques ont réalisé que le vaisseau spatial avait été écrasé par la pression. « Au moins, cela les a aidés à concevoir la prochaine génération de Venera », dit-il. Et en fait, Venera 8, que Sagdeev a qualifié de « très réussi », était une version renforcée de Venera 4. Cet atterrisseur a survécu à la surface pendant près d’une heure, résistant à une pression écrasante 92 fois plus forte qu’à la surface de la Terre.
Étudier la surface depuis un perchoir dans les nuages serait difficile, reconnaît Wilson, mais une mission en ballon pourrait au moins étudier le fonctionnement de la chimie des nuages de Vénus et goûter l’atmosphère pour déterminer directement sa composition. Peut-être que lors du prochain transit de Vénus, en 2117, les planétologues auront les réponses à ces questions et plus encore.
Venera 4
Venera 4, également désignée 1V (V-67) s/n 310 était une sonde du programme soviétique Venera pour l’exploration de Vénus. C’était la première sonde réussie à effectuer une analyse sur place de l’environnement d’une autre planète. C’est peut-être aussi la première sonde à atterrir sur une autre planète, le sort de son prédécesseur Venera 3 n’étant pas clair. Venera 4 a fourni la première analyse chimique de l’atmosphère vénusienne, montrant qu’il s’agissait principalement de dioxyde de carbone avec quelques pour cent d’azote et moins d’un pour cent d’oxygène et de vapeurs d’eau. La station a détecté un champ magnétique faible et aucun champ de rayonnement. La couche atmosphérique externe contenait très peu d’hydrogène et pas d’oxygène atomique. La sonde a envoyé les premières mesures directes prouvant que Vénus était extrêmement chaude, que son atmosphère était bien plus dense que prévu.
Concevoir
Le hub principal de Venera 4 mesurait 3,5 mètres (11 pieds) de haut, ses panneaux solaires s’étendaient sur 4 mètres (13 pieds) et avaient une superficie de 2,5 mètres carrés (27 pieds carrés). Le hub comprenait un magnétomètre de 2 mètres de long, un détecteur d’ions, un détecteur de rayons cosmiques et un spectromètre ultraviolet capable de détecter les gaz hydrogène et oxygène. Les appareils étaient destinés à fonctionner jusqu’à l’entrée dans l’atmosphère vénusienne. À ce stade, la station a été conçue pour libérer la capsule de la sonde et se désintégrer. La partie arrière du moyeu contenait un propulseur à carburant liquide capable de corriger la trajectoire de vol. Le programme de vol devait inclure deux corrections de trajectoire importantes, à cette fin, la station pouvait recevoir et exécuter jusqu’à 127 commandes différentes envoyées depuis la Terre.
La partie avant du moyeu contenait une capsule d’atterrissage presque sphérique de 1 mètre de diamètre et pesant 383 kg. Par rapport aux sondes Venera précédentes (échouées), la capsule contenait un écran thermique amélioré qui pouvait résister à des températures allant jusqu’à 11 000 ° C (19 800 ° F). Au lieu de la conception précédente de refroidissement à base de liquide, un système de gaz plus simple et plus fiable a été installé. La durabilité de la capsule a été vérifiée en l’exposant à des températures, des pressions et des accélérations élevées à l’aide de trois installations de test uniques. La résistance à la chaleur a été vérifiée dans un système de vide à haute température émulant les couches supérieures de l’atmosphère. La capsule a également été pressurisée jusqu’à 25 atmosphères. (La pression de surface sur Vénus était inconnue à l’époque. Les estimations allaient de quelques à des centaines d’atmosphères). Pour terminer, il a été soumis à des accélérations allant jusqu’à 450 G dans une centrifugeuse. Le test de la centrifugeuse a provoqué la fissuration des composants électroniques et des supports de câbles, qui ont tous été remplacés peu de temps avant le lancement. Le moment du lancement était plutôt serré, afin de ne pas manquer la « fenêtre de lancement » – les jours de l’année où le chemin vers la planète de destination depuis la Terre est énergétiquement le moins exigeant.
La capsule pourrait flotter en cas d’amerrissage. Considérant la possibilité d’un tel atterrissage, ses concepteurs ont fabriqué le verrou de la capsule à l’aide de sucre ; il était censé se dissoudre dans de l’eau liquide, libérant les antennes émettrices. La capsule contenait un nouveau système d’amortissement des vibrations et son parachute pouvait résister à des températures allant jusqu’à 450 °C. La capsule contenait un altimètre, un contrôle thermique, un parachute et un équipement pour effectuer des mesures atmosphériques. Ce dernier comprenait un thermomètre, un baromètre, un hydromètre, un altimètre et un ensemble d’instruments d’analyse de gaz. Les données étaient envoyées par deux émetteurs à une fréquence de 922 MHz et un débit de 1 bit/s ; les mesures étaient envoyées toutes les 48 secondes. Les émetteurs ont été activés par le déploiement du parachute dès que la pression extérieure a atteint 0,6 atmosphère standard (61 kPa), ce que l’on pensait se produire à une altitude d’environ 26 kilomètres (16 mi) au-dessus de la surface de la planète. Les signaux ont été reçus par plusieurs stations, dont l’observatoire de Jodrell Bank.
La capsule était équipée d’une batterie rechargeable d’une capacité suffisante pour 100 minutes d’alimentation des systèmes de mesure et d’émission. Pour éviter de se décharger pendant le vol vers Vénus, la batterie a été maintenue chargée grâce aux panneaux solaires du hub. Avant le lancement, toute la station Venera 4 a été stérilisée pour éviter une éventuelle contamination biologique de Vénus. La mission Deux sondes 4V-1 nominalement identiques ont été lancées en juin 1967.
Lors de l’entrée dans l’atmosphère vénusienne, la température du bouclier thermique est montée à 11 000 ° C (19 800 ° F) et à un moment donné, la décélération de la cabine a atteint 300 G. La descente a duré 93 minutes. La capsule a déployé son parachute à une altitude d’environ 52 kilomètres (32 mi) et a commencé à envoyer des données sur la pression, la température et la composition des gaz vers la Terre. Le contrôle de la température a maintenu l’intérieur de la capsule à -8 ° C (18 ° F). La température à 52 km a été enregistrée à 33 ° C (91 ° F) et la pression à moins de 1 atmosphère standard (100 kPa). À la fin de la descente de 26 km, la température a atteint 262 ° C (504 ° F) et la pression a augmenté à 22 atmosphères standard (2 200 kPa), et la transmission du signal s’est terminée. La composition atmosphérique a été mesurée comme 90 à 93 % de dioxyde de carbone, 0,4 à 0,8 % d’oxygène, 7 % d’azote et 0,1 à 1,6 % de vapeur d’eau. Un dysfonctionnement de l’altimètre a entraîné la transmission de la valeur de l’altitude initiale (déploiement du parachute de la capsule et début des mesures) à 26 kilomètres (16 mi). Par conséquent, certains observateurs de la Terre ont interprété la descente comme s’étant poursuivie jusqu’à la surface de Vénus, ce qui a été rapidement rejeté comme incompatible avec d’autres données. En particulier, les relevés de pression par la capsule étaient beaucoup trop bas pour la surface vénusienne.
Réalisations
Pour la première fois, une analyse in situ de l’atmosphère d’une autre planète a été réalisée et les données renvoyées sur Terre ; l’analyse comprenait la composition chimique, la température et la pression. Le rapport mesuré du dioxyde de carbone à l’azote d’environ 13 a tellement corrigé les estimations précédentes (un rapport inverse était attendu dans certains quartiers) que certains scientifiques ont contesté les observations. La station principale n’a détecté aucune ceinture de radiation ; par rapport à la Terre, le champ magnétique mesuré était 3000 fois plus faible et la couronne d’hydrogène était 1000 fois moins dense. Aucun oxygène atomique n’a été détecté. Toutes les données suggéraient que l’eau, si elle était présente, avait fui de la planète bien avant. Cette conclusion était inattendue compte tenu des épais nuages vénusiens. En raison de l’humidité négligeable, le système de sas à sucre, utilisé sur Venera 4 en cas d’amerrissage, La mission a été considérée comme un succès complet, en particulier compte tenu de plusieurs échecs antérieurs des sondes Venera. Bien que la conception de Venera 4 ait permis la transmission de données après l’atterrissage, les sondes Venera 3–6 n’ont pas été conçues pour résister aux pressions à la surface vénusienne. Le premier atterrissage réussi sur Vénus a été réalisé par Venera 7 en 1970.
https://www.scientificamerican.com/article/venus-ussr-1967-mission/
http://www.scientificlib.com/en/Technology/Space/Venera4.html