那些年，蘇聯對金星探測的狂熱史（八）

作者 cbjchxh

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原始資料來源 衛星百科-sat.huijiwiki.com

當控制中心的科學家們等待著來自金星的彩色圖像時，不幸的消息傳來：所有的鏡頭保護帽都沒有脫落。金星10號出現問題之後，這些蓋子已經被重新設計過，但是現在結果更糟了。

後來的一項深入研究確定：蓋子形成了密封，阻止了大氣壓力的內外均衡。因此，壓力將瓶蓋壓下，阻礙了炸藥噴出。炸藥實際沒有引爆。

同樣令人鬱悶的是，土壤分析實驗失敗。物理機械探頭也發生了故障。後來分析，金星11號有過一次艱難的下降和著陸。著陸時可能出現的振動和過度旋轉破壞了這兩個土壤分析儀器。

著陸器繼續從表面發射信號，直到著陸後95分鐘，飛行平臺遠離了它。然後，飛行平臺將記錄的著陸器數據傳送給等待中的蘇聯科學家和工程師。

金星12號於世界時1978年9月14日02:25:13發射升空。在進行兩次中途修正後，下降艙於1978年12月19日與其飛行平臺分離。著陸器釋放後，飛行平臺繼續沿日心軌道經過金星。

12月21日，在高度約34000公裡處，飛行平臺與金星的近距離相遇。飛行平臺充當了下降飛行器的數據中繼，持續了110分鐘，直到它飛出著陸器視野範圍。

著陸過程與金星11號大致相似。最終，金星12號在距離金星11號約850公裡的地方著陸——7°S，294°C。當地大氣壓為93.6 atm，溫度為468°C。

又一次，土壤分析儀失效，所有的鏡頭蓋都沒有打開

著陸器繼續從表面發射信號，直到著陸後110分鐘，飛行平臺遠離了它。然後，飛行平臺將記錄的著陸器數據傳送給等待中的蘇聯科學家和工程師。

金星11號、12號成了兩個沒有傳回圖像的盲探測器。但是，它們也探測到許多有趣的現象：

下降過程中，兩者都監測到低頻無線電噪音的爆發，類似於地球上閃電風暴產生的噪音，但明顯更強烈。有一些證據表明它們起源於遠低於雲層的深大氣層。火山噴發周圍的閃電或一些未知的大氣電學現象可能是其成因。它在金星11號下降期間探測到強烈的電活動，但金星12號下降時要少得多，這表明這種"雷暴"可能是金星上的局部事件。

新的大氣實驗也提供了有關重要微量氣體的信息。x射線螢光光譜儀發現，在雲狀物質中，氯的含量是硫的10倍。這被解釋為雲中含有一種不易揮發的氯化合物。

金星11號、12號還提供了關於下降過程中光的光譜和空間分布的詳細信息，解釋了金星的天空為什麼很無趣。由於在稠密的低層大氣中存在瑞利散射，即使大氣中沒有氣溶膠粒子，可見條件也很差。地表在其上方幾公裡的地方是看不到的。在軌道上的觀測者會看到巖石地形逐漸消失在毫無特色的橙色天空中。

於是，這兩次有些倉促的任務就帶著不太多的成果結束了。雖然有許多儀器在降落後沒有工作，但任務仍可以算得上成功。

蘇聯人現在將眼光瞄準了1981年的金星發射窗口。他們想要用完全成功的任務來證明自己在深空探測上的先進水平，從而從無數次失敗的火星探測任務中找回自信

老教授回消息了

關於前天說到的，金星9號從50公裡高空不帶降落傘自由下落的事：作者沒寫錯，就是50公裡。

"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."

翻譯：

是的，正如文章中所解釋的，金星9號和10號著陸器（以及後來所有的4V型號著陸器）是從50公裡的高度自由落體著陸的。它們依靠著陸器頂部的圓盤形氣動制動器來減緩下降速度。這種氣動剎車裝置，加上金星大氣密度比地球大140倍，使得著陸速度只有7m/s。

原文連結：https://www.drewexmachina.com/2015/10/22/venera-9-and-10-to-venus/

今天來講講金星13、14號。

在金星11、12號的土壤取樣裝置和照相機相繼扯拐後，蘇聯人開始追求「完美的任務」。而這種任務就勢必要保證每一個細節都不能出差錯。儘管有前期這麼多太空飛行器經驗的積累，但要確保完美，仍然不是一件容易的事情。

金星13、14號的郵票。可以看出太空飛行器的外形基本沒變，可能就是球（著陸器）變大了

由於這次著陸器的質量比金星9號重100公斤，接近600公斤，在火箭運力有限的情況下，只好消減太空飛行器的主艙的質量。減少的質量一部分來自於刪去的主艙上的科學儀器，另一部分來自主艙上的變軌燃料。

因此，太空飛行器的主艙只能用作飛行平臺，而不是軌道器了（入軌需要消耗大量燃料）。金星13、14號的主艙將飛掠金星，並在靠近金星的短暫時間內接收著陸器的信號，並將其傳回地球。

著陸器的許多部分都是對安裝在金星11號和金星12號上的實驗的改進。其中包括更精確的質譜儀和氣相色譜儀。事實證明，蘇聯探測器（特別是這兩次）對大氣和雲層的探測構成了我們今天對金星大氣的大部分認識。

上圖中，從著陸器側面出來的管道將其連接到太空飛行器總線的溫度控制系統。打一個不恰當的比方，這個管道就好比是連接胎兒與母體的臍帶。通過它，循環的氣體進入密封耐壓殼體內的熱交換器。在進入大氣之前，著陸器才能被預冷到-10℃。

著陸器攜帶的儀器有：

（1）加速度計——用於衝擊分析

（2）溫度計、氣壓計

（3）光譜儀/定向光度計

（4）紫外光度計

（5）質譜計

（6）貫入儀/土壤歐姆計

（7）化學氧化還原指示劑

（8）2臺改進彩色遠距相機

（9）氣相色譜儀

（10）無線電/麥克風/地震計

（11）濁度計

（12）比重計（Hydrometer）

（13）X射線螢光光譜儀（適用於氣溶膠）

（14）X射線螢光光譜儀（適用於土壤）

（15）土壤鑽探設備

（16）穩定振蕩器/都卜勒收音機

著陸器的一面

著陸器的另一面

一句話，現在著陸器上裝滿了各式各樣的儀器，也難怪金星13、14號的質量增加了100公斤。

大量複雜的設備被簡單地安裝在耐壓殼外，暴露在極端惡劣的表麵條件下。當時，蘇聯工程師已經開發出新的耐熱材料和電子產品，在這種工作環境下，它們會很舒服 以二硫化鉬和微觀金屬薄片為基礎的設計用於在高達1000°C的高壓和高溫下工作。地震儀和熱電堆電池還能夠在金星表面無限期運行。

這些高溫設備中進行了最大技術攻關的應該是土壤鑽探設備。利用新的合金和電動機，它比金星11、12號的設備更強勁。一方面，它能在降落中抵抗極其惡劣的環境。另一方面，它能在固體火成巖中鑽3釐米深。

（土壤鑽探裝置，下方的長條狀圓柱體 用於存放土壤樣本）

巧妙的是，機器零件的設計僅在熱膨脹到500°C後才能正常裝配和工作。伸縮式鑽頭下降到表面並可鑽孔兩分鐘。之後，炸藥會打破一系列的密封，使得金星的高壓大氣衝入一組管子，將土壤分階段運送到土壤輸送管和樣品容器上。樣品容器由炸藥通過氣閘進入X射線螢光室。然後，一個大的真空貯罐將腔室壓力降低到大約0.06大氣壓。土壤試驗正式開始。

相機的鏡頭蓋裝置同樣得到了特殊關照 一組劑量比之前大得多的炸藥被存儲在鏡頭附近。鏡頭蓋也被換成了徑向脆性的材料。這樣，炸藥引爆後，即使鏡頭蓋沒有彈出，它也會因為衝擊力而裂開。在重力作用下，鏡頭蓋就會自然脫落。

同時，與之前的相機不同，彩色遠距相機發每個像素都是在大約37°×180°的未失真球面投影上用光度計讀數而得。相機的設計與金星9號相似，但包括四個濾光片，可以對表面進行清晰、紅色、綠色和藍色掃描。在執行任務期間，相機通過彩色或透明濾光片來回掃描。

著陸器的彩色相機（左）和光譜儀（右）

著陸器的彩色遠距相機的壓力窗（降落後用炸藥打開）

金星13號於世界時1981年10月30日06時04分發射升空，火箭依然穩如老狗。之後，它進行了為期4個月的航行，包括兩次中途修正。

金星14號於世界時1981年11月4日05時31分發射升空，並進行了為期4個月的航行。在1981年11月14日第一次中期修正中出現了一個錯誤，因此在1981年11月23日和1982年2月25日再進行了兩次修正。問題不大。

有一個技術細節：

著陸後能看到一圈鋸齒狀的圓盤，這是幹什麼的？

答：著陸墊上的金屬齒環利用了空氣動力學原理，能穩定著陸器，防止旋轉和振蕩。

金星13號著陸器於1982年3月1日墜入金星大氣層。降落傘在63公裡高空展開。在47公裡的高度上，降落傘被釋放，著陸器開始自由下落。到達地面的其餘部分使用了簡單的空氣制動。下降持續了大約一個小時。

金星13號於當日03:57:21降落在南緯7.5度，東經303度，即一個被稱為菲比區域（Phoebe Regio）的高地東部延伸處。該區域由露出的基巖組成，周圍是深色細粒土。船上的加速計分析得出：著陸器以7.5米/秒撞擊和反彈，進而存活下來。

著陸後，探測器的鏡頭蓋成功裂開 ，相機開始進行全景圖成像。機械鑽臂正常工作 ，進入表面並獲得樣品。樣品存放在密封的室內，保持在30攝氏度，壓力約0.05大氣壓。

著陸器在溫度為457攝氏度、氣壓為89個地球大氣壓的環境中存活了127分鐘（計劃設計壽命為32分鐘）。數據被傳輸給飛行平臺，飛行平臺再將數據發回地球。

隨後，金星14號著陸器於1982年3月3日與飛行平臺分離，兩天後墜入金星大氣層。在進入大氣層後，一個降落傘在大約63公裡的高度展開，激活了大氣儀器。同樣，在47公裡的高度上，降落傘被釋放，著陸器自由下降到金星表面。

金星14號於07:00:10在金星13號西南約950公裡處，南緯13度15分、東經310度在玄武質平原降落。

著陸後，所有儀器正常工作。開始進行成像全景圖，機械鑽臂到達表面並獲得樣品，樣品存放在密封的室內，保持在30攝氏度，壓力約0.05大氣壓。

著陸器在溫度為470攝氏度、氣壓為94個地球大氣壓的環境中存活了57分鐘（計劃設計壽命為32分鐘）。數據被傳輸給飛行平臺，飛行平臺再將數據發回地球。

啊，這枯燥的成功……

（未完待續）