ベネラ4

ベネラ4

ベネラ4モデル
ミッションタイプ	金星着陸機とフライバイ宇宙船
オペレーター	GSMZ ラヴォチキン
コスパーID	1967-058A
SATCAT番号	02840
ミッション期間	127日
宇宙船の特性
宇宙船	4V-1 [1]
メーカー	GSMZ ラヴォチキン
打ち上げ質量	1,106 kg [2]
乾燥質量	377キロ
ミッション開始
発売日	1967年6月12日 02:39:45 UT [2]
ロケット	モルニヤ 8K78M
発射場	バイコヌール、サイト 1/5
請負業者	TsSKB進捗
ミッション終了
最後の連絡	1967年10月18日 04:34 GMT
軌道パラメータ
参照システム	太陽中心説
近日点高度	0.71 AU
遠日点高度	1.02 AU
傾斜	4.3°
期間	293日
金星衝突（着陸失敗）
影響日	1967年10月18日 04:34 GMT
衝突地点	北緯19度 東経38度 / 北緯19度 東経38度 / 19; 38 (エイシラ地域)
ベネラ

ベネラ4号（ロシア語：Венера-4、直訳する と「金星4号」）は、4V-1 No.310とも呼ばれる、ソ連の金星探査ベネラ計画の探査機である。この探査機は、金星の大気圏に突入してパラシュートで地表に降りるよう設計された着陸機と、着陸機を金星まで運び、通信中継機として機能した運搬機/フライバイ宇宙船で構成されていた。

1967年、ベネラ4号は他の惑星の環境の現地分析に成功した最初の探査機となった。ベネラ4号は金星の大気の化学分析を初めて行い、大気が主に二酸化炭素で、窒素が数パーセント、酸素と水蒸気が1パーセント未満であることを示した。大気圏突入の際、ベネラ4号は他の惑星の大気圏突入を生き延びた最初の宇宙船となった。 ^[3]ステーションは弱い磁場を検出し、放射線場は検出しなかった。大気圏外層には水素はほとんど含まれず、原子状酸素は含まれていなかった。^[4]探査機は金星が非常に高温であること、大気が予想よりもはるかに高密度であること、そして水の大部分をはるか昔に失っていることを証明する最初の直接測定を送信した。

主キャリア宇宙船4は高さ3.5メートル（11フィート）、太陽電池パネルの幅は4メートル（13フィート）、面積は2.5平方メートル（27平方フィート）でした。キャリア宇宙船には、長さ2メートル（6フィート7インチ）の磁力計、イオン検出器、宇宙線検出器、水素と酸素ガスを検出できる紫外線分光計が含まれていました。これらの装置は、金星の大気圏に突入するまで動作するように設計されていました。その時点で、ステーションはプローブカプセルを解放して分解するように設計されていました。キャリア宇宙船の後部には、飛行コースを修正できる液体燃料スラスタが含まれていました。飛行プログラムには、2つの重要なコース修正が含まれるように計画されており、そのためにステーションは地球から送信される最大127の異なるコマンドを受信して​​実行できました。^[5]

運搬用宇宙船の前部には、直径1メートル（3フィート3インチ）、重さ383キログラム（844ポンド）のほぼ球形の着陸カプセルが搭載されていた。以前の（失敗した）ベネラ探査機と比較すると、カプセルには11,000 °C（19,800 °F）までの温度に耐えられる改良された熱シールドが搭載されていた。以前の液体ベースの冷却設計の代わりに、よりシンプルで信頼性の高いガスシステムが搭載された。^[6]カプセルの耐久性は、3つの独自の試験装置を使用して、高温、高圧、加速にさらすことでチェックされた。耐熱性は、大気の上層をエミュレートする高温真空システムでチェックされた。^[7]カプセルは25気圧まで加圧された。（当時、金星の表面圧力は不明でした。推定値は数気圧から数百気圧の範囲でした）。^[8]最後に、遠心分離機で最大450gの加速度にさらしました。遠心分離試験により電子部品とケーブルブラケットに亀裂が生じ、打ち上げ直前に交換された。打ち上げのタイミングは、地球から目的の惑星までの経路がエネルギー的に最も負担が少ない時期である打ち上げウィンドウを逃さないように、かなりタイトだった。 ^{[9] [10]}

カプセルは着水した場合に浮くことができる。そのような着水の可能性を考慮して、設計者はカプセルのロックを砂糖で作った。^{[5] [7] [11]}砂糖は液体の水に溶けて送信アンテナを解放するように設計されていた。カプセルには新開発の振動減衰システムが搭載され、パラシュートは450℃（723K）までの温度に耐えることができた。^[7]

カプセルには高度計、温度制御装置、パラシュート、大気測定装置が搭載されていた。後者には温度計、気圧計、比重計、高度計、ガス分析機器一式が含まれていた。データは2つの送信機によって922MHzの周波数、1ビット/秒の速度で送信され、測定値は48秒ごとに送信された。送信機は、外圧が0.6標準気圧（61kPa）に達するとすぐにパラシュート展開によって起動した。これは、惑星表面から約26キロメートル（16マイル）の高度で発生すると考えられていた。信号は、ジョドレルバンク天文台を含むいくつかの局で受信された。^{[6] [5]}

カプセルには、計測システムと送信システムに100分間電力を供給するのに十分な容量の充電式バッテリーが搭載されていました。金星への飛行中に放電するのを避けるために、バッテリーは運搬宇宙船の太陽電池パネルを使用して充電されていました。打ち上げ前に、金星の生物学的汚染を防ぐために、ベネラ4ステーション全体が消毒されました。^[6]

1967年6月、名目上同一の4V-1探査機2機が打ち上げられた。最初の探査機であるベネラ4号は、6月12日にバイコヌール宇宙基地からモルニヤMロケットで打ち上げられた。^[12] 7月29日、探査機が地球から12,000,000キロメートル (7,500,000マイル) 離れた時点で進路修正が行われた。そうしなければ、探査機は金星を見逃していたであろう。このような修正は2回計画されていたが、最初の修正で十分正確であったため、2回目の修正はキャンセルされた。1967年10月18日、探査機は金星の大気圏に突入し、推定着陸地点は北緯19° 東経38° / 北緯19° 東経38° / 19; 38付近であった。^[5] 2番目の探査機であるコスモス167号は6月17日に打ち上げられたが、低地球周回軌道を離脱できなかった。^[13]

金星の大気圏突入中、耐熱シールドの温度は11,000 °C (19,800 °F) まで上昇し、ある時点ではキャビンの減速が300 G に達した。 ^[14]降下は93分間続いた。カプセルは高度約52キロメートル (32マイル) でパラシュートを展開し、圧力、温度、ガス組成に関するデータを地球に送信し始めた。温度制御装置により、カプセル内部は -8 °C (18 °F) に保たれた。52キロメートル (32マイル) での温度は 33 °C (91 °F)、圧力は1標準気圧 (100 kPa) 未満と記録された。26キロメートル (16マイル) の降下終了時に、温度は 262 °C (504 °F) に達し、圧力は22標準気圧 (2,200 kPa) まで上昇し、信号の送信が終了した。大気の組成は二酸化炭素90～93％ 、酸素0.4～0.8％、窒素7％、水蒸気0.1～1.6％と測定された。^[5]

ベネラ探査機の地表に対する高度は、 770 MHz で動作するレーダー高度計を使用して測定された。高度計の整数のあいまいさは 30 キロメートル (19 マイル) であった。つまり、同じレーダー信号が高度 X、X プラス 30 キロメートル (19 マイル)、X プラス 60 キロメートル (37 マイル) などで送信されることになる^{[15] (「}エイリアシング」と呼ばれる効果)。当時は地表上の雲頂までの距離が不明であり、このあいまいさのために、現在では実際の高度約 55 キロメートル (34 マイル) にあると考えられている最初のレーダー応答は、当初 26 キロメートル (16 マイル) と誤って解釈された。したがって、誤って解釈されたレーダー結果に基づいて、ソ連チームは当初、探査機が地表に降下したと発表した。^{[16] [17]}この結果はレーダーで測定された惑星の直径と一致しないとしてすぐに却下され、^{[18] [19]}カプセルによる圧力測定値は最近開発された金星の大気モデルによって予測されたよりもはるかに低かった。^{[6] [7]}

ベネラ4号のデータは、 1969年にソ連とアメリカの合同宇宙開発協力機構COSPARの作業部会の下でマリナー5号のデータとともに分析され、 ^{[20] [21]}初期の宇宙協力組織^{[22]によって、}金星の大気のプロファイルをより完全に描くことが可能になった。

初めて、他の惑星の大気のその場分析が行われ、そのデータが地球に送られた。分析には化学組成、温度、圧力が含まれていた。測定された二酸化炭素と窒素の比率は約 13 で、以前の推定値を大幅に修正したため (一部では逆の比率が予想されていた)、一部の科学者は観測結果に異議を唱えた。メインステーションは放射線帯を検出しなかった。測定された磁場は地球に比べて 3000 倍弱く、水素コロナの密度は 1000 倍低かった。原子酸素は検出されなかった。すべてのデータは、水が存在したとしても、はるか以前に惑星から漏れていたことを示唆していた。この結論は、厚い金星の雲を考えると予想外だった。湿度が無視できるほど低かったため、水面着陸に備えてベネラ 4 号で採用された砂糖ロック システムは、その後の金星探査機では使用されなかった。^{[6] [5]}

このミッションは、特にベネラ探査機が過去に何度か失敗していたことを考慮すると、完全な成功とみなされた。^[6]ベネラ4号の設計では着陸後のデータ送信が可能だったが、ベネラ3号から6号の探査機は金星表面の圧力に耐えられるようには作られていなかった。金星への最初の成功した軟着陸は、1970年のベネラ7号によって達成された。 ^[23]

• 金星へのミッション一覧

ウィキメディア・コモンズには、ベネラ 4に関連するメディアがあります。

• シディキ、アシフ A. (2018)。『Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016』(PDF)。NASA 歴史シリーズ (第 2 版)。ワシントン DC: NASA。ISBN 9781626830424. LCCN  2017059404. SP2018-4041.
• ウリヴィ、パオロ、ハーランド、デイビッド・マイケル（2007年）。太陽系のロボット探査：黄金時代1957-1982年。シュプリンガー。ISBN 978-0-387-49326-8。