La exploración rusa de Venus
Daniel
Sánchez Bins |
 |
n
la mitología romana, Venus era la diosa del amor y de la belleza.
En la astronomía, Venus es el segundo planeta de nuestro sistema
estelar. La Tierra y Venus son muy semejantes en tamaño, pero
distintos en las condiciones climáticas. Nuestro vecino no
tiene océanos, y su atmósfera está constituida
principalmente por dióxido de carbono. Las nubes tienen gotas
de ácido sulfúrico, y en la superficie, la presión
llega a ser 92 veces mayor que la presión al nivel del mar.
Esto no es todo. La temperatura de la superficie es de 482 grados
Celsius. Una temperatura tan alta se debe al efecto estufa, causado
por la pesada atmósfera de dióxido de carbono. La luz
del astro rey calienta la superficie de Venus, pero la atmósfera
prende el calor irradiado por la superficie, haciendo que Venus sea
más caliente que Mercurio.
El periodo orbital de Venus es de 225 días. Un día venusino
tiene 243 días (sí, 5832 horas). Su rotación
es al contrario, del este para oeste. Su distancia al Sol es de 108
millones de kilómetros.
La superficie del planeta es en términos geológicos
nueva, y debe haber sido formada entre 300 a 500 millones de años
atrás. Su topografía está caracterizada por vastas
planicies cubiertas de lava y regiones montañosas deformadas
por la actividad geológica. También tiene muchas cráteres,
siendo difícil encontrar cráteres con menos de 2 km
de diámetro. |
 |
El
comienzo |
| La suerte ayuda a quien tiene audacia, pero no
estaba con los soviéticos en sus primeros intentos de llegar
a Venus
El primer intento de llegar a Venus fue el Sputnik 7, lanzado en
04 de febrero de 1961. Fue también el primer no exitoso,
quedando atrapado en la órbita terrestre. Pasados 8 días,
nuevo intento, con la Venera 1, pero la Venera 1 viajó por
el espacio 5 millones de kilómetros hasta perder el contacto
con la Tierra. Un comienzo nada prometedor. Los soviéticos,
con otros planes en mente, dejaron Venus para el año siguiente.
El Sputnik 7 llevaba una cápsula que descendería en
Venus, conteniendo, además de los equipos científicos,
un disco con el dibujo del escudo de armas de la URSS. Como el satélite
cayó en la Tierra, por pura casualidad el disco fue recuperado,
y en los años 90 fue vendido en la subasta Sothebys.
En 1962, 3 sondas Veneras fueron lanzadas, 1 en agosto y 2 en septiembre,
pero las tres no dejaron la órbita terrestre.
En noviembre de 1963, nuevo intento, nuevamente el mismo problema.
Otros dos lanzamientos en 1964 también fueron coronados con
el mismo problema.
¿Qué problema era éste que no dejaba viajar
a las sondas?
Los cohetes del tipo Vostok tenían 3 etapas, pero para viajar
a Marte o a Venus una nueva etapa fue añadida al cohete.
Esta nueva etapa era nueva, y no era muy confiable, por esto, el
problema no era llegar a la órbita terrestre, el problema
era salir rumbo a Venus. Muchas naves del tipo Mars o Luna también
fueron víctimas del cohete.
Los primeros resultados recién vendrían después
de 1965. |
 |
Los
primeros éxitos |
| En noviembre de 1965, un trío de cosmonaves
parte rumbo a Venus. Las dos primeras, Venera 2 y Venera 3 consiguen
salir de la órbita terrestre con éxito, la tercera,
Cosmos 96, se queda de nuevo por acá.
Venera 2 consigue llegar a 24 mil kilómetros de Venus. Venera
3 consigue penetrar en Venus (perdón, en la atmósfera
de Venus) pero las comunicaciones son perdidas.
La próxima tentativa sería realizada dos años
después, con resultados mejores.
Una dupla parte en 1967, Venera 4 y Cosmos 167. El Cosmos es no
exitoso, y la Venera 4 llega hasta Venus. Cuando estaba a 45 mil
kilómetros de distancia, una cápsula de 1 metro de
diámetro se separa de la nave, iniciando su misión
rumbo a la superficie venusina. La cápsula, con 383 kilos,
funciona por 94 minutos, dejando de funcionar a apenas 25 kilómetros
de la superficie.
El peso de las naves Venera era de poco más de 1 tonelada.
En 1969, parten las Venera 5 y Venera 6, con un peso de 1130 kilos.
Ambas sondas tienen un viaje sin problemas, y lanzan sus respectivas
cápsulas rumbo a Venus. Las cápsulas, de 405 kilos,
sufren el mismo destino de la Venera 4. Son destruidas antes de
tocar el suelo por la fuerte atmósfera venusina.
Llegar
al suelo sería algo reservado al número 7 de la familia.
Finalmente, la Venera 7 llegaba a la superficie de Venus. Esta sonda
despegó de Baikonur el 17 de agosto de 1970. Su cápsula
de 495 kilos llegó a Venus el 15 de diciembre de 1970, después
de 31 minutos. Sus paracaídas fueron abiertos a 60 km de
altitud. Funcionó por 40 minutos. Los vientos eran de 25
a 51 km por hora.
La Venera 7 fue la primera nave en transmitir informaciones de la
superficie de Venus, pero no envió imágenes. Hasta
la Venera 7, las sondas intentaban bajar en el lado oscuro de Venus,
pero después, los aterrizajes serían en el lado iluminado.
Las sondas Venera llevaban un fotómetro ultravioleta, un
foto polarímetro, un espectrómetro infrarrojo, un
radiómetro infrarrojo, un magnetómetro, un detector
de partículas cargadas, y un sistema de TV.
En 1972, un trío de sondas parte a Venus, la Venera
8, y los Cosmos 359 y Cosmos 482. Los Cosmos tienen problemas
en la órbita terrestre, la Venera 8 llega a la superficie
venusina, pero nada de fotos. Funcionó por 50 minutos.
Las primeras fotos de la superficie vendrían en 1975. |
 |
El
número 9 |
| Las ambiciones soviéticas tenían
por objetivo hacer llegar una nave intacta a la superficie venusina,
para obtener datos sobre su superficie. Para tal fin, extensas pruebas
y nuevos sistemas serían empleados.
Antes de todo, había muchos factores positivos para la exploración
de Venus. Este planeta podía ser alcanzado más fácilmente
que Marte, algo muy bueno pues la durabilidad de los instrumentos
no era muy buena, y un vuelo a Marte era más bien de mayor
duración. La carga útil que podría ser enviada
era mayor que la que se podía mandar hacia Marte. Para Marte,
se podía mandar 4.6 toneladas, para Venus, 5.3 toneladas.
Muchas pruebas fueron hechas en el periodo de 1974 a 1975 en el
departamento 318 del centro de pruebas NIIKhIMMash cerca de Zagorsk.
Las nuevas Venera estarían compuestas de dos vehículos,
un orbiter destinado a orbitar en planeta y un lander destinado
a estudiar la superficie. Sobre ellos hablaremos detalladamente
a continuación:
El orbiter tenía 2,9 metros de altura y 6,7 metros de largo
entre sus dos paneles solares. Era equipado con una computadora
de vuelo responsable de procesar informaciones obtenidas del sensor
de Sol y estelar, empleados para navegación. La computadora
mandaba órdenes a los giroscopios del sistema de orientación
triaxial. Los paneles solares eran pequeños, de 1,25 x 2,1
metros, por motivo de la cercanía al Sol, lo que hacía
la captación de energía bien mayor que en una misión
a Marte. La exposición al Sol exigía un sistema de
refrigeración compuesto de un radiador y de un sistema de
caños que transportaba un líquido refrigerador de
la parte principal del orbiter hasta el interior del lander.
El sistema de propulsión era compuesto por motores KRD-425A,
también conocidos como 11D425, creados por Alexei Isaev's
del bureau KB KhIMMash en Podlipki. Los motores serían empleados
para correcciones de trayectoria y orbitar Venus. Fueron probados
en el Test Facility No. 103 del Centro NIIKhIMMash cerca de la ciudad
de Zagorsk.
Los instrumentos científicos del orbiter eran un sistema
de imágenes, un espectrómetro de imágenes ultravioleta
francés para estudiar las emisiones Lyman-Alpha en las cercanías
de Venus, un instrumento ultravioleta para estudiar las nubes, un
radiómetro infrarrojo, un magnetómetro, fotopolarímetro,
detector de iones y electrones, y por último un espectrómetro
óptico.
El Lander era cubierto por una esfera de 1 metro de diámetro,
especialmente creada para resistir a temperaturas de 10 mil grados
Celsius alcanzadas durante la entrada en la atmósfera venusina.
Antes de la entrada, el sistema de refrigeración mantenía
la temperatura del lander entre -8 a -10 C. La parte superior del
lander era semejante a un sombrero, y tenía esta forma para
frenar el descenso. El lander tenía baterías, equipos
de control de vuelo, sistema de refrigeración y varios instrumentos
científicos.
Para obtener imágenes de la superficie, el lander tenía
un sistema de imágenes panorámico compuesto de dos
cámaras instaladas simétricamente en góndolas
ubicadas 90 centímetros sobre la base del lander, con resolución
de 70 mil pixels y 500 líneas de 128 pixels cada una. Las
cámaras eran instaladas inclinadas, y a una distancia de
1 metro podía distinguir objetos del tamaño de 4 milímetros.
Las imágenes de 115 x 512 pixels eran escaneadas a la velocidad
de 3,5 segundos por línea. Las sondas lunares tenían
mejores resultados, pero esto se debía a la baja transferencia
de datos, de 256 bits por segundo
Entre otros instrumentos, tenía un termómetro, un
barómetro, un espectrómetro de masa para determinar
la concentración de moléculas en alturas entre 63
a 34 km, sensores para medir el nivel de aerosol en la atmósfera,
un espectrómetro gama multicanal para detectar elementos
radioactivos en la superficie, un densitómetro de radiación,
y acelerómetros para medir las fuerzas G durante el descenso.
El lander pesaba 1560 kg con el escudo térmico y 660 kg sin
él.
Para probar la secuencia de aterrizaje, varias versiones de prueba
fueron tiradas desde helicópteros y aviones.
La Venera 9 lanzada el 08 de junio de 1975, fue el primer objeto
humano en fotografiar la superficie de otro planeta.
Después de 236 días, Venera 9 llegó a Venus
el 22 de octubre del mismo año. Fue el primer satélite
venusino, en una órbita de 1510 x 111200 kms, con 48 h 18
m de duración. El lander ingresó con un ángulo
de 20,5° en la atmósfera, inicialmente a 10,7 kms por
segundo. Un paracaídas fue activado al llegar a 65 km de
altitud. Un sistema de 3 paracaídas, bien como la eyección
de la cubierta térmica fue hecho al llegar a 62 km.
Los paracaídas fueron eyectados al alcanzar 50 km, y la forma
de "sombrero" del lander fue responsable de frenar el
descenso, en una atmósfera cada vez más densa. La
velocidad del viento en las regiones más cercanas de la superficie
era bien menor que el las regiones más altas.
Un sistema inflable alrededor de la base del lander amortiguaba
el impacto con la superficie.
Dos minutos después del aterrizaje, las imágenes comenzaron
a ser obtenidas, pero la cubierta de una de las cámaras no
fue abierta, limitando el campo de visión a 180°. La
región de aterrizaje se llamaba Alpha Regio.
La pérdida de comunicación se atribuye no a la destrucción
de los sistemas internos por el calor, sino por el orbiter estar
fuera del campo de comunicación con el lander.
Las imágenes de Venera 9 muestran buena visibilidad, rocas
planas con hasta 10 metros de tamaño, poco polvo, y rocas
con tamaños medios de 50 a 70 cm con cantos redondeados,
que quizás puedan haber sufrido un lento proceso de erosión.
La temperatura era de 485° C y la presión de 90 atmósferas.
La cápsula de 660 kilos, demoró 75 minutos para tocar
tierra, en la latitud 30°N y longitud 293°. Funcionó
por apenas 53 minutos, pero mandó una imagen blanco y negra
del lugar de aterrizaje. La presión en el punto de descenso
era de más de 90 veces mayor que en la Tierra, al nivel del
mar.
Su hermana, la Venera 10, llegaría a la superficie el 25
de octubre, en la latitud 15°N, longitud 295°. El lugar
de aterrizaje era un poco peor, tenía presión de 92
veces el nivel del mar, y temperatura de 465 grados Celsius. De
la misma forma que la misión anterior, una de las cubiertas
de una de las cámaras panorámicas no se soltó.
El lugar de aterrizaje era un desierto plano ubicado a 2200 km del
punto de aterrizaje del Venera 9. La densidad del suelo era comparable
a rocas terrestres del tipo basáltico.
Los orbitadores Venera 9 y Venera 10 obtuvieron con su radar biestático
de 32 centímetros 55 imágenes de radar de 400 a 1200
km de longitud por 100 a 200 km de largo. La resolución variaba
de 80 a 100 km por píxel.
|
|
En 1978, otra dupla de Veneras fue rumbo al planeta,
pero no tomaron fotos de la superficie. La Venera 11, lanzada el 09
de septiembre de 1978, llegó al planeta en el día 27
de diciembre. Su orbiter se quedó en órbita solar. Fue
detectada 40 veces más argonio que en la Tierra.
La Venera 12
fue la primera a llevar experimentos internacionales. Estos experimentos
fueron para los estudios de los rayos gama de origen solar y galáctica,
y fueron hechos por científicos alemanes y franceses.
En 1981, otra dupla de Veneras sería lanzada, pero como novedad
tomarían las primeras fotos a color de la superficie. Venera
13 fue lanzada el 30 de octubre de 1981 y llegó a Venus el
01 de marzo del año siguiente. La Venera 14 llegaría
a Venus 4 días después, y además de las fotos
a color, haría los primeros análisis del suelo.
Las cápsulas aguantarían casi dos horas a los rigores
climáticos de Venus. La durabilidad era un problema muy grande,
visto que los equipamientos que la cápsula transportaba no
funcionaban en las condiciones climáticas venusinas, y debían
ser refrigerados. Cuando el sistema de refrigeración dejaba
de funcionar, los equipos se derretían y el contacto era perdido.
 |
|
 |
La superficie de Venus
vista por la Venera 13 |
| |
|
 |
La superficie de Venus
vista por la Venera 14 |
|
Las Venera 13 y Venera 14 obtuvieron las primeras imágenes
de alta resolución en color de la superficie de Venus. La transmisión
fue mejorada, permitiendo que cada línea de una imagen de 252
x 1042 pixels fuera transmitida cada 0,92 segundos.
Los rusos no se quedaron contentos sólo con fotos a color y
análisis del suelo. Querían saber más sobre nuestro
vecino, y las próximas misiones aumentarían mucho el
conocimiento sobre el planeta. |
 |
Lo
que no puede ser visto |
Las últimas sondas de la serie, la Venera 15 y la Venera 16,
fueron lanzadas respectivamente el 2 de junio y 7 de junio de 1983.
Llegaron a Venus en el comienzo de octubre del mismo año. Como
novedad, tenían un sistema de radar y un altímetro,
para mapear la superficie de Venus.
Como la pesada atmósfera venusina no permite ver el suelo,
el radar se hace necesario. Los rusos utilizaron radares por primera
vez en los 70, como parte de la serie de satélites militares
navales Okean.
El radar ya había sido utilizado en Venus por la sonda norteamericana
Pioneer Venus, en los años 70. Esta sonda había hecho
un mapa completo de radar del planeta, con resolución de 50
kilómetros. Pero estas Veneras fueron las primeras sondas en
emplear radares de apertura sintética en otro planeta.
La antena parabólica de 2,6 metros empleando un sistema de
telemetría de banda de 5 cm construido por OKB-MEI podía
transferir 100 kilobits/sec para la antena de 70 metros de diámetro
de Evpatoriia o para la antena de 64 metros de diámetro de
Bear Lakes.
Los instrumentos de estas Venera fueron el radar de apertura sintética
Polyus-V empleado para mapear la superficie, el altímetro radar
Omega, el espectrómetro infrarrojo Fourier, 6 sensores y detectores
de rayos cósmicos, y por fin detectores de plasma solar.
El espectrómetro Fourier fue creado por V.I. Moroz. Los experimentos
de rayos cósmicos y del viento solar eran creados por el Instituto
de Física Nuclear de la Universidad de Moscú, y eran
incluidos en todas las naves soviéticas desde la Venera 1.
Durante ocho meses, las Venera hicieron un mapa de radar de la superficie,
con resolución de 1 a 2 kilómetros. El radar era un
sistema de observación lateral, que operaba en el largo de
onda de 8 centímetros. La antena tenía el tamaño
de 6 x 1,4 metros.
Era posible obtener una imagen de radar por órbita, que mostraba
una área de 120 x 7500 kilómetros, que demoraba 16 minutos
para ser diseñada. El radar era utilizado en simultáneo
con un radio altímetro. Por día, la cantidad de datos
transmitidos a Tierra era de 8,1 megabytes, entre datos del radar,
del altímetro y del espectrómetro infrarrojo
Vamos a conocer con más detalles como se hacía un mapa
de radar de Venus.
El radar iluminaba por microondas durante 3,9 milisegundos un punto
de la superficie. El pulso era modulado en 20 ciclos de 127 fases,
y al ser recibido de vuelta, era almacenado en un secuencia numérica
de 2540 números complexos (siendo 4 bits reales y 4 bits imaginarios).
Esto era repetido a cada 0,3 segundos, los datos almacenados en la
memoria RAM y grabados en 2 grabadores de cintas onboard alternados.
En la Tierra, los datos eran analizados por computador, y la señal
era separada por filtros digitales de eventuales atrasos en la recepción.
La región mapeada era dividida en 127 fajas. Eran retirados
distorsiones causadas por el movimiento de la nave alrededor de Venus,
y al final, se obtenía con los datos una imagen de 31 por 127
pixels; 3200 imágenes de radar como éstas eran combinadas
en una tira de 195 × 10000 pixels, donde entre 6 a 14 imágenes
podían sobreponer cada elemento de la superficie. El procesamiento
de estos datos era hecho por el Instituto Rzhiga empleando un par
de mini computadoras SM-4 y un especial Fourier Transform Processor
(SPF-SM) de 20-mips, creado por el Instituto de Control Electrónico
de Computadoras liderado por Iu.N. Alexandrov.
Cada una de estas tiras era unida en mosaicos que formaron un mapa
de parte de la región norte de Venus. Un catálogo de
27 mosaicos fue montado, cada uno con 4000 x 5000 pixels, empleando
proyección Lambert-Gauss.
|
|
 |
Venera 15: Imagen de
radar de Venus
(región norte) |
|
Las sondas estaban en una órbita polar de 24
horas, a cerca de 1000 kilómetros de altitud del polo norte.
La área mapeada fue la región norte, del polo hasta
la latitud 30°N. Los soviéticos no tenían una red
como la Deep Space de los EE.UU. para mantener comunicación
24 horas con sus naves, entonces la órbita era sincronizada
para mantener contacto con el radiotelescopio de Evpatoriia, en Crimea.
Muchas correcciones de órbita fueron hechas para mantener la
forma de la órbita.
|
|
 |
Sistemas de antenas
en la estación Evpatoriia |
| |
 |
 |
Sala de cómputos
empleada para el procesamiento
de datos de radar de las Venera. |
|
Se alternaba entre el altímetro y el radar a
cada 0,3 segundos. El altímetro era compuesto de una antena
parabólica de 1 metro de diámetro, un oscilador principal
y un modulador de fase. Las mediciones del altímetro eran hechas
cada 2,5 kilómetros, con una resolución vertical de
230 metros. Fueron obtenidas 415 mil lecturas del altímetro.
La calidad de los datos obtenidos era excepcional.
En Internet, se cuenta que fueron construidas las Venera 17 y 18,
pero no fueron lanzadas. Se cuenta también que las dos fueron
vendidas en los años 90 por apenas 3 millones de dólares...
Pero, las últimas naves soviéticas en visitar Venus
no fueron las Venera, sino las sondas Vega. Y ellas no se quedarían
contentas sólo con visitar Venus. |
| |
|
|