苏联对金星探测堪比美国登月
毕竟,20世纪俄罗斯还是苏联的时候,其探测金星的次数远远高于美国。而从上世纪九十年代开始,尤其是进入21世纪以来,美俄两国似乎对探测金星都不再感兴趣了。
时至今日,欧盟和日本,倒是在近年来推动过一系列关于金星的探测。
然而金星既不同于火星,更不同于月球,它的探测难度在整个太阳系中目前来看是最高的。可即便如此,多年来人类依旧孜孜不倦地想“窥探”金星。这背后究竟有着怎样的缘由呢?
(水手10号探测器拍摄的金星全貌)
金星的探测难度有多大?
东出为太白,西升为长庚。每个中国人在夏日傍晚或者冬日的早晨,于晴朗的夜空中肯定都见过那颗最亮的星星。它就是金星,一直被人类“一厢情愿”的认为是自己的姊妹或者兄弟。
人类虽然一直想接近它,可这位兄弟却似乎并不领情。让我们把时间拉回到1967年,苏联的“金星4号”探测器,历经千辛万苦后终于接近了金星的大气层。
扑面而来的是浓稠的二氧化碳,此时人类还不能确切的知道,这层有毒大气层的厚度究竟是多少。至于被有毒气体包裹的金星真正的表面,在此之前人类都还没有见过。
随着探测器不断绕着金星飞掠,大气摩擦使得空中闪电频发,明灭之间的亮光,还没来得及穿透云层,就被另一股厚实的云层包裹了。大气层能见度之低,使得人类根本没有预料到。
(金星炽热的大气层几乎能融化一切)
此前在探测器成功接近金星之前,人类曾利用雷达的回波试图接近金星,当时探测到的数据,和探测器接近后发现的情况完全不一样。后来经过测算,金星的大气层要比地球的大气层浓密至少百倍,实际数据可能比这个还要大。
而且越接近金星地表,气压增强的同时,有毒的硫酸云层也越来越厚实。直到穿过这些云层人类才明白,原来金星的地表类似于一个炽热的火球。到处都是火山,而且还不断喷发,光是地表的温度就能达到480度以上。
如此之高的温度不要说人类靠近,就是用最坚固材料制作的探测器,也能给你完全烤化。事实上,20世纪60年代,苏联和美国发射的很多探测器,都是被高温“烤死”的——即便使用了耐高温的材料,探测器内部的精密仪器也承受不住。
(从地球上看到的金星)
这还不算完,由于到处都是火山喷发,大气的对流相当厉害,以至于越接近金星的地表,越是能感受到肆虐的狂风,人类勉强测算的数据显示,其风力比地球上最狂暴的台风还要剧烈6倍。
如此一来,那些探测器的命运,要么会被高温烧死,要么就会被狂风撕成碎片。总之想要一睹金星的真容,在20世纪的系列探测活动中确实很难。
即便如此,苏联在当时也一直没有放弃。
金星又叫“俄罗斯行星”
1967年,苏联发射的探测器虽然叫“4号”,可在此之前苏联已先后发射了11枚探测器。而且无一例外,前11次的发射都以失败告终。
(苏联的探测器)
第一次发射是在1961年,探测器被命名为“金星1A号”,但这枚探测器运气不好,运载它的“闪电”火箭还未脱离近地轨道就失败了,所以此次失利属于发射失败。
时隔8天后,第二枚火箭终于带着“金星1号”成功升空,此后探测器顺利飞往金星。然而在距离金星不到10万公里的位置上,探测器突然跟地面失去了联系。于是第二次发射依旧以失败告终,“金星1号”后来怎么样了,地球上的人都不知道。
连续两次失败,并没有浇灭苏联人探测金星的信心。在1962年的8月到9月间,苏联又连续进行了三次发射。之所以一年内发射次数这么多,还是因为发射都失败了。
但老毛子就是老毛子,个性上越挫越勇,1964年又先后进行了三次发射。虽然又是失败,不过有一枚探测器还是跟金星近距离擦肩而过了。
(金星7号)
苏联的雄心壮志被激发,于是在1965年的一个月内,又是接连三次发射。此次发射中,第一枚探测器终于第一次近距离接近了金星的大气层,但因为故障通信中断,没有传送回来任何数据。第二枚发射探测器,同样也是在后来进入金星的大气层后,与地球失去了联系。
这之后,苏联沉寂了两年,并于1967年6月发射了“金星4号”。经过多次的失败后,这一次的探测器终于成功绕金星飞行,并且在之后传送回来了大气层的数据。
苏联这期间发射的一系列飞行器,类型上都有不同,有的绕行飞掠,有的则是着陆器。除了那些因火箭失利导致的发射失败,其余接近了金星的探测器,其失败的原因,多数都是被金星恶劣的环境摧毁的。
所以,虽然失败了这么多次,但也为后来的继续探测积累了大量的经验。自从1967年成功之后,苏联就像开了挂一样,此后多年依旧执着的对金星进行着探测。
(金星13号)
到1970年,苏联发射的“金星7号”终于在金星地表着陆,这也是人类第一次在另外一个陌生的行星上成功软着陆。因为此次传送的数据有限,这次探测任务被定义为部分成功。
两年之后的1972年,苏联发射的“金星8号”终于成功登陆金星。从那之后一直到八十年代,苏联发射的探测器除了一次失败,其余都是成功的。1984年的发射,是苏联最后一次探测金星的成功发射。
从1962年到1984年,为了探测金星,苏联先后一共进行了29次的发射。基本上前期以失败居多,后期因为积累了经验,才能做到每次发射都成功。
值得一提的是,由于地球到金星之间的距离较远,每次从发射到接近金星大气层,至少需要4到5个月左右。此外相比于美国,苏联的金星探测活动比之整整多了18次。
正因为如此,外界才将金星戏称为“俄罗斯行星”。美国因为有苏联在前面“扫雷”(积累经验),所以在其不多的探测中才能以成功居多。
其他探测金星的情况
美国第一次发射探测器是在1962年,探测器“水手1号”未能进入金星轨道。第二次发射也就是水手2号,成功飞越了金星。
探测器在距离金星3500公里处飞过,金星的大气温度被测量,近距离的照片也被拍摄到,这也是人类第一个成功探测金星的探测器。此后,美国发射的探测器都是以飞掠为主而非着陆。
随着探测次数的增多,金星的大气层、磁场等逐渐被人类所了解。美国七十年代发射的“先驱者号”,成功进入金星轨道并连续观测了244天,这期间探测器还对金星的地表地形进行了一定数量的测绘。
由于苏联的探测器率先成功着陆,所以探测金星地表的数据较多。探测器拍摄到了金星地表的图像,还采集到了岩石的样本。从土壤到地表温度再到大气压强,相关数据为后续探测积累了大量经验。
无论是苏联还是美国,随着探测金星活动的深入,都知道要想直面金星恶劣的环境,探测器必须得坚固才行。数据显示,金星表层二氧化碳的大气压强,加起来相当于往深海下潜一公里,强度可以将一艘潜艇轻松摧毁。
除此之外,金星地表有毒有害的环境,对探测器的着陆是最大的威胁。苏联在1982年成功登陆的探测器,在恶劣的环境下生存了127分钟,这一时长创造了当时的记录。
未来探测金星需要更坚固的材料
时至今日,对于金星的探测科学家更为关注探测器的材料。
由于金星上的高温,所有的零部件尤其是电子设备,必须得耐高温。科学家研究的思路有两种,要么是找到耐高温的材料,要么是找到能给探测器降温的办法。
此外,由于金星被厚厚的大气层所包裹,地表基本上见不到太阳,探测器最为倚重的太阳能电池就无法工作。在这种情况下,找到足够的动能延长探测时间也很关键。
2014年以来,美国航天局一直在考虑使用碳化硅作为电子设备的材料。因为碳化硅耐高温,可以尽可能延长运行时间。但碳化硅也有明显的缺点,制成电子芯片后运算能力很弱,只相当于上世纪60年代计算机的运算水平。
不过科学家认为,只要能延长探测时长,运算能力弱并不是最大的问题和障碍。
在动力方面,有的科学家提出了使用斯特灵发动机系统的构想。这种发动机系统的优点是不限制能源的形态,液态和气态甚至固体能源都行,而且在运行的时候不会受到气压的影响。
但它的缺点也很明显,热损量大且体积也不小。根据目前的测算,未来若是使用该系统作为动力,50公斤的重量,只能维持探测器在金星地表工作两天。
(斯特灵发动机模型)
看来,不管是材料还是动力,目前都还没有十分完美的解决方案。可能有些大众就不明白了,费这么大的力气,为何非要去了解金星呢?
探索金星能理解地球是如何演化的
人类之所以把金星看作姐妹或者兄弟,就是因为它的大小、质量、体积以及与太阳的距离都很相似。比如金星的直径为12092公里,直比地球的少了650公里。
如此相似的形态,然而金星却跟地球完全不同。除了恶劣的环境之外,它的自转正好和地球是反方向的。而且自转的时间比绕着太阳公转的时间还要长,换算成地球的时间,金星自转一圈需要243天,这就是说,在金星上呆上一天比呆一年的时间还长。
正因为如此巨大的差异,长期以来才一直困扰着行星科学家们。在科学家看来,只有通过持续不断的探测,才能揭开金星神秘的面纱。也才能了解到,类地行星像金星这样的状态,究竟是常态还是例外。这有助于人类更深的理解宇宙和太阳系生成的秘密。
截止到目前,依旧在金星轨道运行的探测器,是日本在2010年发射的“拂晓号”。此外,包括美国、欧洲航天局以及俄罗斯在内,下一步的金星探测计划有的已提上日程,有的已在推进。其中大部分的探测计划为美国航天局开发,相关的计划已排到了2039年。
就在9月底,印度的月球探测器成功着陆后,其又雄心勃勃的表示,未来印度的探测目标是金星,相关的部署已经展开。印度的这番表态肯定会刺激到俄罗斯。就在2021年底,俄罗斯国家航天局曾表示,他们必须在2030年前再次重返金星,否则就等同于不再是航天俱乐部的成员了。
毕竟,20世纪俄罗斯还是苏联的时候,其探测金星的次数远远高于美国。
而从上世纪九十年代开始,尤其是进入21世纪以来,美俄两国似乎对探测金星都不再感兴趣了。
时至今日,欧盟和日本,倒是在近年来推动过一系列关于金星的探测。
然而金星既不同于火星,更不同于月球,它的探测难度在整个太阳系中目前来看是最高的。
可即便如此,多年来人类依旧孜孜不倦地想“窥探”金星。
这背后究竟有着怎样的缘由呢?(水手10号探测器拍摄的金星全貌)金星的探测难度有多大?东出为太白,西升为长庚。
每个中国人在夏日傍晚或者冬日的早晨,于晴朗的夜空中肯定都见过那颗最亮的星星。
它就是金星,一直被人类“一厢情愿”的认为是自己的姊妹或者兄弟。
人类虽然一直想接近它,可这位兄弟却似乎并不领情。
让我们把时间拉回到1967年,苏联的“金星4号”探测器,历经千辛万苦后终于接近了金星的大气层。
扑面而来的是浓稠的二氧化碳,此时人类还不能确切的知道,这层有毒大气层的厚度究竟是多少。
至于被有毒气体包裹的金星真正的表面,在此之前人类都还没有见过。
随着探测器不断绕着金星飞掠,大气摩擦使得空中闪电频发,明灭之间的亮光,还没来得及穿透云层,就被另一股厚实的云层包裹了。
大气层能见度之低,使得人类根本没有预料到。
(金星炽热的大气层几乎能融化一切)此前在探测器成功接近金星之前,人类曾利用雷达的回波试图接近金星,当时探测到的数据,和探测器接近后发现的情况完全不一样。
后来经过测算,金星的大气层要比地球的大气层浓密至少百倍,实际数据可能比这个还要大。
而且越接近金星地表,气压增强的同时,有毒的硫酸云层也越来越厚实。
直到穿过这些云层人类才明白,原来金星的地表类似于一个炽热的火球。
到处都是火山,而且还不断喷发,光是地表的温度就能达到480度以上。
如此之高的温度不要说人类靠近,就是用最坚固材料制作的探测器,也能给你完全烤化。
事实上,20世纪60年代,苏联和美国发射的很多探测器,都是被高温“烤死”的——即便使用了耐高温的材料,探测器内部的精密仪器也承受不住。
(从地球上看到的金星)这还不算完,由于到处都是火山喷发,大气的对流相当厉害,以至于越接近金星的地表,越是能感受到肆虐的狂风,人类勉强测算的数据显示,其风力比地球上最狂暴的台风还要剧烈6倍。
如此一来,那些探测器的命运,要么会被高温烧死,要么就会被狂风撕成碎片。
总之想要一睹金星的真容,在20世纪的系列探测活动中确实很难。
即便如此,苏联在当时也一直没有放弃。
金星又叫“俄罗斯行星”1967年,苏联发射的探测器虽然叫“4号”,可在此之前苏联已先后发射了11枚探测器。
而且无一例外,前11次的发射都以失败告终。
(苏联的探测器)第一次发射是在1961年,探测器被命名为“金星1A号”,但这枚探测器运气不好,运载它的“闪电”火箭还未脱离近地轨道就失败了,所以此次失利属于发射失败。
时隔8天后,第二枚火箭终于带着“金星1号”成功升空,此后探测器顺利飞往金星。
然而在距离金星不到10万公里的位置上,探测器突然跟地面失去了联系。
于是第二次发射依旧以失败告终,“金星1号”后来怎么样了,地球上的人都不知道。
连续两次失败,并没有浇灭苏联人探测金星的信心。
在1962年的8月到9月间,苏联又连续进行了三次发射。
之所以一年内发射次数这么多,还是因为发射都失败了。
但老毛子就是老毛子,个性上越挫越勇,1964年又先后进行了三次发射。
虽然又是失败,不过有一枚探测器还是跟金星近距离擦肩而过了。
(金星7号)苏联的雄心壮志被激发,于是在1965年的一个月内,又是接连三次发射。
此次发射中,第一枚探测器终于第一次近距离接近了金星的大气层,但因为故障通信中断,没有传送回来任何数据。
第二枚发射探测器,同样也是在后来进入金星的大气层后,与地球失去了联系。
这之后,苏联沉寂了两年,并于1967年6月发射了“金星4号”。
经过多次的失败后,这一次的探测器终于成功绕金星飞行,并且在之后传送回来了大气层的数据。
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