Según Wikipedia , las ventanas de lanzamiento a Venus ocurren cada 19 meses. En algunos casos, se lanzaron varias sondas exitosas con el mismo diseño al mismo tiempo, así que las agruparé (los soviéticos lanzaron dos misiones similares/idénticas por ventana de lanzamiento que en realidad usaron para garantizar el éxito de la misión a través de la redundancia). Etiquetaré cada misión con el año de lanzamiento.

Las declaraciones sin anotaciones provienen del enlace en el título de la sección, las referencias utilizadas para más de una sonda estarán al final. Mi fuente principal es este sitio de Don Mitchell, las páginas individuales se mencionan a continuación y su sitio incluye una página de bibliografía. Estoy extrayendo principalmente los comentarios relacionados con el enfriamiento y la duración de la misión, hay mucha más información disponible allí.

Venera 7 (1970)

El objetivo principal de esta sonda era sobrevivir en la superficie (soportar una mayor presión, temperatura y el impacto del aterrizaje) ⁴ : los intentos anteriores habían sido aplastados por la presión atmosférica antes de llegar allí. Con este fin, el recipiente a presión se diseñó para resistir 180 atmósferas o presión (muy sobreconstruido, tenía poco espacio para la carga útil científica) y el paracaídas se rizó para descender rápidamente (se suponía que se abriría por completo cuando el calor derritiera el cable de arrecife).

La única mención que puedo encontrar de enfriamiento es que el autobús de la nave espacial enfrió la cápsula de descenso a -8 ° C antes de la separación. Considero que la falta de espacio para la carga útil y el perfil de descenso rápido significan que estaban tratando de tocar el suelo antes de que el recipiente a presión sellado se calentara demasiado.

Se extendió la antena de la cápsula y comenzó el retorno de las señales. Seis minutos más tarde, el paracaídas se rompió y luego colapsó, dejando que la sonda cayera hacia la superficie durante otros 29 minutos. La sonda impactó en la superficie de Venus a las 05:34:10 UT a unos 17 metros/seg y las señales se debilitaron, alcanzaron su máxima intensidad durante aproximadamente un segundo y luego aparentemente cesaron. El análisis posterior de las señales de radio registradas reveló que la sonda había sobrevivido al impacto y continuó transmitiendo una señal débil durante otros 23 minutos.

Curiosamente, "el hecho de que la cápsula sobrevivió al impacto a 17 m/s se usó para estimar la resistencia del suelo".

Teniendo en cuenta las condiciones de aterrizaje, no estoy seguro de cuánto se puede leer en el tiempo de supervivencia en términos de resistencia al medio ambiente/temperatura. Habiendo sobrevivido a la superficie con la capacidad de informar la temperatura, el diseño de las sondas posteriores podría refinarse en lugar de construirse demasiado.

Venera 8 (1972)

Esta vez enfriaron la cápsula de descenso a -15°C y solo la diseñaron para 105 atmósferas de presión ² .

Plumbing the Atmosphere of Venus (nota al pie de página ¹ y enlace del título de esta sección) tiene un diagrama excelente para esta sonda:

• 5. intercambiador de calor
• 6. acumulador de calor
• 7. aislamiento térmico interior
• 9. acumulador de calor
• 11. aislamiento térmico exterior
• 15. ventilador de circulacion
• 16. conducto de enfriamiento del bus

(otros números enumerados en la fuente vinculada en notas al pie)

También:

Una nueva idea, para la protección térmica adicional, fue la adición de material de cambio de fase. El trihidrato de nitrato de litio funde a 30°C, absorbiendo una gran cantidad de calor, debido a su alto calor latente de fusión. Además de los grandes "acumuladores de calor" de este material en la cápsula, los sensores que se extendían hacia el exterior estaban revestidos con él. Se desarrolló un aislamiento de un material compuesto de nido de abeja, para aislar bajo altas presiones y temperaturas.

Venera 9 y 10 (1975)

(lanzado con 6 días de diferencia, mismos instrumentos/experimentos)

Este fue un rediseño completo basado en las lecciones aprendidas de Venera 7 y 8.

El núcleo del vehículo de descenso era un casco esférico de titanio de unos 80 cm de diámetro. Estaba formada por varias secciones, atornilladas y selladas con juntas de alambre de oro. Estaba cubierto con una capa de aislamiento térmico de 12 cm (un material compuesto de nido de abeja) y una fina capa exterior de titanio. El casco de presión estaba revestido por dentro con aislamiento, posiblemente capas de fibra de vidrio y láminas de metal. Un gran acumulador térmico de trihidrato de nitrato de litio y un ventilador de circulación distribuían y absorbían el exceso de calor.

y

Se enfrió a -10°C antes de separarse del autobús, y la temperatura interior subió a 60°C después de una hora en la superficie. La vida útil de la misión estuvo limitada por la pérdida de contacto por radio, no por falla térmica.

El orbitador estaba en una órbita excéntrica que permanecería sobre el lugar de aterrizaje durante un largo período de tiempo, pero tanto para el Venera-9 como para el Venera-10, el flujo de datos terminó cuando el alcance del orbitador era demasiado grande para que el transmisor de la sonda lo alcanzara. .

Venera 11 y 12 (1978)

(lanzado con 5 días de diferencia, mismos instrumentos)

La única referencia sobre la gestión de la temperatura es:

El aislamiento exterior constaba de dos materiales: KG-25, una espuma de poliuretano de alta temperatura, y PTKV-260, un escudo térmico de alta temperatura de composición desconocida (probablemente un material compuesto de panal).

Aparentemente, el sistema funcionó tan bien como el Venera 9 y 10 porque la transmisión se perdió nuevamente debido al alcance de la radio:

Venera-11 aterrizó en 14° S 299° E. Las condiciones allí eran 92,6 atmósferas de presión y una temperatura de 452° C (846° F). Permaneció en contacto por radio durante 95 minutos, hasta que el autobús salió del alcance. Venera-12 aterrizó a unos 850 km de allí, a 7° S 294°, encontrando 93,6 atm y 468° C. Transmitió datos a la Tierra durante 110 minutos.

Venera 13 y 14 (1981)

(lanzado con 5 días de diferencia, embarcación idéntica ³ )

Para estas sondas, en parte estaban construyendo la carga útil científica para resistir las condiciones sin tener que estar dentro del casco de presión enfriado:

En ese momento, los ingenieros soviéticos habían desarrollado nuevos materiales y componentes electrónicos resistentes al calor que eran cómodos en este entorno de trabajo. Los lubricantes exóticos, a base de bisulfuro de molibdeno y escamas de metal microscópicas, fueron diseñados para funcionar a altas presiones y temperaturas de hasta 1000 °C.

Similar a Venera 11 y 12, el autobús de la nave espacial voló por Venus en lugar de entrar en órbita. No puedo encontrar nada que indique explícitamente por qué terminaron las misiones (aunque Wikipedia afirma que la vida útil del diseño fue de solo 32 minutos), pero supongo que una vez más fue una pérdida de señal debido al alcance, no a una falla del equipo.

Conclusiones

Después de los primeros intentos, las sondas se construyeron para resistir las condiciones de temperatura y presión de Venus mientras los parámetros orbitales del autobús de la nave espacial lo mantuvieran dentro del alcance del módulo de descenso en la superficie. Especialmente teniendo en cuenta que varias de las sondas eran pares idénticos, la tendencia de aumentar la duración de la misión parece ser una coincidencia o cambios intencionales en la forma en que se alinearon la órbita de descenso y del bus/sobrevuelo, no relacionados con el aumento de la tolerancia térmica.

Referencias (no ya vinculadas):

1. Sondeando la atmósfera de Venus
2. Venera 8, solarsystem.nasa.gov
3. Venera 14, Wikipedia
4. Venera 7, nasa.gov