L'enfer à la surface de Vénus (Illustration dans le titre de l'article, sans signature). Graphiques de la NASA

L’enfer à la surface de Vénus. Graphiques de la NASA

⇡ # L’étoile du matin à l’honneur

Il se trouve que l’ Union soviétique , dans l’étude des planètes avec des engins spatiaux, a été le meilleur succès dans les missions d’automates vers la Lune et Vénus. Cela était en partie dû au fait que l’équipement domestique ne disposait pas d’une ressource importante. Cela limitait naturellement les intérêts de nos scientifiques aux corps célestes qui pouvaient être atteints rapidement – la Lune, Vénus et Mars. Avec Mars, ça n’a pas marché, mais les victoires des sondes lunaires et vénusiennes ont donné de nombreuses priorités mondiales.

Comme toute astronautique pratique, les vols vers les planètes du système solaire ont été lancés en URSS par des stations interplanétaires automatiques créées au Bureau de conception expérimentale n ° 1 (OKB-1) sous la direction de S. P. Korolev. Les lancements ont été effectués à l’aide d’un lanceur Molniya à quatre étages de diverses modifications, qui comprenait le propulseur Blok L (quatrième étage). Contrairement aux premières stations lunaires, qui pouvaient voler assez souvent, les véhicules vers les planètes devaient être lancés pendant les périodes de localisation optimale de la Terre, du Soleil et de la cible céleste.

Les lancements de stations interplanétaires automatiques ont été effectués à l'aide de lanceurs Molniya à quatre étages. Photo de Roskosmos

Les lancements de stations interplanétaires automatiques ont été effectués à l’aide de lanceurs Molniya à quatre étages. Photo de Roskosmos

Les deux premières sondes – série 1BA – lancées vers Vénus en février 1961. L’un, en raison de la défaillance de l’étage supérieur, est resté sur une orbite intermédiaire proche de la Terre, le second a pu voler vers la cible et a été nommé Venera-1. L’appareil, qui après deux semaines a cessé de répondre aux signaux de la Terre, a pu passer à quelque 100 000 km de notre voisin spatial.

En 1962-1965, des stations automatiques plus avancées ont été lancées dans la même direction – trois sondes de la série 2MB et six de la série 3MB. En raison de pannes de lanceurs et d’étages supérieurs, seules trois tentatives peuvent être considérées comme réussies – Zond-1 a dépassé 110 000 km de la cible, Venera-2 a réduit l’échec à 24 000 km et Venera-3 a finalement frappé, s’écrasant sur le atmosphère de l’Étoile du Matin.

Depuis que OKB-1 est passé à la mise en œuvre d’une tâche extrêmement difficile liée à la préparation d’une expédition lunaire habitée, en avril 1965, la création d’appareils automatiques pour l’étude des corps célestes a été transférée à l’usine de construction de machines (MZ) nommée d’après S. A. Lavochkine. Des spécialistes sous la direction de G. N. Babakin ont modifié le système de contrôle thermique de l’unité migratoire (orbitale) et ont complètement repensé le véhicule de descente de la station de la série 3MB.

Le dispositif de stations automatiques de type 3MB pour un vol vers Vénus

Le dispositif de stations automatiques de type 3MB pour un vol vers Vénus

En juin 1967, l’ URSS lance deux stations vers son voisin céleste. L’un est resté en orbite proche de la Terre, appelé Kosmos-167, le second est allé vers la cible, devenant Venera-4 et en octobre de la même année a pu diffuser des informations sur l’atmosphère vénusienne pendant environ une heure et demie, descendant en sous parachute.

Il n’a pas été possible d’atteindre la surface, les développeurs ont mal calculé : sur la base de données indirectes, ils ont mis une double marge de sécurité dans le véhicule de descente, en le calculant pour une pression de 20 atmosphères. Leur modèle théorique de l’atmosphère donnait une estimation de 10 atmosphères « au niveau de la mer ». Mais le « voile » de gaz brutal a écrasé l’obus à une altitude de 26 km de la surface.

Les conditions sur la planète se sont avérées beaucoup plus hostiles que les scientifiques et ingénieurs soviétiques ne l’avaient imaginé. Cependant, Venera-4 a permis de construire un nouveau modèle de l’atmosphère, selon lequel la pression à la surface pourrait atteindre 150 atmosphères et la température +540 ℃.

Hélas, ils n’eurent pas le temps de prendre en compte ces résultats par la fenêtre astronomique suivante : Venera-5 et Venera-6 s’envolèrent en mai 1969, sciemment vouées à la mort. Mais un système de parachute amélioré leur a permis de pénétrer plus profondément (jusqu’à environ 12 km de la surface) dans l’épaisseur de l’enveloppe gazeuse et d’obtenir de nouvelles données scientifiques sur les conditions atmosphériques.

Descente de la station

Descente de la station « Venera-5 » dans l’ambiance. Tiré de l’Annuaire de la Grande Encyclopédie soviétique

En préparation de la prochaine mission, les ingénieurs du ministère de la Santé de Lavochkin ont créé une conception de véhicule de descente encore plus robuste capable de résister à une pression de 180 atmosphères et à des températures allant jusqu’à +540 ° C pendant 90 minutes.

Venera 7, lancée en août 1970, est devenue la première sonde au monde à atterrir sur une autre planète, passant 33 minutes dans l’atmosphère et 20 minutes à la surface, et transmettant une grande quantité de données à la Terre. Il s’est avéré que l’étreinte de la coquille gazeuse de l’étoile du matin est légèrement plus froide que prévu avant ce vol : la température « au niveau de la mer » variait de 455 à 475℃, et la pression était de 80 à 100 atmosphères.

La réduction des exigences de résistance a permis d’alléger le véhicule de descente d’environ 40 kg et d’installer des instruments supplémentaires sur la station. L’ensemble de l’équipement scientifique se composait de six instruments. Sur le bloc orbital se trouvait un détecteur de rayons cosmiques et sur le véhicule de descente – un dispositif de fixation de la température et de la pression, des photomètres qui mesurent l’éclairage dans l’atmosphère et à la surface, un spectromètre gamma qui détecte les éléments radioactifs dans le sol, un ammoniac atmosphérique analyseur et un accéléromètre. Un certain nombre de mesures (par exemple, la vitesse du vent) ont été effectuées par un radioaltimètre embarqué.

L'allègement du corps du véhicule de descente de la station a permis d'installer des instruments scientifiques supplémentaires. Un plan du film

L’allègement du corps du véhicule de descente de la station a permis d’installer des instruments scientifiques supplémentaires. Une image du film « Stations interplanétaires automatiques « Venera-7 » et « Venera-8 », déclassifiée par la State Corporation « Roscosmos »

Les précédentes tentatives d’atterrissage ont été faites lors d’une nuit vénusienne alors que la Terre était haute dans le ciel. Maintenant, lors du lancement de deux stations, ils ont essayé d’atterrir des deux côtés du terminateur du matin, lorsque la Terre était plus basse à l’horizon.

Les tâches scientifiques comprenaient la détermination des caractéristiques physicochimiques de l’atmosphère, la mesure de l’éclairement et la collecte de données sur la nature et la structure de la couche superficielle du sol. A l’approche, il était censé étudier le niveau de rayonnement, la densité d’hydrogène et de deutérium dans l’espace quasi-planétaire et dans les couches supérieures de l’atmosphère de l’Étoile du Matin.

Au cours de la fenêtre de lancement en mars 1972, deux sondes se sont rendues sur Vénus, avec l’indice d’usine 3B n° 670 et 3B n° 671.

Le premier lancé le 27 mars 1972, est entré dans une orbite intermédiaire, et après le fonctionnement normal de l’étage supérieur est allé à la cible. Le vol a duré 117 jours, et le 22 juillet, la station, baptisée Venera-8, a atteint son objectif : le véhicule de descente a effectué une descente dans l’atmosphère, effectué un atterrissage en douceur sur la partie illuminée de la planète, non loin du matin terminateur, et a travaillé sur la surface pendant un temps record – jusqu’à 55 minutes.

Le véhicule de descente Venera-8 a effectué un atterrissage en douceur et a travaillé à la surface de la planète pendant 55 minutes. Tiré de l'Annuaire de la Grande Encyclopédie soviétique

Le véhicule de descente Venera-8 a effectué un atterrissage en douceur et a travaillé à la surface de la planète pendant 55 minutes. Tiré de l’Annuaire de la Grande Encyclopédie soviétique

Venera-8 a terminé le programme de vol dans son intégralité – peut-être pour la première fois lors de la recherche soviétique du Morning Star. Les scientifiques ont obtenu de nouvelles données sur la composition de l’atmosphère et de la couche nuageuse (une suspension de microgouttelettes d’acide sulfurique dans cette dernière expliquait l’albédo anormalement élevé de la planète), sur la structure et la composition chimique du sol (il s’est avéré meuble au niveau site d’atterrissage, mais ressemblait à des granites terrestres dans leur composition). Des vents latitudinaux soufflant dans le sens de la rotation de la planète ont été révélés. La transparence de l’atmosphère sous la limite de la couche nuageuse a peu changé. Dans la zone d’atterrissage, l’éclairement correspondait au crépuscule de la terre par temps nuageux, et à mesure que nous nous approchions du midi vénusien, il augmentait de cinq à six fois.

⇡ # programme Shard of the Venus

Comme mentionné ci-dessus, la plupart des véhicules interplanétaires soviétiques ont généralement été lancés par paires, avec une différence de plusieurs jours. Dans des conditions où la fiabilité des systèmes embarqués des sondes laissait beaucoup à désirer, et où le lanceur et l’étage supérieur tombaient en panne dans près de la moitié des lancements, une telle décision n’était pas superflue. Seuls deux « jumeaux » et de toutes les stations des premières générations envoyées à l’Étoile du Matin – Venera-5 et Venera-6 – ont réussi à quitter ensemble la sphère d’action terrestre et à atteindre Vénus. Les doublures des autres ont été perdues.

La zone de chute du module de descente Venera-8 selon les données du dispositif radar américain Magellan. Photo de la NASA

La zone de chute du module de descente Venera-8 selon les données du dispositif radar américain Magellan. Photo de la NASA

Comme nous nous en souvenons, Venera-8 avait également une doublure – l’objet 3B n ° 671, lancé le 31 mars 1972. Il est entré dans une orbite de référence basse et a allumé l’étage supérieur pour envoyer l’objet vers Vénus. Le moteur a démarré, mais en raison d’une erreur de minuterie, il a fonctionné pendant 125 secondes au lieu des 243 requises. Un changement de vitesse de seulement 1,5 km / s au lieu de la valeur souhaitée de 3,4 km / s a conduit au fait que le vaisseau spatial est entré dans un orbite elliptique avec une hauteur de périgée de 205 km, une apogée de 9805 km et une inclinaison de 52,2°. La station a été désignée dans la presse ouverte par le satellite Kosmos-482.

L’apogée élevée a empêché l’objet de s’enfouir dans l’atmosphère terrestre et de s’éteindre rapidement. L’orbite elliptique s’est progressivement tordue en spirale, le périgée et l’apogée ont diminué de manière inégale (le second est beaucoup plus rapide que le premier), mais le satellite a tourné autour de la Terre. Il tourne toujours : l’entrée dans l’atmosphère est prévue dans la période de 2022 à 2025. La présence même de l’appareil et son comportement étrange ont attiré l’attention de la communauté mondiale des astronomes amateurs.

Des documents récemment déclassifiés par Roscosmos montrent que le remplaçant ne se transformera pas en de simples débris orbitaux. Étant donné que la ressource de la station 3MB a été calculée pour environ six mois, il a été décidé de l’utiliser pour étudier les ceintures de rayonnement que Kosmos-482 a traversées en raison de son apogée élevée.

Graphique de l'évolution de la hauteur du périgée et de l'apogée de l'orbite du satellite

Graphique de l’évolution de la hauteur du périgée et de l’apogée de l’orbite du satellite « Kosmos-482 ». https://www.indiatoday.in/science/story/venus-mission-vanera-kosmos-482-crash-earth-roscosmos-soviet-space-mission-nasa-1956041-2022-05-30

Le 7 avril 1972, une semaine après le lancement du 3B n ° 671, l’académicien Sergei Vernov, directeur de l’Institut de recherche en physique nucléaire de l’Université d’État de Moscou (SINP MGU), a envoyé une lettre à Sergey Kryukov, concepteur en chef du Lavochkin ministère de la Santé, et secrétaire scientifique du Conseil interdépartemental scientifique et technique pour la recherche spatiale ( ISTC pour CI) de l’Académie des sciences de l’URSS à Mikhail Marov, notant : « La trajectoire sur laquelle l’objet a été lancé traverse les ceintures de rayonnement. À cet égard, notre équipement … installé à bord … peut être utilisé pour obtenir des informations sur la situation de rayonnement sur la trajectoire de l’objet. » À cet égard, Sergei Nikolaevich a proposé de mener deux sessions de communication avec l’objet jusqu’au 15 avril 1972 et, sous réserve de la poursuite des travaux avec Kosmos-482, d’effectuer des mesures avec enregistrement sur un dispositif de mémoire une fois par jour.

Deux semaines plus tard, le 28 avril 1972, une réunion de la Commission d’État a eu lieu, qui a recommandé que le véhicule de descente et le compartiment orbital soient séparés … après quoi tout travail supplémentaire avec cet objet devrait être arrêté. Ils ont décidé de choisir séparément la date de la séparation, puis de s’entendre avec la Commission d’État « en ordre de marche ».

Préparation de la station automatique 3MB à la MMZ du nom de S.A. Lavochkin. Photo de Roskosmos

Préparation de la station automatique 3MV à la MMZ du nom de S. A. Lavochkin. Photo de Roskosmos

⇡ # Les experts se disputent

Le lancement et le sort de Kosmos-482 ont attiré l’attention d’observateurs indépendants, car l’objet a eu le temps de « laisser sa marque ».

À la suite du lancement du 31 mars 1972, quatre objets ont été inscrits à la fois dans le catalogue du Commandement de la défense aérospatiale de l’Amérique du Nord – NORAD – le système de défense aérospatiale conjoint des États-Unis et du Canada, et trois mois plus tard, un cinquième a été ajouté à eux.

Le premier, portant le numéro 5920 (désignation internationale 1972-023B), identifiait le troisième étage du lanceur Molniya-M. Elle a quitté l’orbite le 1er avril 1972.

Le second a été identifié comme l’unité d’appui au lancement (BOZ) du quatrième étage, qui a reçu le numéro 5921 (1972-023C). Il s’agit d’un adaptateur en treillis entre les étages, sur lesquels se trouvent les moteurs à poudre, qui sont activés pour la sédimentation des composants du carburant dans les dispositifs d’admission du quatrième étage, et six cylindres à billes du système d’orientation et de stabilisation du jet de gaz de cette étape. Après le déclenchement de la BOZ, la ferme a été larguée pour réduire la masse et intensément ralentie dans la haute atmosphère. On pense qu’elle a désorbité le 2 avril 1972.

Le troisième objet, avec le numéro 5922 (1972-023D), était le booster Blok-L lui-même, et le quatrième (plus précisément, devant par désignation, avec le numéro 5919 (1972-023A), s’appelait le Kosmos-482 satellite. L’étage est entré dans l’atmosphère le 20 février 1983.

Le dispositif d'accélération

Le dispositif d’accélération « Bloc L ». Dessin RSC Energia

Il est curieux que 30 ans après le lancement, en août 2002, le ministère néo-zélandais des affaires étrangères ait déclassifié des documents d’où il ressort qu’à environ une heure du matin, heure locale, le 3 avril 1972, de nombreux observateurs de l’île du Sud ont rapporté que ils ont vu des objets clignotants dans le ciel, après quoi cinq sphères de titane d’un diamètre de 38 cm et d’une masse de 13,6 kg chacune sont tombées dans le pays près de la ville d’Ashburton. Six ans plus tard, une sphère similaire a été découverte près de la ville d’Eiffelton, à 20 km d’Ashburton. Il a été noté que « heureusement, les objets tombés n’ont fait aucun mal aux habitants de la zone ».

De tels événements ne sont pas uniques à la Nouvelle-Zélande – il y a un « cimetière » de vaisseaux spatiaux en cours de déorbite dans la zone à faible navigation de l’océan Pacifique à proximité.

Les ballons étaient marqués de chiffres et de lettres en cyrillique, ce qui a conduit à une demande à l’Union soviétique. En réponse, les autorités soviétiques ont officiellement déclaré que « les fragments ne venaient pas de l’URSS », ce qui était formellement absolument vrai – ils venaient de l’espace extra-atmosphérique ! Apparemment, les sphères étaient situées sur la ferme BOS du satellite Kosmos-482.

Une des sphères tombées en Nouvelle-Zélande. Extrait de https://www.rnz.co.nz/national/programmes/afternoons/audio/2018804932/space-balls-on-display-in-ashburton

Une des sphères tombées en Nouvelle-Zélande. Extrait de https://www.rnz.co.nz/national/programmes/afternoons/audio/2018804932/space-balls-on-display-in-ashburton

Le quatrième objet a désorbité le 5 mai 1981, mais le cinquième s’est comporté étrangement. Il a été découvert le 5 juillet 1972, immatriculé sous le numéro 6073 (1972-023E) et a longtemps été considéré comme un fragment du lanceur Molniya-M. Si tel était le cas, le fragment entrerait rapidement dans l’atmosphère, mais l’objet est resté en orbite pendant un demi-siècle.

Après de longues discussions, la communauté des astronomes amateurs a décidé que 6073 n’était rien de plus que l’atterrisseur de la Vénus ratée. La date de sa découverte se rapproche plus ou moins de la date d’achèvement estimée de la mission du vol vers Vénus, et donc de la limite de temps pour la ressource système.

Un si long séjour d’un objet en orbite proche de la Terre n’est pas surprenant, son coefficient balistique (le produit de la zone de la section médiane et du coefficient de traînée, divisé par deux fois la masse) est très faible – c’est un corps compact mais très lourd qui vole rapidement à travers les couches supérieures de l’atmosphère au périgée et ralentit lentement.

Néanmoins, la version de la séparation de Kosmos-482 en une unité orbitale et un véhicule de descente est entrée en collision avec un contre-argument sous la forme d’une photo publiée en 2011 sur le site Web d’Anatoly Zak, russianspaceweb.com – l’objet semblait intact ! L’image a été prise par l’astrophotographe Ralf Vandebergh. Cependant, l’analyste russe le plus en vue, Igor Lisov, a fait valoir que c’était le véhicule de descente qui restait en orbite. Cette hypothèse est étayée par une estimation du coefficient balistique et de la luminosité de l’objet, caractéristique de la balle.

Image au sol de Kosmos-482, prise par l'astrophotographe Ralph Vandeberg, et sa comparaison avec l'appareil de la station Vnera-8

Image au sol de Kosmos-482, prise par l’astrophotographe Ralph Vandeberg, et sa comparaison avec l’appareil de la station Venera-8

En mai 2022, l’astronome amateur Marco Langbroek a confirmé l’hypothèse de Lisov, soulignant un certain nombre d’incohérences dans les arguments selon lesquels l’objet restant est un fragment d’un lanceur ou d’un véhicule de descente en conjonction avec une partie du bloc orbital. En plus de la modélisation balistique, l’astronome a utilisé des données de mesures de la zone de diffusion effective de l’objet 6073, qui ont des valeurs de 0,7 à 1,3 m 2 . Ils correspondent à un corps d’un diamètre d’environ 0,96 à 1,29 m, et il s’agit plutôt d’un véhicule de descente « propre », sans aucun vestige du bloc orbital.

Langbrook a également confirmé les informations de Lisov sur un léger changement dans la luminosité de l’objet. Ces deux facteurs nous permettent d’affirmer qu’en orbite se trouve le véhicule de descente de la Vénus ratée, et rien d’autre.

⇡ # Quand reviendra-t-il ?

Actuellement, les fonctions du NORAD sont exécutées par le United States Space Command ( USSPACECOM ), qui continue d’enregistrer l’objet 6073 (1972-023E). En un demi-siècle, son orbite a beaucoup évolué. Au 1er mai 2022, l’apogée est tombée à 198 km, et le périgée à 1957 km. Le taux de diminution du périgée à mesure que la haute atmosphère ralentit augmentera et, dans un avenir prévisible, le vaisseau spatial reviendra sur Terre.

L'évolution de l'orbite du satellite

L’évolution de l’orbite du satellite « Kosmos-482 ». Source : https://www.indiatoday.in/science/story/venus-mission-vanera-kosmos-482-crash-earth-roscosmos-soviet-space-mission-nasa-1956041-2022-05-30

Les estimations de la configuration d’un objet en orbite basées sur une photo de Ralph Vandeberg prévoyaient une chute en 2019. Cela ne s’est pas produit, ce qui confirme une fois de plus l’hypothèse de plus en plus forte d’Igor Lisov, confirmée par Marco Langbruck. Quels sont les délais réels ?

La durée de la « boule » en orbite n’est pas seulement influencée par les paramètres de cette dernière : une fois tous les 11 ans, au pic de l’activité solaire, l’atmosphère terrestre « gonfle » et sa densité à haute altitude augmente. Pendant ces périodes, l’appareil ralentit plus intensément. Le prochain pic solaire est attendu en juillet 2025. C’est peut-être alors que le dernier fragment de Kosmos-482 descendra d’orbite. Que peut-il arriver à l’appareil lui-même lors de son retour sur Terre et quelles conséquences cela entraînera-t-il ?

Jusqu’à présent, une seule chose est claire – la zone des zones d’impact possibles est limitée à 52 ° de latitude nord et 52 ° de latitude sud. Plus précisément, le lieu de la chute ne peut être prédit que dans les derniers tournants de sa vie. L’appareil d’une demi-tonne est capable de supporter une surcharge de plus de 330 unités, et sa puissante protection thermique pourrait résister au plasma vénusien avec une température de 12 000°C !

Mais un parachute s’ouvrira-t-il après avoir passé un demi-siècle dans l’espace sous l’influence du vide et des radiations ?

Véhicule de descente Venera-8 et station de type 3MB au musée NPO Lavochkin

Véhicule de descente Venera-8 et station de type 3MB au musée NPO Lavochkin

D’une part, l’historien de la cosmonautique Pavel Shubin rappelle que lors d’essais au sol, des élingues en tissu de verre et du tissu de parachute ont fondu en une masse lâche lors de la simulation d’un chauffage en présence d’oxygène, mais ils ont résisté aux tests dans un autoclave sans oxygène et ont normalement fonctionné dans le Ambiance vénusienne. Il semble que dans l’atmosphère terrestre saturée d’oxygène, le tissu du parachute commence à se vitrifier.

Par contre, il faut se rappeler que sur Vénus le parachute s’est ouvert à une température ambiante des gaz d’environ 400 °C. Sur Terre, à hauteur de parachute, l’air est beaucoup plus froid. De plus, on suppose que le parachute 3VA a été introduit par les commandes d’un système spécial, et non par lui-même. Il est peu probable que ce système reste opérationnel dans un demi-siècle (même les sources actuelles, très probablement, sont depuis longtemps « épuisées »). Sans parachute, un véhicule de descente entrant dans l’atmosphère à un angle faible ralentira jusqu’à une vitesse de chute d’équilibre, qui peut aller jusqu’à 200 m/s, selon les données aérodynamiques du ballon. Compte tenu des caractéristiques de fiabilité qui lui sont inhérentes, l’appareil surmontera très probablement les couches denses de l’atmosphère sans s’endommager, il peut s’effondrer lorsqu’il touche le sol, mais il volera intact jusqu’à ce moment. Cela signifie que les dommages pouvant être causés par une chute d’un véhicule d’une demi-tonne à une vitesse d’environ 700 km/h ne seront localisés que par le lieu de la chute. L’endroit exact où se trouvera cet endroit peut être calculé assez précisément, mais, hélas, seulement immédiatement avant le début de la chute de l’objet.

Contrairement à une météorite qui se désagrège lors de son passage dans l'atmosphère, le véhicule de descente atteindra la terre en un seul morceau.

Contrairement à une météorite qui se désagrège lors de son passage dans l’atmosphère, le véhicule de descente atteindra la terre en un seul morceau.

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