那些年，苏联对金星探测的狂热史（十）

作者 cbjchxh

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原始资料来源 卫星百科-sat.huijiwiki.com

金星15、16号绘制了金星表面大概25%的地形。大约6年后，美国NASA的麦哲伦号前往金星，将这一比例提高到了98%。

麦哲伦号也是使用的“合成孔径雷达”，在技术层面已经不新鲜。但得益于改进的技术和美国广布全球的深空探测网络，麦哲伦号的测绘要快得多。而美国人的品质保障也做得不错。麦哲伦号工作了6年，而金星15、16号只有它的大概一半的寿命。

但不管怎么说，美国人在金星探测上延续了原来的“摸熊过河”策略。每当苏联做成了什么事情后，NASA才会跟进，并且只跟进一次。

在讲Vega任务之前，先要讲讲哈雷彗星。

哈雷彗星（1P/Halley，或Halley's comet）是最著名的彗星，因为它标志着天文学家第一次认识到彗星可能是我们夜空的周期性访客，并与万有引力定律紧密相关。它绕太阳飞行，周期为76年，最近一次出现是1986年，而下一次会在2061年。

由于埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）正确地预言了这颗彗星的回归，所以彗星就以以他的名字命名，以纪念他。

随着航天技术的进步，各国早就开始计划对哈雷彗星进行探测。但是人们发现，哈雷彗星的轨道与地球轨道的平面（即黄道）倾斜得很厉害。在162°的倾角下，这颗彗星实际上是相对于太阳系的行星向后运行的。将航天器发射到高度偏心、逆行的轨道上，以匹配哈雷彗星的轨道，将需要巨大的能量，远远超出常规化学推进的实际能力。

（哈雷彗星的轨道高度倾斜，近心点在金星内，很难与之进行轨道匹配）

解决这个问题的一个办法是在哈雷彗星通过黄道时“拦截”它，因为在黄道上发射能量的要求会比较低。当哈雷彗星接近近日点时，它在1985年11月8日到达了它的上升点（彗星向上穿过黄道的点），距离太阳1.8AU，超出了小行星带中的火星轨道。从地球到这一点的低能发射窗口出现在1985年2月和7月。哈雷彗星在1986年2月9日通过近日点后，于3月10日在距太阳0.85AU的地方到达了它的下降点（在那里它又穿过黄道向下经过）。此时的低能量发射窗口出现在1985年7月和8月。但轨道交会的时间过于短暂，“拦截”传回的数据可能只能持续几小时。

美国工程师和科学家开始研究弹道碰撞的替代品。其中一个被研究的轨道家族涉及到在木星强大的引力场附近利用引力弹弓效应 。在一项提议中，土星5号可以在1977年或1978年发射探测器，使其对木星进行为期一年的快速旅行。飞船将从黄道平面高高抛入逆行轨道。太空船将在近日点前五到八个月以每秒几公里的相对速度与哈雷彗星相遇。

不幸的是，土星5号非常昂贵，其可用性也不确定；考虑到当时的技术状况，超过7年的旅行时间也被认为太长了。正是出于同样的原因，美国宇航局被迫选择了更短的、设计为期四年的旅行者1号、2号任务。

一位工程师杰罗姆·赖特（Jerome Wright）进行的研究表明，光帆对彗星的探测是可行的。在一个800米左右的斜横梁的一侧安装一个太阳帆，有效载荷可达800公斤。太阳帆由航天飞机于1981年左右发射升空，可能在地球轨道上的宇航员协助下组装，在飞行的头250天里，太阳帆将缓慢地向太阳靠近。利用来自近60天太阳轨道的增强光压，在接下来的9个月里，光帆将被用来提升探测器轨道的倾角，直到它与哈雷的轨道相匹配。在进一步调整探测器轨道形状之后，1986年初可能会与彗星进行低速会合。

由于在太空中部署这样一个大型结构的未知因素和航天飞机的可用性值得怀疑，1977年9月，美国宇航局正式放弃了太阳帆的概念，转而采用太阳能电离子推进。

但太阳能电离子推进项目5亿美元的价格（相当于今天的20亿美元）又实在太大了，美国宇航局开始研究其他选择。实现哈雷任务科学目标的一个方法是与一个更容易到达的短周期彗星会合。一个得到青睐的提议是利用太阳能电力推进与彗星10P/tempel-2相遇，并与欧空局合作。

最终，即使是这项任务也没有得到资助，它的成本还是很高，而且机构需要资助其他更优先的行星任务。虽然快速飞越哈雷彗星（最初提到的哈雷轨道碰撞）的成本较低，但美国科学界的共识是，这是不可接受的，在科学上是不够的。由于预算缩减与过于雄心勃勃的目标直接冲突，美国行星探索任务中大中断就此开始。

美国人瞧不上眼的哈雷彗星轨道拦截探测计划却被其他国家的工程师捡了起来。

日本则很早就决定，他们也可以尝试一次更为保守但在科学上仍然有用的哈雷彗星任务。20世纪70年代，ISAS的日本科学家和工程师开始研究哈雷探测器，该探测器使用他们的Mu-3全固态三级运载火箭发射，能够使770公斤的有效载荷绕近地轨道飞行。1979年，日本哈雷计划获得批准。

最后，日本人得出的方案是：将有两个相似的探测器前往拦截。它们分别是Sakigake和Suisei。两者的样子长得很像。

在美国航天局取消放了欧空局鸽子、前往哈雷彗星的探测器计划搁浅后，欧空局决定单干，向哈雷彗星发射首个深空任务——乔托号。乔托号也将采用轨道碰撞策略，并不追求哈雷彗星的长时间伴飞。

真正的主角 登场了

在20世纪80年代早期，一个更大胆的任务被苏联人设计出来。他们计划将一对经过改装的金星航天器，型号为5VK，先经过金星，释放着陆器再去拦截哈雷彗星。这项任务为期约15个月，将是苏联尝试的最长的星际飞行任务。

为了1986年哈雷彗星的返回，俄罗斯天文学家V.G.库尔特（Kurt）与轨道力学专家A.A.苏克哈诺夫（Sukhanov）一起证明了该计划的可行性，并最终被当局接受。按照惯例，苏联会发射两颗一样的探测器。

（航天器还是熟悉的配方）

按照俄语发音，“金星-哈雷彗星”听起来像Venera-Gallei，于是苏联人就把他们的探测任务称为Vega 1、Vega 2。现在，某些不负责任的编辑 会把Vega 1、2称作“织女星1号、2号”。这充分表明了他们对这次任务的完全不了解。由于国内尚无统一译名，我的建议是，将Vega 1、2翻译为“金星哈雷1、2号”。

无论如何，1986年的哈雷彗星探测就拉开大幕了。来自日本的Sakigake和Suisei、欧空局的乔托号，以及来自苏联的金星哈雷1、2号构成了壮观的“哈雷舰队” 。后来，这五艘航天器也的确带给我们极其精彩的数据和照片。

探测哈雷彗星是Vega的支线任务之一，暂时不表。我们再来看看其他支线。

法国和苏联科学家曾考虑使用飞艇 来研究金星大气。20世纪60年代，雅克·布朗蒙特（Jacques Blamont）提议向金星发射气球探测器。1974年，联合任务提上日程，其中包括一个金星轨道器和带有大型气球探测器的遥测中继站。但法国对苏联太空计划的参与有时会因不合时宜的罢工、学生抗议和法苏关系的转变而受挫。最终，1978年的气球计划被从金星11号和金星12号上删除。

在Vega任务中，V.M.林金（Linkin）重新提出了飞艇探测的想法，但这次苏联自行制造飞艇的有效载荷。

飞艇是Vega任务的第二支线。

苏联的金星着陆技术已经成熟，这一次，他们将结合金星15、16号的金星表面数据，尝试在金星“有趣”的地点着陆

着陆器与金星9号至金星14号探测器相同，同样有两个目标，即大气研究和表层地壳研究。它携带了：

（1）温度和压力测量仪器

（2）一台测量微量大气成分的紫外光谱仪

（3）一台专门测量H2O浓度的仪器

（4）测定冷凝相化学成分的仪器：气相色谱仪

（5）观察颗粒或液滴荧光的X射线光谱仪

（6）测量颗粒或液滴化学成分的质谱仪

（7）土壤X射线荧光光谱仪

（8）贯入仪/土壤欧姆计

（9）稳定振荡器/多普勒收音机

总之，还是熟悉的配方，熟悉的味道。

哈雷彗星拦截、金星飞艇和着陆器是Vega任务的三大分支。在着陆器准备得差不多时，飞艇也研制成功了

似乎也没多大，那我还是把它称作气球好了

具体而言，气球探测器由一个直径3.4米的气球和一个吊篮（gondola）组成，在气球下面用一条13米长的系带悬挂。展开的气球探测器的总质量为21.5千克：气球和系链为12.5千克，吊篮为6.9千克，气球中为2.1千克氦气。气球、吊篮、降落伞、压舱物、氦气罐、定时电子设备和烟火释放装置，总质量为120公斤，在展开前储存在着陆器天线周围的环形隔室中。

气球由聚四氟乙烯布制成，充有高达30毫巴超压的氦气。气球中氦的扩散速度很慢，足以使气球的寿命超过探测器电池寿命，损失的氦气不到5%。飞行高度为500米。气球本身对下行无线电是无影响的。

吊篮高1.2米，由三部分组成，用带子连接。上部与系链相连，还有一根长37厘米、直径14厘米的15度半角锥形天线。中间部分由两条带子连接到上部，尺寸约为40.8 x 14.5 x 13.0 cm。该部分的上部包括无线电发射机和调制器、数据处理系统、信号处理和功率调节电子设备。下部有压力和照明传感器以及一个可展开臂，可展开臂上装有温度传感器和风速计。下部为9.0 x 14.5 x 15.0 cm，中间部分用两条带子连接，并装有电池和浊度计。吊篮被涂上了一层白色的涂层，它能抵抗硫酸的腐蚀，并提高表面的反照率。

载波信号频率为1.6679 GHz，辐射功率约为4.5 W。电源由1kg锂电池组成，容量为250 W-hrs，预期寿命为46-52小时。

令专家也头疼的是，部署必须仔细计划，并由气压传感器控制。如果气球充气太早或太快，它会在高海拔的低压下爆裂。如果填充缓慢，组件将向下漂移太远，并被高温破坏。因此，整个任务流程必须精心设计，才能保证气球飘在安全的高度上。

最开始提出的哈雷彗星拦截，反倒是最后才设计出来。因为对于彗星，当时的人们还了解得很少。

飞船是三轴稳定的。它的主要特点是大型太阳能电池板、高增益天线盘和自动指向装置——探测器需要自主指向彗星核，并往那里飞去。

（去除着陆器的vega飞船主体）

圆柱形的中心核心装有燃料和航向修正发动机。围绕着底部则是一个用于航天器电子设备的加压环形隔室。温控散热器可以在背面看到，用于着陆器遥测接收的大型螺旋天线将安装在两侧。哈雷彗星的照相机和分光计安装在一个扩展平台上，见左下角。

飞船并配有窄、广角相机、三通道光谱仪和红外探测仪。除了两个安装在2米臂架上的磁强计传感器和安装在5米臂架上的各种等离子探头和等离子波波形分析仪外，所有其他实验都是在主体上进行的。总科学有效载荷重125公斤。

（比如这个彗星照相机）

在快速遥测模式下主体的数据传输速率为65 kbs。巡航模式下也有慢速遥测模式。彗星科学数据采集从最近一次接近之前的2.5小时到之后的0.5小时，前后有几个时段的数据采集，每次持续约2小时。等离子体和尘埃仪器的连续记录由机载存储器（5M磁带记录器）提供。

航天器由一块单层100微米的多层薄板组成的防护罩（距离航天器20至30厘米）和距离航天器5至10厘米的1毫米铝板保护，以防止高速尘埃撞击。Vega的大约一半的质量用于哈雷舱，一半用于金星着陆器。科学有效载荷总质量为144.3千克。

噢，对了，主体和着陆器上的苏联徽章怎么能忘了呢

左侧两块是在主体上的，右侧两块是在着陆器上的。我个人感觉这次的徽章简直太好看了吧

Vega 1于1984年12月15日发射升空。

质子火箭由一千吨的不对称二甲基肼和四氧化二氮提供动力。四氧化二氮转化为橙色的二氧化氮气体，因此在发动机启动时会产生彩色但有毒的气体。第四级发动机（“block-D”）与探测器一同进入停车轨道。逃逸级再加速飞船使之前往金星。

同样配置的Vega 2于1984年12月21日发射升空。两次质子火箭发射都非常稳。

苏联一直以来的短板就是其深空探测网络不健全。但是，这一次苏联与国际的合作达到了前所未有的水平：20个地面站会对气球进行基线干涉测量（VLBI）跟踪。其中六个空间站位于苏联领土上，由苏联IKI负责协调。其他14个天线由法国国家空间研究中心协调，包括3个美国宇航局深空网络天线和11个射电天文观测站。

现在，无论何时，苏联都能与自己的探测器联系上了

（未完待续，过几天一定会更完）