Laut Wikipedia treten Startfenster zur Venus alle 19 Monate auf. In einigen Fällen wurden mehrere erfolgreiche Sonden mit demselben Design gleichzeitig gestartet, daher werde ich diese zusammenfassen (die Sowjets starteten zwei ähnliche/identische Missionen pro Startfenster, die sie tatsächlich verwendet haben, um den Missionserfolg durch Redundanz sicherzustellen). Ich beschrifte jede Mission mit dem Startjahr.

Nicht kommentierte Aussagen stammen aus dem Link im Titel des Abschnitts, Referenzen, die für mehr als eine Sonde verwendet werden, befinden sich am Ende. Meine Hauptquelle ist diese Website von Don Mitchell, auf einzelne Seiten wird unten verwiesen und seine Website enthält eine Bibliographieseite. Ich extrahiere hauptsächlich die Kommentare in Bezug auf Kühlung und Missionsdauer, dort sind viel mehr Informationen verfügbar.

Venera 7 (1970)

Das Hauptaugenmerk dieser Sonde lag darauf, bis zur Oberfläche zu überleben (höherem Druck, höherer Temperatur und dem Schock der Landung standzuhalten) ⁴ - frühere Versuche wurden durch den atmosphärischen Druck zerstört, bevor sie dort ankamen. Zu diesem Zweck wurde der Druckbehälter für 180 Atmosphären oder Druck ausgelegt (massiv überbaut, hatte wenig Platz für wissenschaftliche Nutzlast) und der Fallschirm wurde gerefft, um schnell abzusinken (er sollte sich vollständig öffnen, wenn die Hitze die Reffschnur schmolz).

Die einzige Erwähnung von Kühlung, die ich finden kann, ist, dass der Bus des Raumfahrzeugs die Abstiegskapsel vor der Trennung auf -8 ° C gekühlt hat. Ich nehme den Mangel an Platz für Nutzlast und das schnelle Sinkprofil so, dass sie versuchten, den Boden zu treffen, bevor der versiegelte Druckbehälter zu heiß wurde.

Die Kapselantenne wurde ausgefahren und die Signalrückgabe begann. Sechs Minuten später zerriss der Fallschirm und brach dann zusammen, sodass die Sonde weitere 29 Minuten lang auf die Oberfläche fallen konnte. Die Sonde traf um 05:34:10 UT mit etwa 17 Metern/Sekunde auf der Venusoberfläche ein und die Signale wurden schwächer, erreichten für etwa eine Sekunde ihre volle Stärke und hörten dann scheinbar auf. Eine spätere Analyse der aufgezeichneten Funksignale ergab, dass die Sonde den Aufprall überlebt hatte und weitere 23 Minuten lang ein schwaches Signal aussendete.

Unterhaltsam: "Die Tatsache, dass die Kapsel den Aufprall mit 17 m/s überlebte, wurde verwendet, um die Tragfähigkeit des Bodens abzuschätzen."

In Anbetracht der Landebedingungen bin ich mir nicht sicher, wie viel in die Überlebenszeit in Bezug auf die Beständigkeit gegen Umgebung / Temperatur hineingelesen werden kann. Nachdem sie mit der Fähigkeit, die Temperatur zu melden, bis an die Oberfläche überlebt hatten, konnte das Design späterer Sonden verfeinert werden, anstatt so überbaut zu sein.

Venera 8 (1972)

Diesmal kühlte man die Abstiegskapsel auf -15° C und war nur für 105 Atmosphären Druck ausgelegt ² .

Plumbing the Atmosphere of Venus (Fußnote ¹ und der Titellink für diesen Abschnitt) hat ein ausgezeichnetes Diagramm für diese Sonde:

• 5. Wärmetauscher
• 6. Wärmespeicher
• 7. innere Wärmedämmung
• 9. Wärmespeicher
• 11. äußere Wärmedämmung
• 15. Zirkulationsgebläse
• 16. Kühlleitung vom Bus

(andere Nummern sind in der Quelle aufgeführt, die in Fußnoten verlinkt ist)

Ebenfalls:

Eine neue Idee für zusätzlichen Wärmeschutz war die Zugabe von Phasenwechselmaterial. Lithiumnitrat-Trihydrat schmilzt bei 30 °C und nimmt aufgrund seiner hohen latenten Schmelzwärme eine große Wärmemenge auf. Neben großen „Wärmespeichern“ aus diesem Material in der Kapsel wurden auch nach außen reichende Sensoren damit ummantelt. Es wurde eine Isolierung aus einem Wabenverbundmaterial entwickelt, um unter hohen Drücken und Temperaturen zu isolieren.

Venera 9 und 10 (1975)

(gestartet im Abstand von 6 Tagen, dieselben Instrumente/Experimente)

Dies war ein komplettes Redesign basierend auf den Lehren aus Venera 7 und 8.

Das Herzstück des Abstiegsfahrzeugs war eine kugelförmige Titanhülle mit einem Durchmesser von etwa 80 cm. Es wurde in mehreren Abschnitten geformt, verschraubt und mit Golddrahtdichtungen abgedichtet. Diese wurde mit einer 12 cm dicken Wärmedämmschicht (einem Verbundwabenmaterial) und einer dünnen Außenhaut aus Titan bedeckt. Der Druckkörper war innen mit einer Isolierung ausgekleidet, möglicherweise mit Glasfaserschichten und Metallfolien. Ein großer thermischer Akkumulator aus Lithiumnitrat-Trihydrat und ein Umluftventilator verteilten und absorbierten überschüssige Wärme.

und

Es wurde vor der Trennung vom Bus auf -10 °C gekühlt, und nach einer Stunde an der Oberfläche stieg die Innentemperatur auf 60 °C. Die Lebensdauer der Mission wurde durch den Verlust des Funkkontakts begrenzt, nicht durch thermisches Versagen.

Der Orbiter befand sich in einer exzentrischen Umlaufbahn, die für lange Zeit über dem Landeplatz bleiben würde, aber sowohl für Venera-9 als auch für Venera-10 endete der Datenstrom, als die Reichweite zum Orbiter für den Sondensender zu groß war, um ihn zu erreichen .

Venera 11 und 12 (1978)

(gestartet im Abstand von 5 Tagen, gleiche Instrumente)

Die einzige Referenz zum Temperaturmanagement ist:

Die äußere Isolierung bestand aus zwei Materialien: KG-25, einem Hochtemperatur-Polyurethanschaum, und PTKV-260, einem Hochtemperatur-Hitzeschild unbekannter Zusammensetzung (wahrscheinlich ein Wabenverbundmaterial).

Anscheinend funktionierte das System genauso gut wie die Venera 9 und 10, da die Übertragung wegen Funkreichweite wieder verloren ging:

Venera-11 landete bei 14° S 299° E. Die Bedingungen dort waren 92,6 Atmosphären Druck und eine Temperatur von 452° C (846° F). Es blieb 95 Minuten lang in Funkkontakt, bis sich das Busfahrzeug außer Reichweite bewegte. Venera-12 landete etwa 850 km von dort entfernt bei 7° S 294° und fand 93,6 atm und 468° C. Es übermittelte 110 Minuten lang Daten zur Erde.

Venera 13 und 14 (1981)

(im Abstand von 5 Tagen gestartet, identisches Schiff ³ )

Für diese Sonden bauten sie teilweise die wissenschaftliche Nutzlast, um den Bedingungen standzuhalten, ohne sich im gekühlten Druckkörper befinden zu müssen:

Zu diesem Zeitpunkt hatten sowjetische Ingenieure neue hitzebeständige Materialien und Elektronik entwickelt, die sich in dieser Arbeitsumgebung wohlfühlten. Exotische Schmiermittel auf Basis von Molybdändisulfid und mikroskopisch kleinen Metallflocken wurden entwickelt, um bei hohen Drücken und Temperaturen bis zu 1000 °C zu funktionieren.

Ähnlich wie bei Venera 11 und 12 flog der Raumschiffbus an der Venus vorbei, anstatt in die Umlaufbahn einzutreten. Ich kann nichts finden, was explizit angibt, warum die Missionen endeten (obwohl Wikipedia behauptet, dass die Lebensdauer nur 32 Minuten betrug), aber ich vermute, es war wieder einmal ein Signalverlust aufgrund der Reichweite, nicht des Geräteausfalls.

Schlussfolgerungen

Nach den ersten Versuchen wurden die Sonden so gebaut, dass sie den Temperatur- und Druckbedingungen der Venus so lange standhalten, wie die Orbitalparameter des Raumfahrzeugbusses sie in Reichweite des Abstiegsmoduls auf der Oberfläche hielten. Insbesondere wenn man bedenkt, dass mehrere der Sonden identische Paare waren, scheint der Trend der zunehmenden Missionsdauer entweder ein Zufall oder beabsichtigte Änderungen in der Ausrichtung von Dependance und Bus Orbit/Flyby zu sein, die nicht mit einer zunehmenden thermischen Toleranz zusammenhängen.

Referenzen (nicht bereits verlinkt):

1. Installation der Atmosphäre der Venus
2. Venera 8, solarsystem.nasa.gov
3. Venera 14, Wikipedia
4. Venera 7, nasa.gov