«Венера-7»

17 августа 1970 05:38.22 - старт
2 октября 1970 - коррекция
17 ноября 1970 - коррекция
15 декабря 1970 СА КА вошел в атмосферу Венеры
15 декабря 1970 года в 8:34.10 секунд - приземление 5° ю. ш. 351° в. д.
15 декабря 1970 года в 8:54 - конец связи

Ежегодник БСЭ 1971 г

Запущенная 17 августа автоматическая межпланетная станция (АМС) «Венера-7» 15 декабря достигла планеты Венера, провела исследование нижних слоев ее атмосферы вплоть до поверхности и впервые передала на Землю научную информацию непосредственно с поверхности другой планеты Солнечной системы. АМС «Венера-7» была разработана с учетом накопленного опыта создания межпланетных станций и проведенных исследований Венеры. По компоновочной схеме «Венера-7» аналогична станциям «Венера-4», «Венера-5» и «Венера-6»; она состоит из орбитального отсека и спускаемого аппарата. Ее общая масса - 1180 кг.

Орбитальный отсек станции, предназначенный для доставки спускаемого аппарата к планете Венера вплоть до входа в атмосферу, выполнен в виде цилиндрического герметичного корпуса, внутри которого размещены приборы радиокомплекса, систем астроориентации, управления, терморегулирования, химические источники тока и электронный блок радиационного дозиметра. К верхнему днищу орбитального отсека крепится спускаемый аппарат, а на нижнем днище установлена корректирующая двигательная установка. На боковых поверхностях размещены панели солнечной батареи, параболическая антенна, оптические приборы и исполнительные органы системы астроориентации. На концах панелей солнечной батареи установлены малонаправленные спиральные антенны. Радиосвязь с Землей и траекторные измерения обеспечивались аппаратурой бортового радиокомплекса, в состав которого входят антенные устройства, приемники, передатчики, дешифраторы, программно-временное устройство и вспомогательная электронная аппаратура. Система ориентации состоит из оптико-электронных приборов солнечной, солнечно-земной и солнечно-звездной ориентации, блоков автоматики и исполнительных органов - ракетных микродвигателей, работающих на сжатом газе.

В течение всего полета станция в основном находилась в режиме постоянной солнечной ориентации. Связь с Землей в этом случае осуществлялась через малонаправленную антенну. При значительных удалениях от Земли передача большого объема информации осуществлялась через остронаправленную параболическую антенну.

Спускаемый аппарат «Венеры-7», в отличие от аппаратов предыдущих станций, предназначался не только для зондирования и исследования атмосферы Венеры, но и для обеспечения работы научной аппаратуры непосредственно на поверхности планеты. Он был разработан заново и с учетом измерений, полученных станциями «Венера-5» и «Венера-6», позволивших уточнить значения параметров атмосферы у поверхности планеты, рассчитан на внешнее давление до 180 атм и температуру до 530°С. Это привело к увеличению его массы по сравнению со спускаемыми аппаратами станций «Венера-5» и «Венера-6» примерно на 100 кг. Новая конструкция корпуса и специальная теплоизоляция защищали аппаратуру спускаемого аппарата от высоких температур и давлений. Для уменьшения перегрузок, воздействующих на аппаратуру при соприкосновении аппарата с поверхностью планеты, было установлено амортизационное устройство. Внутри герметичного приборного отсека спускаемого аппарата размещались радиотехническая, телеметрическая и измерительная аппаратура, блоки автоматики, источники электропитания, а также вентилятор системы терморегулирования. Над приборным отсеком находилась парашютная система. Купол парашюта изготовлялся из термостойкой ткани, рассчитанной на работу при температурах до 530°С. На спускаемом аппарате были установлены вымпелы с барельефом В. И. Ленина и гербом СССР (рис. 14).

Запуск АМС «Венера-7» состоялся 17 августа в 8 час 38 мин. Первоначально станция была выведена на промежуточную орбиту ИСЗ. В 9 час 59 мин по команде от программно-временного устройства был включен двигатель последней ступени ракеты-носителя, который проработал 244 сек и сообщил станции скорость несколько большую второй космической. На трассе полета к Венере 2 октября и 17 ноября были проведены две коррекции траектории движения, обеспечившие попадание в планету и прилет станции во время радиовидимости с наземных измерительных пунктов. За четыре месяца полета станции к Венере было проведено 124 сеанса радиосвязи. Завершающий этап полета АМС «Венера-7» протекал аналогично полету АМС «Венера-4», «Венера-5» и «Венера-6». При входе станции в атмосферу Венеры 15 декабря в 7 час 58 мин 38 сек произошло отделение спускаемого аппарата от орбитального отсека. Под воздействием аэродинамических сил спускаемый аппарат развернулся носовой частью навстречу набегающему потоку и удерживался в этом положении демпфирующим устройством. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/сек до 200 м/сек. При этом максимальные перегрузки достигали 350 ед., а температура между ударной волной и корпусом аппарата равнялась 11 000°С. На высоте около 60 км от поверхности Венеры, при внешнем давлении порядка 0,7 атм система автоматики осуществила ввод в действие парашюта. 15 декабря в 8 час 34 мин 10 сек спускаемый аппарат совершил посадку на поверхность Венеры.

На участке межпланетного перелета АМС «Венера-7» с помощью радиационного дозиметра проводились измерения интенсивности космических лучей. После посадки «Луны-17» исследование велось одновременно на «Венере-7» и «Луноходе-1». Это позволило выявить интересные закономерности распространения потоков солнечных частиц в межпланетной среде на различных расстояниях от Земли. Приборами «Венеры-7», «Лунохода-1», спутников и наземными обсерваториями регистрировались вспышки на Солнце и прослеживалась динамика их развития в пространстве и времени. Велось наблюдение за мощной хромосферной вспышкой, начавшейся 10 декабря 1970 г.

На спускаемом аппарате «Венеры-7» были установлены приборы для измерения температуры и давления. Их датчиками служили термометры сопротивления и манометры анероидного типа, позволявшие измерять температуру в диапазоне от 25 до 540°С и давление от 0,5 до 150 атм. Спускаемый аппарат был оборудован также высокостабильными генераторами частоты. Во время полета несколько раз проводились их калибровка и сравнение с частотой эталонных наземных генераторов. Все это позволило по величине смещения частоты принимаемого на Земле сигнала (эффект Доплера) определить с высокой точностью скорость снижения аппарата в атмосфере Венеры и величину пройденного пути за время спуска.

В конце участка спуска по изменению частоты радиосигнала было установлено, что скорость снижения аппарата относительно планеты стала нулевой - аппарат совершил посадку. Регистрировавшееся после этого момента изменение частоты бортового передатчика в точности соответствовало скорости движения относительно Земли участка поверхности Венеры, где по расчетам опустился аппарат. Сигналы спускаемого аппарата после посадки принимались еще в течение 23 мин, при этом величина сигнала была примерно в 100 раз меньше, чем во время спуска. Это вероятнее всего объясняется отклонением оси антенны аппарата от направления на Землю после посадки на поверхность. Анализ телеметрической информации, принимавшейся в течение всего времени спуска аппарата и после посадки, показал, что бортовой коммутатор, предназначенный для поочередного опроса различных приборов, оставался в одном и том же положении. Поэтому со спускаемого аппарата АМС «Венера-7» передавалась информация только о температуре окружающей среды. Во время снижения аппарата происходило постепенное возрастание температуры. После посадки температура окружающей среды не изменялась в течение всего времени функционирования радиопередатчика на поверхности планеты. По характеру изменения измеренных температур и скорости во времени была определена зависимость температуры атмосферы от высоты вплоть до поверхности. Оказалось, что закон изменения температуры близок к адиабатическому до самой поверхности. Этот факт имеет принципиально важное научное значение. По измерениям, проведенным «Венерой-7», используя уравнения гидростатического равновесия и газового состояния и данные измерений предыдущих станций, было рассчитано распределение давления и плотности в атмосфере Венеры по высоте вплоть до поверхности. Учет возможных погрешностей измерений позволил оценить допуски на полученные значения температуры и давления. Значения атмосферных параметров на поверхности планеты в месте посадки спускаемого аппарата станции «Венера-7» составляют: температура 475°±20°C, давление 90±15 атм. Плотность атмосферы у поверхности Венеры примерно в 60 раз превышает плотность атмосферы у поверхности Земли. Измерения АМС «Венера-4», «Венера-5», «Венера-6» и «Венера-7» и американского космического аппарата «Маринер-5» свидетельствуют о том, что атмосфера Венеры устойчива и по крайней мере до высоты 50-60 км вариации, по-видимому, не превышают нескольких процентов от измеренных значений атмосферных параметров.



Рис. 12. Автоматическая межпланетная станция «Венера-7»: 1 - панели солнечной батареи; 2 - датчик астроориентации; 3 - защитная панель; 4 - корректирующая двигательная установка; 5 - коллекторы пневмосистемы с управляющими соплами; 6 - счетчик космических частиц; 7 - датчик постоянной солнечной ориентации; 8 - орбитальный отсек; 9 - радиатор-охладитель; 10 - малонаправленная антенна; 11 - остронаправленная антенна; 12 - блок автоматики пневмосистемы; 13 - баллон сжатого азота; 14 - спускаемый аппарат. Рис. 13. Спускаемый аппарат «Венеры-7»: 1 - парашют; 2 - передающая антенна; 3 - радиопередатчик; 4 - опорное кольцо; 5 - демпфер; 6 - силовой корпус; 7 - блок коммутации; 8 - теплоизоляция; 9 - теплообменник; 10 - крышка парашютного отсека. Рис. 14. Вымпелы., установленные на спускаемом аппарате «Венеры-7».


Вики:
Дата старта: 17 августа 1970 года 8 часов 38 минут 21,745 секунд московского времени с космодрома Байконур.
2 октября и 17 ноября были проведены две успешные коррекции орбиты станции. Эти коррекции проводились с ориентацией по Солнцу. Две попытки коррекции (27 и 30 сентября) с ориентацией на звезду Сириус, были неудачными.
15 декабря 1970 года, через 120 суток после старта, станция «Венера-7» достигла окрестностей планеты Венера. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с. При этом максимальные перегрузки достигали 350 g.
Тормозной парашют спускаемого аппарата был введен в действие на высоте 55 км над поверхностью планеты. Внешнее давление на этой высоте составляло 0,7 атмосфер. 15 декабря 1970 года в 8 часов 34 минуты 10 секунд спускаемый аппарат станции «Венера-7» впервые в истории совершил посадку на поверхность Венеры в 2000 км от утреннего терминатора на ночной стороне, в точке с координатами 5° ю. ш. 351° в. д.
Информация со спускаемого аппарата поступала в течение 53 минут, в том числе — 20 минут с поверхности. Во время спуска были проведены замеры температуры атмосферы, которые менялись от 25 до 475 °C на поверхности планеты.
При входе СА в атмосферу произошёл отказ телеметрического коммутатора, в результате чего на Землю передавалась только температура окружающей среды в течение всего спуска в атмосфере и нахождения аппарата на поверхности.
Одновременно проводились радиоизмерения доплеровского изменения сигнала, принимаемого на Земле от спускаемого аппарата. Именно эти измерения позволили вычислить пройденный путь, «привязать» значения температуры к определенной высоте и зафиксировать момент касания поверхности Венеры. Они же позволили зафиксировать скачок по скорости снижения в середине спуска с 14 до 26 м/с, а затем и скорость в момент касания поверхности (16 м/с), превышающую расчетную. Вероятной причиной этого могло быть самопроизвольное срабатывание пирочеки, вызванное статическим электричеством, и отстрел парашютных стренг.
Постоянные измерения соотношения сигнал/шум, принимаемого на Земле сигнала, позволили зафиксировать уменьшение в момент посадки уровня сигнала почти в 30 раз. Это могло означать влияние ветра на спускаемый аппарат во время посадки, или же его опрокидывание.
Основная задача полёта, мягкая посадка на поверхность Венеры, была выполнена. Однако не все запланированные измерения были проведены.
По результатам измерений, проведённых на спускаемом аппарате станции «Венера-7», были рассчитаны значения давления и температуры на поверхности планеты Венера, они составили 90 ±15 атмосфер и 475 ±20 °C.
Сиддики:
Научные инструменты:
АМС:
1. Детектор космических лучей КС-18-4М
СА:
1. ГС-4 гамма-спектрометр
2. прибор для определения давления и температуры (ITD)
3. Прибор ДОУ-1М для измерения максимального ускорения при торможении.
Венера-7 была одной из пары КА, подготовленных советскими властями в 1970 году для выживания на поверхности Венеры. КА были очень похожи по конструкции на Венеры 4, 5 и 6 с главным модулем и сферическим спускаемым аппаратом (сейчас его масса составляет 490 кг). Со времени последней миссии инженеры перепроектировали посадочную капсулу, чтобы выдерживать давление до 150–180 атмосфер и температуру до 540°C. Венера7 успешно покинула околоземную орбиту, используя слегка измененную четвертую ступень (теперь называемую Blok НВЛ), и осуществила две промежуточные коррекции 2 октября и 17 ноября. Встреча с Венерой началась 12 декабря 1970 года, когда батареи СА были заряжены (с использованием солнечных батарей в АМС) и внутренняя температуру понизили. В 04:58:38 15 декабря спускаемый аппарат отделился от АМС и вошел в атмосферу Венеры на высоте 135 километров со скоростью 11,5 километров в секунду. Когда аэродинамическое сопротивление уменьшило скорость до 200 метров в секунду на высоте 60 километров, парашютная система развернулась (в 04:59:10). Спуск вниз был неровный, вполне возможно, что парашют разорвался и в конечном итоге оторвался перед падением, имея скорость 17 метров в секунду в 05:34:10 на ночной стороне Венеры, примерно в 2000 километрах от терминатора. Хотя передачи, казалось, прекратились в момент приземления, советские наземные станции слежения зафиксировали то, что сначала было непонятным шумом. После компьютерной обработки данных советские ученые обнаружили ценные 22 минуты 58 секунд информации из капсулы - первые передачи с поверхности другой планеты. Вполне вероятно, что первоначальная потеря сигнала произошла, когда капсула перевернулась на бок. Данные Venera 7 указывают на температуру поверхности 475 ± 20°C и давление 90±15 атмосфер. Информация хорошо соответствовала предыдущим советским и американским оценкам. Точка приземления была 5°южной широты/351° долготы longitude на Tinatin Planitia.

Маров:
Космические программы «Венеры-4», -5» и -6» стали крупным успехом Советского Союза. Они выполнили основную задачу, передав первую подробную информацию о свойствах атмосферы во время спуска на парашютах, для чего они, собственно, и были разработаны, но из-за неожиданно очень глубокой, горячей и плотной атмосферы до поверхности Венеры спускаемые аппараты дожить не смогли. Дискуссия об условиях на поверхности по итогам полетов «Венеры-4» и «Маринера-5» завершилась позднее, чем было необходимо, чтобы успеть модифицировать спускаемые аппараты «Венера-5» и «Венера-6» с расчетом на полученные значения температуры и давления на поверхности Венеры. Было, тем не менее, решено их запустить, с тем, чтобы получить дополнительные данные об атмосферных условиях, с чем оба аппарата отлично справились.
Советский Союз решил достигнуть поверхности Венеры, воспользовавшись окном запуска 1970 года. Теперь советские ученые располагали надежными доказательствами того, что на поверхности Венеры давление достигает почти 100 бар, а температура превышает 470°С. Однако инженеры, будучи свидетелями долгих научных споров, проявили осторожность и разработали новый спускаемый аппарат, способный выдержать 180 бар и 540°С в течение 90 минут.
Дополнительная потребная масса привела при этом к сокращению числа научных приборов.
Первая космическая станция стартовала успешно. Посадочная станция «Венера-7» впервые достигла поверхности в рабочем состоянии, и тем самым стала первым в мире успешным планетным посадочным аппаратом. Этот громадный успех пришел после семнадцати запусков аппаратов на Венеру в период 1960-1970 годов, три из которых, начиная с исторического полета «Венеры-4», по существу открыли атмосферу планеты, измерив параметры, состав и структуру ее атмосферы, и предвосхитили совершение мягкой посадки. Достижение этой цели потребовало много настойчивых усилий, но эта настойчивость, в конце концов, окупилась.
Орбитальный аппарат был таким же, как у «Венеры-4», «Венеры-5» и «Венеры-6», но оснащался меньшим числом приборов, с учетом большей массы спускаемого аппарата.
Посадочный модуль. Спускаемый аппарат претерпел существенные изменения. В частности, система входа в атмосферу приобрела более выраженную яйцеобразную форму, чтобы обеспечить лучшую теплозащиту и вместить новый амортизатор*.
Вместо прежней полусферы с плоской крышкой использовалась новая сферическая капсула с противодавлением, для повышения прочности. Капсула была изготовлена из титана, а для минимизации числа слабых мест в ней было сделано минимально возможное число отверстий и сварных швов. Датчики температуры и давления располагались на внешней части оболочки под верхним люком. Конструкция прошла испытания в новой, специально созданной в НПО им. Лавочкина, термобарокамере при давлении 150 бар и температуре 540°С.**
* В связи с увеличением почти на 100 кг массы спускаемого аппарата по сравнению со спускаемыми аппаратами «Венеры-5», -6» пришлось максимально облегчить орбитальный отсек. С него была снята вся научная аппаратура за исключением счетчика космических частиц КС 18 4М. Но даже после этого масса всего аппарата (1180 кг) оказалась на 50 кг больше массы «Венеры-5», -6», а значит, превышала возможности носителя «Молния-М». Грузоподъемность носителя удалось увеличить доработкой баков разгонного блока (он получил обозначение НВЛ), что дало возможность добавить 140 кг топлива.
** Тепловая изоляция была выполнена из стеклопластика в виде ячеек сот, заполненных стекловатой для уменьшения конвективной теплопередачи, которые одновременно выполняли роль дополнительного амортизатора при соприкосновении аппарата с поверхностью планеты.
Цель полета состояла в наискорейшем достижении поверхности при сохранении работоспособности капсулы спускаемого аппарата, чтобы она не смогла сильно нагреться за время спуска и ее время жизни на поверхности было бы максимально возможным. Использовался всего один парашют, изготовленный из четырех слоев отечественной ткани — стеклонитрона. При первом раскрытии он был зарифован, т.е. ограничен шнуром, обернутым вокруг стренг, чтобы площадь его купола не превышала 1,8 кв. м. Это было существенно меньше, чем площадь основного парашюта в предыдущих запусках (на «Венере-4» его площадь была 2,8 кв. м), чтобы обеспечить более быстрое снижение в плотной атмосфере. Но шнур, ограничивающий площадь парашюта, был создан из материала, который расплавлялся глубоко в атмосфере при температуре 200°С, после чего парашют раскрывался полностью, так что площадь его увеличивалась до 2,5 кв. м, чтобы обеспечить мягкую посадку. Парашют должен был выдержать высокую температуру у поверхности. С целью увеличения времени жизни на поверхности капсула предварительно, до ее отделения от орбитального аппарата, охлаждалась до температуры —8°С. Полное расчетное время жизни спускаемого аппарата на поверхности Венеры составляло 90 минут*.
* В связи с изменением состава научной аппаратуры спускаемого аппарата и циклограммы её функционирования потребовалось увеличить емкость аккумуляторной батареи. Вместо кадмий-никелевой была установлена свинцово-цинковая батарея. За 15 суток до подлета к Венере по команде с Земли производился ее заряд от солнечных батарей. Для измерения высот в диапазоне 25-1 км был установлен новый радиовысотомер.
Стартовая масса: 1 180 кг (спускаемый аппарат — 490 кг).
Полезная нагрузка
Орбитальный аппарат:
1. Детектор заряженных частиц солнечного ветра.
Спускаемый/посадочный аппарат:
1. Датчики температуры и давления ИТД.
2. Радиовысотомер.
3. Гамма-спектрометр ГС-4 для определения типа поверхностных пород планеты.
4. Акселерометр ДОУ-1М для измерения максимального ускорения на участке торможения и спуска.
Вследствие дополнительных ограничений на массу с учетом очень высокого давления, космическая станция оснащалась всего одним детектором заряженных частиц солнечного ветра, а устройства для определения состава атмосферы и фотометр для измерения собственного свечения атмосферы из состава научной аппаратуры спускаемого аппарата пришлось исключить. Барометры анероидного типа могли измерять давление в диапазоне от 0,5 до 150 бар, а термометры сопротивления работали в диапазоне температур от 25 до 540°С. Плотность измерялась при помощи акселерометра во время входа в атмосферу. Для определения типа поверхностных пород использовался гамма-спектрометр.
«Венера-7» была успешно запущена 17 августа 1970 года, а 2 октября и 17 ноября была успешно проведена коррекция на промежуточном участке траектории полета. Активная фаза полета «Венеры-7» началась при подлете к планете 12 декабря, когда аккумуляторы спускаемого аппарата зарядились от солнечных батарей космической станции. Был включен и охлажден до —8 °С внутренний приборный отсек. 15 декабря в 04:58:44 от орбитального аппарата отделился спускаемый аппарат, который вошел в атмосферу со скоростью 11,5 км/с на высоте 135 км. Когда он снизился до 54 км, его скорость замедлилась до 200 м/с, и при давлении 0,7 бар, как раз над облачным слоем, был выпущен парашют. Спускаемый аппарат передавал данные на протяжении 35 минут, погружаясь все глубже в атмосферу. В 05:34:10 она опустилась на поверхность, и вела передачу еще в течение 23 минут. Место посадки находилось на 5° ю. ш. и 351° в. д., посадка произошла в 4:42 по солнечному времени Венеры, при этом солнечный зенитный угол составлял 117°. Этот успех стал очевидным не сразу, и первоначально считалось, что спускаемый аппарат не смог достичь поверхности, поскольку 35 минут спуска проходили на скорости выше расчетной. Дело в том, что вначале, через 13 минут спуска на зарифованном парашюте, расплавился шнур, ограничивающий его площадь, и парашют раскрылся полностью, как и было задумано. Но шесть минут спустя парашют порвался, и в течение нескольких минут скорость снижения возрастала, а сам аппарат раскачивался все сильнее, по мере того, как расширялись дыры в парашюте. За несколько минут до момента касания поверхности парашют вышел из строя, и аппарат совершал свободное падение. Обо всем этом свидетельствовала запись доплеровского сдвига несущей частоты радиопередатчика. Спускаемый аппарат совершил посадку на поверхность на скорости 16,5 м/с, сигнал пропал в шумах, и вначале казалось, что аппарат разрушился. Поэтому об успехе «Венеры-7» не было сделано немедленного объявления. Ситуацию осложнило и то, что из-за сбоя телеметрического коммутатора информация в процессе спуска передавалась не со всех бортовых приборов. Основной информацией служили данные измерений температуры атмосферы.
Напряженный анализ полученных данных группой экспертов, которую М.В Келдыш поручил возглавить Михаилу Марову, проводился в течение всех новогодних праздников. Была полностью восстановлена картина спуска и получены высотные профили параметров атмосферы, включая распределение давления по высоте. Повторное изучение записанных данных позволило обнаружить на фоне шумов слабые сигналы посадочного аппарата, которые он передавал с поверхности. Интенсивность сигнала снизилась до уровня 3% при ударе, затем на одну секунду интенсивность восстановилась, а после того снова снизилась до 3%, оставаясь на этом уровне на протяжении 23 минут, до момента отключения. Аппарат, должно быть, подпрыгнул при ударе, и пришел в состояние покоя под углом наклона 50° к вертикали, отведя тем самым диаграмму направленности своих антенн в сторону от Земли, что привело к резкому снижению мощности передаваемых сигналов. Члены команды экспертов во главе с Михаилом Маровым, были воодушевлены этим открытием и полученными результатами. Может быть, посадка «Венера-7» и не была грациозной, но она стала первой в советской и мировой планетных программах. Орбитальный аппарат «Венеры-7» передал результаты измерений верхних слоев атмосферы и ионосферы до того, как разрушился, войдя в атмосферу. Спускаемый аппарат «Венеры-7» измерил температуру атмосферы от высоты 55 км до поверхности, но из-за сбоя телеметрического коммутатора данных о давлении и показаниях радиовысотомера получено не было. Первоначально опасались даже, что переданные значения температуры были температурой внутри аппарата, но, к счастью, они оказались атмосферными, и с привлечением соотношений термодинамики, аэродинамики спуска и в сочетании с данными доплеровских измерений оказалось также возможным построить профили давления вплоть до поверхности. Доплеровские измерения сдвига несущей частоты радиопередатчика спускаемого аппарата позволили получить высотные профили горизонтальной скорости и направления ветра в атмосфере в интервале высот 0-55 км. В согласии с предыдущими аналогичными измерениями на спускаемых аппаратах «Венера-4», -5» и -6» оказалось, что скорость ветра растет с высотой, а его направление совпадает с обратным направлением вращения планеты вокруг своей оси. Такой характер скорости ветра в подоблачной атмосфере хорошо совпадал также с данными наземных астрономических наблюдений за движением облаков в ультрафиолетовом диапазоне длин волн и свидетельствовал о наличии суперротации атмосферы Венеры. На поверхности измеренная скорость ветра составляла менее 2,5 м/с, достигая десятков метров на высоте около 50 км. Последние показания датчика температуры при посадке были между 457 и 474°С, последнее значение отвечало условиям на поверхности. Ему соответствовало вычисленное поверхностное давление атмосферы 92 бар. Данные о характере поверхностных пород получить не удалось из-за вышедшего из строя коммутирующего устройства. Вместе с тем, данные о допплеровском сдвиге частоты в момент касания поверхности в совокупности с тем фактом, что спускаемый аппарат выдержал удар при большой скорости, свидетельствовали о том, что грунт был более жестким, чем песок, но не жестче, чем пемза.

Сайт Лавочкина: Дата старта: 17 августа 1970 г., 08 часов 38 минут 21,745 секунды МСК. Ракета-носитель: "Молния-М" с разгонным блоком НВЛ. Масса КА: 1180 кг. Масса спускаемого аппарата: 500 кг. Космический аппарат "Венера-7" был предназначен для доставки на поверхность Венеры спускаемого аппарата. Автоматическая станция "Венера-7" явилась дальнейшим развитием станций "Венера-4-6". По результатам полета станций "Венера-5 и 6", которые завершили измерения на высоте 20 км над уровнем поверхности, расчетным путем были получены оценки давления и температуры на уровне средней поверхности Венеры, которые составили Т=500°С и Р=100 атмосфер.
Для проектирования спускаемого аппарата следующей экспедиции к Венере были заданы давление 150 атмосфер, а температура 540°С. В отличие от предыдущих экспедиций основной целью при запуске в 1970 году ставилась уже посадка на поверхность планеты. Поэтому в состав исходных данных вошла и скорость ветра у поверхности Венеры, которая по расчетам составила 1,5 м/с. Исходя из принятых условий, был спроектирован принципиально новый спускаемый аппарат. Он должен был выдержать давление, которое в 6 раз превышало расчетное давление для станций "Венера-5" и Венера-6". При этом требовалось проработать на поверхности, то есть при максимальном давлении, не менее 30 минут. Чтобы выдержать такое давление, корпус спускаемого аппарата изготовили не из алюминиево-магниевого сплава АМГ 6, как у предыдущих "Венер", а из титана с обеспечением его прочности при разрушающем внешнем давлении 180 атмосфер.
Тепловая изоляция нижней полусферы была выполнена из стеклопласта, а верхней полусферы - из стекловаты, которая заполняла ячейки стеклосот. Для уменьшения перегрузок, воздействующих на аппаратуру при соприкосновении аппарата с поверхностью планеты, было установлено амортизационное устройство. Высокое атмосферное давление позволило заменить двухкаскадную парашютную систему на однокаскадную с рифленым парашютом конусной формы площадью 2,8 м2. Это чуть больше, чем площадь купола тормозного парашюта на "Венере-4". Изготовлен парашют был из отечественного материала стеклонитрон. Для обеспечения достаточной прочности купол парашюта изготавливался из 4 слоев ткани. После выгорания нитрона обеспечивалась воздухопроницаемость купола, гарантирующая его надежное функционирование. Соответственно была изменена и автоматика ввода парашютной системы.
Полностью был изменен состав научной аппаратуры. Кроме того, для измерения высот в диапазоне 25-1 км был установлен новый радиовысотомер. В связи с изменением состава научной аппаратуры в спускаемом аппарате и циклограммы её функционирования потребовалось увеличить и емкость аккумуляторной батареи. Вместо кадмий-никелевой была установлена свинцово-цинковая батарея. За 15 суток до подлета к Венере по команде с Земли производился ее заряд от солнечных батарей. В связи с увеличением почти на 100 кг массы спускаемого аппарата по сравнению со спускаемыми аппаратами "Венеры-5,6" пришлось максимально облегчить орбитальный отсек. С него была снята вся научная аппаратура за исключением счетчика космических частиц КС 18 4М.

    1 – спускаемый аппарат;
    2 – панели солнечных батарей;
    3 – датчик астроориентации;
    4 – защитная панель;
    5 – корректирующая двигательная установка;
    6 – коллекторы пневмосистемы с управляющими соплами;
    7 – счетчик космических частиц;
    8 – орбитальный отсек;
    9 – радиатор-охладитель;
    10 – малонаправленная антенна;
    11 – остронаправленная антенна;
    12 – блок автоматики пневмосистемы;
    13 – баллон сжатого азота
Но даже после этого масса всего аппарата (1180 кг) оказалась на 50 кг больше массы "Венеры-5,6", а значит, превышала возможности носителя "Молния-М". Грузоподъемность носителя удалось увеличить доработкой баков разгонного блока (он получил обозначение НВЛ), что дало возможность добавить 140 кг топлива. Автоматическая межпланетная станция "Венера-7" была запущена с космодрома Байконур 17 августа 1970 года ракетой-носителем "Молния-М" с задержкой в 2,5 секунды.

1 – передающая антенна;
    2 – радиопередатчик;
    3 – опорное кольцо;
    4 – демпфер;
    5 – силовой корпус;
    6 – блок коммутации;
    7 – теплоизоляция;
    8 – теплообменник;
    9 – крышка парашютного отсека;
    10 – парашют

На трассе перелета к Венере 27 и 30 сентября были предприняты попытки проведения звездной коррекции, которые не прошли вследствие незахвата опорный звезды (Сириус) звездным датчиком. 2 октября и 17 ноября были проведены солнечные коррекции траектории, которые обеспечили попадание в Венеру. За четыре месяца полета станции к Венере было проведено 124 сеанса радиосвязи. Спустя 120 суток после старта, 15 декабря 1970 года станция "Венера-7" достигла планеты. Общая схема полета была аналогичной полетам "Венер-4,5,6". При входе в атмосферу произошло разделение орбитального и спускаемого аппаратов. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с. При этом максимальные перегрузки достигали 350 единиц.
На высоте около 55 км от поверхности Венеры, при внешнем давлении порядка 0,7 атмосферы система автоматики осуществила ввод в действие парашюта, и 15 декабря в 8 часов 34 минут 10 секунд спускаемый аппарат стации "Венера-7" впервые в мире совершил посадку на поверхность Венеры в 2000 км от утреннего терминатора на ночной стороне. В общей сложности, аппарат в течение 53 минут передавал на Землю информацию, в том числе, около 20 минут с поверхности планеты. При входе СА в атмосферу произошел отказ телеметрического коммутатора, в результате чего на Землю передавалась только температура окружающей среды, которая изменялась от 25 до 475 градусов Цельсия, в течение всего спуска в атмосфере и нахождения аппарата на поверхности.
Одновременно проводились радиоизмерения доплеровского изменения сигнала, принимаемого на Земле от спускаемого аппарата. Именно эти измерения позволили вычислить пройденный путь, "привязать" значения температуры к определенной высоте и зафиксировать момент касания поверхности Венеры. Они же позволили зафиксировать скачок по скорости снижения в середине спуска с 14 до 26 м/с, а затем и скорость в момент касания поверхности (16 м/с), превышающую расчетную. Вероятной причиной этого могло быть самопроизвольное срабатывание пирочеки, вызванное статическим электричеством, и отстрел парашютных стренг. Постоянные измерения соотношения сигнал/шум принимаемого на Земле сигнала позволили зафиксировать уменьшение в момент посадки уровня сигнала почти в 30 раз. Это могло означать влияние ветра на спускаемый аппарат во время посадки или его опрокидывание.
Задача достижения поверхности планеты Венера была достигнута, однако программа полета станции "Венера-7" выполнена частично. Главным результатом полета станции "Венера-7" стало достижение впервые в мире поверхности планеты Венера. При этом аппарат совершил посадку на ночной стороне Венеры. Из-за отказа телеметрического коммутатора была получена лишь информация о температуре атмосферы Венеры на участке спуска и у ее поверхности. По полученным данным был выявлен адиабатический характер изменения температуры. Это позволило, используя уравнения гидростатического равновесия и газового состояния и данные измерений предыдущих станций, рассчитать распределение давления и плотности в атмосфере Венеры по высоте вплоть до поверхности. Оказалось, что давление у поверхности Венеры составляет 90±15 атмосфер, а температура - 475°±20°С.



Макет СА "Венера-7"

Шубин:
АН СССР определила давление на поверхности Венеры не менее 50 и не более 80 атм. Однако радиовысотомер "Венеры-5" намекал на возможность и 140 атм. Г.Н.Бабакин определил: "СА на 180 атм"
Эпопея с парашютом: чтобы сократить время спуска, нашли оригинальное решение: спуск на одиночном, но зарифованном парашюте. Никакой автоматики - разрифовка осуществлялась самой Венерой - рифовочный шнур плавился при 200°. Сам парашют делался (как и раньше) из стеклонитроновой ткани, выдерживающей 500°. Закупали её в ФРГ. Запасы её кончились и купить не удалось. Начали искать в СССР и нашли материал на клинской фабрике "Химволокно". Обещали за год изготовить 500 г нитронной нити. Однако она выдерживала 400°. Подключились специалисты Калининского НИИ синтетического волокна и разработали процесс, увеличивающий термостойкость на 100°. Производства объединили и начали изготавливать советский стеклонитрон.
Был полностью переделан СА. Для тестирования построена камера высокого давления с имитацией условий до 150 атм и 540° и самым разнообразным газовым составом. Корпус СА впервые сделали из титана. Для уменьшения массы сняли газоанализаторы, зато установили гамма-спектрометр ГС-4 для определения состава пород в месте посадки и прибор для определения максимального ускорения на участке торможения. Новый радиовысотомер должен был работать непрерывно. Масса нового СА превысила на 100 кг прежний и РБ уже не мог вывести такую нагрузку к Венере. Тогда с перелётного блока сняли всю научную аппаратуру, кроме счётчика космических частиц. Дефицит массы уменьшился до 50 кг, но и это не спасало. Пришлось переделывать РБ. Его топливные баки были увеличены, вся телеметрия снята. Новый РБ получил индекс "НВЛ".
17 августа 1970 года в 8 часов 38 минут 21,745 секунды - старт. АМС отправилась к Венере и получила название "Венера-7". Сбой в работе звёздного датчика не позволил выполнить коррекцию ни 27, ни 30 сентября. Перешли на солнечную ориентацию и двумя коррекциями 2 и 17 ноября направили КА в Венеру. 15 декаря АМС вошла в атмосферу Венеры. Вышел тормозной парашют, потом основной. (противоречие, см выше, парашют был один, но зарифован). Отказал коммуникатор. Он должен был опрашивать поочерёдно все приборы, но застрял в первоначальном положении и передавал только температуру. В 8 часов 19 минут 8 секунд скорость спуска резко выросла - с 14 до 26 м/с. Что означало: парашют оторвался. СА начал падать с возрастающей скоростью. В 8 часов 37 минут 31 секунду сигнал пропал. Данных получено было мало. Даже данные о температуре подверглись сомнению - посчитали, что температура замерялась не "за бортом", а внутри СА (это потом опровергли). Келдыш сформировал группу экспертов, которые работали до января, не отвлекаясь даже на новогодние праздники. Им удалось "спасти" СА и записать новый приоритет за СССР - впервые аппарат передавал сигнал с поверхности другой планеты! Среди шумов после "пропажи" сигнала выделили слабые сигналы СА. Мощность СА снизилась в 32 раза, затем на секунду восстановилась до штатной и вновь упала до 3% от штатной. И сигнал шёл ещё 23 минуты. Очевидно, что СА опрокинулся при посадке, антенна потеряла направление на Землю (она была точно в зените).
Исследования показали, что СА достиг поверхности Венеры в 8 часов 34 минуты 08,86+/- 0,1 сек (м.в). Приём телеметрии продолжался до 8 час. 56 мин, а сигнал - до 9 час. 30 мин. Температура на поверхности оказалась 474°+|- 20°, давление (вычисленное по температуре) - 92+/-15 атм. Удалось определить и путь, невзирая на отказавший радиовысотомер. Даже определили качество грунта - среднее между жидкостью и гранитом, даже точнее - между песком и вулканическим туфом.