Venera 7: medio siglo del primer aterrizaje con éxito en otro planeta

Por Daniel Marín, el 16 diciembre, 2020. Categoría(s): Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Rusia • Sistema Solar • Venus ✎ 69

¿Cuál fue la primera sonda espacial que alcanzó con éxito otro planeta? Poca gente sabe que fue la cápsula de la sonda soviética Venera 7, una semiesfera de titanio blindada que el 15 de diciembre de 1970 descendió a través de la infernal atmósfera de Venus hasta alcanzar la superficie y sobrevivió para contarlo. La Unión Soviética comenzó a lanzar sondas a Venus en una fecha tan temprana como 1961, pero el diseño de la primera serie de naves 1V era demasiado rudimentario para lograr resultados científicos de calidad. En 1963 se introdujo la serie de sondas 3MV para el estudio de Marte y Venus, de ahí la ‘M’ y la ‘V’ del nombre (por si alguien se lo pregunta, de la serie 2MV solo se lanzaron dos ejemplares en 1962 y solo uno de ellos, la Mars 1, tuvo un éxito limitado). La oficina de diseño OKB-1 de Serguéi Koroliov había concebido la serie 3MV como una versión mejorada y más avanzada de las 2MV. Se construyeron numerosas 3MV para ser lanzadas a los dos planetas vecinos y a las cercanías de la Luna, pero no sería hasta noviembre de 1965 cuando se lanzaron tres sondas de la serie con destino a Venus. Una de ellas no alcanzó el espacio por culpa de un fallo en el lanzador Mólniya, mientras que las otras escaparían de la gravedad terrestre y serían conocidas por el resto del mundo como Venera 2 y Venera 3. Aunque la Venera 2 fue creada como una sonda de sobrevuelo, dejó de funcionar tan solo 17 días después del lanzamiento. Por su parte, la Venera 3 incluía una cápsula para estudiar la atmósfera de Venus, pero su diseño no se pudo poner a prueba porque se perdió el contacto con la nave poco antes de llegar al planeta.

Recreación de la sonda Venera 7 (V-70 nº 1) llegando a Venus (Roscosmos).

En 1966 Koroliov decidió transferir su programa de sondas espaciales a la oficina de diseño OKB Lávochkin, a cargo de Georgui Babakin. Babakin optó por usar las sondas de la serie 3MV únicamente para el estudio de Venus, de ahí que a veces a esta serie se le denomine también como 3V a secas. Además, todas las sondas llevarían cápsulas de descenso. El análisis de las condiciones de Venus a partir de las observaciones terrestres y, sobre todo, tras el sobrevuelo de la sonda estadounidense Mariner 2 en 1962 sugerían que el planeta ‘gemelo de la Tierra’ no era un mundo habitable cubierto de pantanos donde los brontosaurios pastaban plácidamente, sino más bien todo lo contrario. Los datos apuntaban a que la superficie de Venus era un infierno sometido a más de 400 ºC y una alta presión atmosférica. No todos los investigadores estaban de acuerdo con esta hipótesis, pero los ingenieros de Lávochkin no podían arriesgarse y diseñaron la cápsula teniendo en cuenta las condiciones más pesimistas. La gran incertidumbre era la presión atmosférica. ¿Qué valor podría alcanzar? La Academia de Ciencias de la URSS sugirió un valor de entre 1 y 10 bares, así que los ingenieros diseñaron la cápsula para soportar hasta este último valor —si bien los sensores solo podrían aguantar unas 7 atmósferas—, una temperatura de 425 ºC y una deceleración superior a los 350 g. La cápsula parecía más un batiscafo que un artefacto espacial y, de hecho, los técnicos de Lávochkin pensaban que estaban siendo exagerados. Eso sí, la cápsula fue diseñada para aguantar una posible inmersión en los hipotéticos océanos pantanosos venusinos.

Serie 1MV (RKK Energía).
Diseño de las sondas 2MV (RKK Energía).
Sonda Venera 4 antes del lanzamiento. Se aprecia el recubrimiento de mantas térmicas que nunca suele aparecer en las maquetas de estas naves (Roscosmos).
Modelo de la Venera 4 (Novosti Kosmonavtiki).

En 1967 se lanzaron dos sondas 3MV a Venus, denominadas V-67, pero una de ellas no salió de la órbita baja. La otra sería conocida como Venera 4 y su sonda atmosférica se convertiría en el primer artefacto humano en descender con éxito a través de la atmósfera de otro planeta, aunque no alcanzó la superficie. Este hito tuvo lugar el 18 de octubre de 1967 a las 07:39 hora de Moscú, cuando la cápsula semiesférica se separó de la sonda y entró a una velocidad de 10,7 km/s, por entonces inusitada incluso para artefactos que habían regresado a la Tierra, mientras era vigilada por la estación terrestre de Yevpatoria, en Crimea. Al mismo tiempo que el escudo térmico de la cápsula alcanzaba los 11 000 ºC (!), el resto de la sonda Venera 4 se desintegraba en la atmósfera. La cápsula desplegó el paracaídas piloto, seguido del principal. La temperatura fue aumentando poco a poco. La última señal que mandó la cápsula fue a las 09:13 horas. Los técnicos y científicos no podían dar crédito a los datos recibidos: la cápsula había encontrado una temperatura exterior de unos 262 ºC (la interior rondaba por entonces los 54 ºC), lo que correspondía a una presión de 18 atmósferas. Los datos de la Mariner 2 eran correctos: Venus era un infierno. Los investigadores concluyeron que la sonda había alcanzado la superficie, pero un análisis posterior reveló que la pérdida de la señal había tenido lugar a gran altitud (unos 26-28 kilómetros). La superficie de Venus debía por tanto estar sometida a una presión y temperaturas todavía mayores de las medidas por la cápsula, unas cifras que algunos científicos consideraban simplemente demasiado altas para ser creíbles. Por otro lado, la cápsula confirmó que el componente principal de la atmósfera de Venus era dióxido de carbono y no nitrógeno como se sospechaba hasta ese momento, aunque también detectó cierta cantidad de este elemento, además de trazas de oxígeno.

Sonda Venera 7 (Roscosmos).

Los datos de la Venera 4 intrigaron a los científicos y su éxito animó a Lávochkin a conquistar la superficie del planeta vecino. En 1969 se volvieron a lanzar dos sondas 3MV a Venus, las V-69, y, esta vez, ambas lograron abandonar la gravedad terrestre y serían bautizadas como Venera 5 y Venera 6. Las cápsulas atmosféricas habían sido reforzadas, pero no tanto como para poder soportar las estimaciones más pesimistas de los modelos atmosféricos. Un error fatal, pues los modelos estaban en lo cierto. Como resultado, y a pesar de que las dos sondas llegaron a Venus, ninguna logró alcanzar la superficie. La cápsula de la Venera 5 implotó cuando la temperatura alcanzó los 320 ºC y 27 atmósferas de presión, mientras que su hermana Venera 6 corrió la misma suerte y dejó de funcionar a unos 10 kilómetros de altura. Los resultados sirvieron para confirmar los datos de la Venera 4. Ahora, los nuevos modelos preveían una temperatura superficial de entre 400 ºC y 530 ºC, así como una presión de entre 60 y 140 atmósferas. Venus era, contra todo pronóstico, el lugar más hostil conocido por el ser humano.

Sonda Venera 7 y 8. La cápsula está en la parte inferior (IKI).
El paracaídas de la Venera 7 y 8 durante las pruebas (Roscosmos).
Las pruebas del paracaídas de las Venera 7 y 8 (IKI).

En 1970 le tocó el turno a la nueva remesa de sondas 3MV, conocidas —oh, sorpresa—, como V-70. Esta vez Venus no podría con ellas. Cada nave tenía una masa de 1180 kg, incluyendo los 590 kg de las nuevas cápsulas reforzadas. Las cápsulas fueron construidas como verdaderos blindados planetarios, capaces de soportar 540 ºC y 180 atmósferas, las condiciones que debían reinar en la superficie según la extrapolación más pesimista de los datos de las Venera 4, 5 y 6. La cápsula sería más pequeña para reducir la superficie expuesta a las terribles condiciones de Venus y, como gran novedad, estaba fabricada en dos grandes piezas de titanio (hasta ese momento se había usado aluminio). El número de orificios del fuselaje también se redujo y el paracaídas principal no se desplegaría del todo hasta que se alcanzase una temperatura de 200 ºC. El objetivo de esta última medida era que la cápsula descendiese rápidamente y alcanzase la superficie antes de que el incremento de la temperatura interna destrozase los sistemas internos. Precisamente, se introdujo un sistema de refrigeración para enfriar la el interior de la cápsula hasta los — 8 ºC antes de la entrada en la atmósfera de Venus. Con este sistema, los ingenieros esperaban que la cápsula pudiese sobrevivir una media hora en un entorno de 530 ºC. El paracaídas se mantendría parcialmente cerrado gracias a unas tiras de nylon diseñadas para derretirse a 200 ºC, aumentando el área del paracaídas de 1,8 a 2,4 metros cuadrados. La tela del paracaídas era no obstante el punto débil del sistema, puesto que Lávochkin no pudo encontrar al principio ningún fabricante que garantizase que su tejido pudiera aguantar temperaturas de más de 400 ºC (el sistema de paracaídas se probó en túneles de viento y en pruebas de caída desde bombarderos Tu-22). En vez de los instrumentos para analizar la composición atmosférica de las cápsulas anteriores, las V-70 llevarían un espectrómetro de rayos gamma GS-4 para medir la composición del suelo. Al igual que sus hermanas, la Venera 7 no llevaría cámaras. Las nuevas cápsulas eran 100 kg más pesadas que sus predecesoras, por lo que hubo que aligerar las sondas y aumentar las prestaciones de la última etapa —el Blok-L— del lanzador Mólniya para poder enviarlas a Venus.

Cápsula de la Venera 8, similar a la de la Venera 7 (Roscosmos).
Estructura interna de la cápsula. A: antena; B: paracaídas; C: tornillo de sujeción de la cubierta superior; D: escudo térmico interno; E: capas aislantes; F: conmutador de activación de los instrumentos; G: fuselaje presurizado; H: amortiguador; J: transmisor: K: adaptador de unión a la sonda (Robot Explorers).
Cápsula de la Venera 8 (V-72) con la antena desplegable para garantizar comunicaciones con la Tierra (Roscosmos).

Las dos V-70 fueron lanzadas el 17 y el 22 de agosto, respectivamente, pero solo la primera pudo abandonar la órbita baja y sería bautizada como Venera 7 (la otra quedaría varada en órbita terrestre y pasaría sin pena ni gloria bajo la denominación de Kosmos 359). Tras dos correcciones de la trayectoria, Venera 7 comenzó su odisea el 12 de diciembre, cuando el sistema de refrigeración se activó para enfriar el interior de la cápsula y las baterías comenzaron el proceso de carga. La entrada atmosférica se produjo el 15 de diciembre a una velocidad de 11,5 km/s. La cápsula descendió por el hemisferio nocturno de Venus mientras soportaba una deceleración, ya habitual, de 350 g y su escudo térmico casi doblaba la temperatura superficial del Sol. El paracaídas piloto se abrió a una altura de 54 kilómetros cuando la presión alcanzó los 0,7 bares. Durante seis minutos el descenso en la noche venusina fue normal, pero a una altitud de unos 20 kilómetros el paracaídas comenzó a desintegrarse por efecto del calor y la cápsula se precipitó a mayor velocidad contra la superficie, que alcanzó 35 minutos después del inicio de la entrada. Tras golpear el suelo a unos 60 km/h, la cápsula rebotó, aunque siguió emitiendo durante otros 23 minutos con una señal mucho más débil, probablemente debido a que el vehículo rodó y la antena dejó de apuntar al cielo al quedar inclinada unos 50º. Lamentablemente, un conmutador destinado a activar el resto de instrumentos no se activó y el espectrómetro GS-4 no pudo hacer su trabajo. La última temperatura medida por la cápsula fue de 475 ºC y se estimó que la presión debía rondar las 90 atmósferas. Desde entonces, el primer artefacto humano en alcanzar con éxito la superficie de otro planeta descansa en Tinatin Planitia, Venus, a 5º de latitud sur y 9º de longitud este.

Lanzamiento de la Venera 7 (Roscosmos).
Pins y placas soviéticas que llevaba a bordo la Venera 7 (Roscosmos).

En 1972 la sonda Venera 8 repitió el éxito de la Venera 7 y dejó claro, por si aún había dudas, las brutales condiciones de la superficie de Venus (aunque logró sobrevivir 50 minutos tras tocar el suelo). En total, entre 1963 y 1972 se lanzaron 17 sondas de la serie 3MV, aunque solamente cinco lograron cumplir con su misión de estudiar el planeta vecino. Tras los éxitos de las Venera 7 y Venera 8, la oficina Lávochkin dio por amortizada la serie 3MV y decidió introducir una nueva serie de sondas, las 4V, más grandes y pesadas, que serían capaces de orbitar el planeta y de enviar a la superficie cápsulas de mayor tamaño dotada de cámaras. La era dorada de la exploración soviética de Venus estaba a punto de comenzar.

Referencias:

  • https://www.roscosmos.ru/29665/


69 Comentarios

    1. Es que no lo soportan… el calor va «evaporando» el escudo térmico, así es como disipa calor, como la reentrada es un lapso breve y como solo tiene que realizar una sola reentrada, el truco simplemente consiste, en añadir la cantidad suficiente de material para que la evaporación no consuma todo el escudo, antes de que termine la fase crítica donde la temperatura es tan elevada como esos 11 mil grados

    1. Maravilloso!! muestras de regolito lunar y semillas mutantes 😊
      Esta misión la he seguido de principio a fin. Es increíble la precisión de cada secuencia, (si están en la Tierra es por que no fallaron una). Conociendo el detalle y la paciencia que le ponen a todas sus obras de arte, diría que las misiones Chang’e son complejas obras de arte oriental. 👏

  1. 17 sondas… hasta lograr un mínimo éxito… que pasada. Es lo que pasa cuando en realidad, no tienes ni idea de a donde vas. Eso es exploración pura y dura.

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