Автоматическая станция 'Венера-4' была создана на базе автоматических станций 3МВ, разработанных в ОКБ-1 под руководством С. П. Королева. Станции 3МВ предназначались для исследования Марса и Венеры как с пролетной траектории, так и с помощью посадочного аппарата, доставляемого на поверхность планеты. Они прошли летные испытания с 11 ноября 1963 года по 23 ноября 1965 года. В ходе 9 пусков были отработаны бортовые системы, однако ни одной из станций по тем или иным причинам не удалось исследовать Венеру или Марс. Наибольший успех пришелся на долю автоматической станции 'Зонд-3', запущенной 18 июля 1965 года для отработки бортовых систем, которая попутно произвела фотосъемку обратной стороны Луны.
Последние три автоматические станции этой серии были запущены в ноябре 1965 года в сторону Венеры. Одна из них осталась на околоземной орбите, а станции 'Венера-2', в задачу которой входило фотографирование планеты Венера и исследование околопланетного пространства с пролетной траектории, и 'Венера-3' со спускаемым аппаратом вышли на межпланетную траекторию. Впрочем, связь с ними прекратилась незадолго до подлета к Венере. Причиной этого стал перегрев бортовой аппаратуры. В 1965 году все работы по созданию автоматических межпланетных и лунных станций были переданы из ОКБ-1 на Машиностроительный завод имени С. А. Лавочкина. В связи с дефицитом времени (до очередного пускового 'окна' 1967 года для полета к Венере оставалось чуть больше года) решено было ограничится созданием аппарата только для доставки спускаемого аппарата в атмосферу Венеры.
За основу при создании автоматических станций В-67 была взята станция 'Венера-3', однако, по результатам ее полета в конструкцию были внесены некоторые изменения. На орбитальном аппарате коренной переделке подверглась система терморегулирования (СТР) приборного отсека. Вместо газо-жидкостной специалистами КБ Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина была заново разработана более простая в производстве и надежная в эксплуатации газовая система терморегулирования. При этом радиатор-охладитель СТР был совмещен с центральной частью параболической остронаправленной антенны.
В связи с тем, что с момента старта 'Венеры-3' Академия наук пересмотрела модель атмосферы Венеры и в техническом задании на аппарат привела более высокие расчетные значения температуры (425њС против 330-350њС для 'Венеры-3') и давления (1-10 атмосфер против 1,5-5) у поверхности планеты, пришлось заново проектировать спускаемый аппарат. При этом задачи, поставленные перед межпланетной станцией 'Венера-4', звучали как: - проникновение в атмосферу Венеры до максимально возможной глубины, определяемой термостойкостью и прочностью СА; - осуществление попытки посадки на поверхность планеты, если предельные температура и давление не будут достигнуты; - передача телеметрической информации в процессе погружения в атмосферу и после посадки на Венеру.
Автоматическая станция 'Венера-4' состояла из орбитального отсека с корректирующей двигательной установкой и спускаемого аппарата.
Орбитальный отсек представлял собой герметичный корпус цилиндрической формы в котором размещены приборы радиокомплекса, системы астроориентации и коррекции 'Чайка-В', терморегулирования, аккумуляторные батареи и научная аппаратура.
Радиокомплекс дециметрового диапазона обеспечивал прием до 127 команд с Земли, проведение траекторных измерений и передачу на Землю телеметрической информации со скоростями 1, 4, 16 и 64 бита в секунду. Мощность передатчика ДМ-диапазона - 40 Ватт.
На 'Венере-4' использовалась 6-разрядная телеметрия со скоростями опроса 1, 4, 16 и 64 бит/с, которая могла работать и в режиме непосредственной передачи, и в режиме записи с последующим воспроизведением. Для записи ТМ-информации в дежурном режиме в состав телеметрической системы входил магнитофон емкостью 150 тысяч бит.
Для радиосвязи использовались заново разработанные малонаправленные антенны. Передача информации со скоростью 64 бита в секунду осуществлялась через параболическую остронаправленную антенну (ОНА) диаметром ~2,3 метра. ОНА состояла из жесткой центральной части, в которую был встроен радиатор-охладитель, и раскрываемой в полете части, сделанной из металлической сетки в виде зонтика. По баллистическим условиям использование ОНА возможно было только после 45 суток полета.
В состав бортовой аппаратуры входило также программно-временное устройство, которое обеспечивало выдачу меток в бортовые системы в заданное время.
Система ориентации и коррекции 'Чайка В' была предназначена для обеспечения постоянной солнечной ориентации на пассивных участках полета, наведения остронаправленной антенны на Землю в сеансах связи, построения трехосной ориентации перед проведением коррекции траектории для выставки двигателя КДУ в заданном направлении и стабилизации КА в ходе коррекции.
В качестве датчиков системы ориентации и коррекции использовались прибор грубой солнечной ориентации (точность постоянной солнечной ориентации +10њ), солнечно-звездный астроблок, солнечно-земной прибор, обеспечивающий наведение ОНА на Землю с точностью +40 угловых минут, датчик наличия Венеры и датчики угловых скоростей.
В начале сеанса коррекции с помощью астроблока строится трехосная ориентация (точность солнечно-звездной ориентации составляла +6 угловых минут), которая 'перехватывается' гиростабилизированной платформой. Включение двигателя производится по метке ПВУ, а выключение - от интегратора по набору требуемой скорости коррекции.
В случае невозможности работы со звездным прибором проводится так называемая солнечная коррекция. При этом сопло маршевого двигателя направлено либо к Солнцу, либо в противоположном направлении.
В качестве исполнительных органов системы ориентации и коррекции использовались реактивные сопла, работающие на газообразном азоте. При работе КДУ стабилизация по тангажу и рысканию осуществлялась качанием камеры ЖРД.
Для обеспечения работы бортовой аппаратуры орбитального аппарата служила система энергопитания, которая была существенно переделана. В ее состав входили две панели солнечной батареи общей площадью 2,4 м2. В качестве буферной батареи основного отсека была применена кадмий-никелевая аккумуляторная батарея номинальной емкостью 84 ампер-часа.
Система терморегулирования обеспечивала циркуляцию газа в орбитальном отсеке с помощью вентилятора, а сброс тепла осуществлялся через радиатор-охладитель, встроенный в остронаправленную антенну. Регулирование температуры в заданных пределах обеспечивалось заслонкой, открывающей и закрывающей магистраль подачи воздуха на радиатор-охладитель.
На внешней стороне орбитального отсека установлены оптические датчики и исполнительные органы системы астроориентации, две раскрывающиеся панели солнечных батарей, малонаправленные и остронаправленная антенны радиокомплекса, штанга магнитометра и датчики научных приборов.
К хвостовой части гермоотсека крепился негерметичный отсек корректирующей двигательной установки с ЖРД тягой 200 кг, а также баллоны с компонентами топлива (четырехокись азота и несимметричный диметилгидразин) и системой подачи, сопла газовых двигателей ориентации. В ходе перелета предполагалось проведение двух коррекций траектории.
Спускаемый аппарат
Основной полезной нагрузкой автоматической станции 'Венера-4' являлся спускаемый аппарат, который размещался в головной части космического аппарата и крепился к основному отсеку с помощью стяжных лент.
Он имел форму, близкую к шару диаметром 103 см. Конструктивно СА состоял из двух герметичных отсеков: приборного и парашютного. В самой нижней части СА установлен механический демпфер, уменьшающий колебания при его движении в атмосфере после отделения от орбитального отсека.
В парашютном отсеке была установлена двухкаскадная парашютная система, состоящая из тормозного парашюта с площадью купола 2,2 м² и основного парашюта с площадью купола 55 м². Для определения момента ввода и раскрытия парашюта использовались датчики перегрузок, бародатчики и временной механизм.
В этом же отсеке были размещены антенны передатчика дециметрового диапазона и радиовысотомера, система отделения крышки, система раскрытия и отцепки парашюта. Раскрытие антенн производилось при раскрытии основного парашюта. Радиовысотомер 'Высота' предназначен для выдачи отметок пяти фиксированных высот: 26; 14; 9; 4,5 и 2 км над поверхностью планеты и привязки к ним данных о температуре, плотности, давлении и химическом составе атмосферы.
В приборном отсеке были размещены приборы служебных бортовых систем, включая радиокомплекс дециметрового диапазона, телеметрическую систему, блоки электроавтоматики и системы терморегулирования. Для питания служебных и научных приборов в спускаемом аппарате была установлена химическая батарея емкостью 28 ампер-часов, которая на трассе перелета подпитывалась малым током от отдельной секции солнечной батареи для предотвращения саморазряда. Ресурс батареи был рассчитан примерно на 100 минут непрерывной работы.
В радиокомплексе спускаемого аппарата использовался тот же передатчик, что и на орбитальном отсеке. Передача телеметрической и научной информации осуществлялась непосредственно со спускаемого аппарата на Землю. Но, учитывая дальность до Венеры, а также то, что передача научной информации велась через малонаправленную антенну, скорость передачи информации составляла всего лишь 1 бит в секунду. В случае выхода из строя одного из передатчиков специальное устройство должно было автоматически подключить резервный комплект.
Для повышения жесткости СА внутри приборного отсека было создано давление газа 2 атмосферы.
Снаружи спускаемый аппарат был покрыт теплозащитой с применением сублимирующих материалов. По сравнению с 'Венерой-3' теплозащита была значительно усилена. Для предотвращения разогрева аппарата в процессе спуска между внешней теплозащитой и корпусом была расположена многослойная теплоизоляция из стеклотекстолитовых сот с прослойками из асботекстолита.
Перед стартом спускаемый аппарат прошел стерилизацию с целью предотвращения заноса на Венеру микроорганизмов земного происхождения.
Общая масса автоматической станции 'Венера-4' составила 1106 кг. Поскольку она по массе значительно превышала массу 'Венеры-3' (960 кг), для ее запуска вместо ракеты 8К78 ('Молния') была применена модернизированная ракета-носитель 8К78М ('Молния-М') с разгонным блоком ВЛ.
- Назначение планетные исследования
- Статус выведен из эксплуатации,
- Объект исследований Венера
- Дата запуска 12 июня 1967
- Космодром Байконур
- Средства выведения &