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Venera-Mission

Zwischen 1961 und 1983 startete die Sowjetunion mehrere Raumsonden zur Venus. Diese werden nach der russischen Bezeichnung für die Venus meist „Venera“ genannt (russisch Венера für Venus). Gelegentlich findet sich auch die Schreibweise „Wenera“ (vgl. hierzu Transkription der kyrillischen Schrift). Neben den benannten Raumsonden gab es eine Reihe von Fehlstarts, die im Falle des Erreichens der Erdumlaufbahn als Satelliten unter Sputnik- und Kosmos-Decknamen ausgewiesen wurden. Außerdem erfolgte im Rahmen des Zond-Programms ein Flug (Zond 1) in Richtung Venus, sowie weitere nicht erfolgreiche Starts.

Inhaltsverzeichnis

Missionen

Erste Generation

Im Startfenster 1961 plante die Sowjetunion zwei Sonden Richtung Venus zu starten. Lange Zeit vermutete man, dass die Sonden eine kleine Landekapsel an Bord hatten, die auf der Venus landen sollte und darauf ausgelegt war, in einem Ozean (dessen Vorhandensein man auf der Venus vermutete) schwimmen zu können. Diese Vermutung wurde durch die Mitnahme von sowjetischen Emblemen wie bei den Lunik-Sonden genährt. Heute weiß man, dass die Sonden keinen Lander mitführten, sondern stattdessen wahrscheinlich einen harten Aufschlag auf der Venus-Oberfläche versuchen sollten.

Da die zum Start verwendete Molnija-Trägerrakete noch wenig erprobt war, hat man 1962 gleich drei Sonden gestartet. Für zwei dieser drei Sonden war eine Landung und für eine ein Vorbeiflug an der Venus geplant. Die Masse der Sonden betrug jeweils rund 890 kg. Die Sonden stammten aus dem Projekt 2-MV, bei dem man einen gemeinsamen Bus für eine Mars- oder Venussonde entwickelte. Dieser Bus konnte dann entweder eine Landekapsel oder ein Instrumentenpaket mitführen.

Sputnik 19 und Sputnik 20 waren Landesonden, Sputnik 21 dagegen eine Vorbeiflugsonde. Technische Einzelheiten wurden nicht veröffentlicht, doch wegen des gemeinsamen Busses dürfte der Aufbau identisch mit Mars 1 gewesen sein.

Im Jahr 1965 wurden wiederum verschiedene Sondenpaare auf den Weg geschickt: „Venera 2“ und „Kosmos 96“ waren Vorbeiflugsonden, „Venera 3“ sollte eine Landesonde ausklinken, die dann auf der Planetenoberfläche landen sollte. Obwohl nur „Venera 2“ und „Venera 3“ teilweise erfolgreich arbeiteten, stellte das Jahr 1966 dennoch den sowjetischen Durchbruch zur Venus dar. Die USA waren der Sowjetunion aber schon zuvorgekommen: Ihr erster erfolgreicher Venusvorbeiflug fand am 14. Dezember 1962 durch Mariner 2 statt.

Der Bus der Sonden war identisch mit dem von Zond 1 bis Zond 3. Man plante einen gemeinsamen Bus für Sonden zu Mars und Venus. Während die Venus-Sonden in das Venera Programm eingegliedert wurden, hat man die Marssonden bis auf eine nie gestartet. Stattdessen wurden sie als Zond 1 bis Zond 3 gestartet. Das Zond-Programm stand allgemein für interplanetare Sonden, deren wahre Natur die Sowjetunion nicht preisgeben wollte.

Die Vorbeiflugsonden trugen verschiedene Spektrometer und ein Kamerasystem mit, welches Aufnahmen beim Vorbeiflug machen sollte. Der Lander sollte längere Zeit auf der Oberfläche verweilen und war dazu mit Solarzellen ausgerüstet. Er verfügte über meteorologische Sensoren und Instrumente zur Untersuchung der Atmosphäre.

Die beiden Sonden von 1967 waren weiterentwickelte Modelle von „Venera 3“ und „Kosmos 96“. „Venera 4“ war die erste vollständig geglückte Venus-Mission der Sowjetunion, obgleich sie die Venusoberfläche nicht erreichte, da der hohe Druck der Venusatmosphäre nur unzureichend bekannt war. Trotzdem arbeitete die Sonde über die komplette geplante Zeit und konnte wichtige Daten über die Atmosphäre der Venus liefern.

1969 klappte zum ersten Mal ein Doppelstart der Sowjetunion zur Venus. Die beiden Sonden waren ähnlich der erfolgreichen „Venera 4“, hatten aber auf einen etwas höheren Außendruck von 25 Bar ausgelegte Landekapseln. Doch auch dies war nicht ausreichend, so dass die beiden Sonden den Venusboden nicht intakt erreichten. Verbessert hatte man das Fallschirmsystem, so das die Sonden nun schneller durch die Atmosphäre gelangten und die Batteriekapazität wurde erhöht. Trotzdem gelten beide Sonden als Erfolg, denn sie lieferten wie geplant, während des Abstiegs an einem Fallschirm hängend, Daten über die Atmosphäre. Die Masse der Sonden betrug jeweils 1.130 kg, wobei 405 kg auf den Lander entfielen.

Mit "Venera 7", dessen Landesonde einem Druck von 180 Bar standhalten konnte, erreichte die Sowjetunion den entscheidenden Durchbruch. Es war die erste erfolgreiche Landung auf einem fremden Planeten überhaupt. Die Gesamtmasse der Sonde betrug 1.180 kg. Ein schwaches Signal konnte 23 Minuten lang von der Oberfläche empfangen werden, dann verstummte die Landekapsel. Die instrumentelle Ausrüstung, die bei Venera 4 bis Venera 6 noch zahlreiche Experimente zur Untersuchung der Atmosphäre beinhaltete, musste nun auf ein Thermometer und ein Barometer beschränkt werden, da die verstärkte Abschirmung der Landekapsel sehr viel Gewicht erforderte.

Die beiden Sonden, die 1972 gestartet wurden, waren denen von 1970 ähnlich. Da man nun den Bodendruck von 90 bar kannte, konnte man die Abschirmung der Kapsel wieder verringern und mehr Experimente mitführen. Ein Radio-Höhenmesser erlaubte es, die Bewegung der Sonde über den Boden aufzuzeichnen und so ein Höhenprofil zu erstellen. Ein Gerät wies Ammoniak chemisch nach und ein weiteres untersuchte die Größe und Verteilung der Aerosole in der Atmosphäre. Ein Gammastrahlenspektrometer bestimmte am Boden die Konzentration der Elemente Kalium, Uran und Thorium. Eine weitere Aufgabe war es, die Lichtverhältnisse auf der Venusoberfläche zu messen, um die nächsten mit Fotokameras ausgestatteten Missionen vorzubereiten. Als Folge dessen mussten die Sonden auf der Tagesseite der Venus landen, nachdem alle bisherigen Landeversuche auf der Nachtseite durchgeführt wurden. Die Gesamtmasse der Sonden betrug jeweils 1.180 kg, die Landesonden wogen jeweils 495 kg und enthielten folgende Instrumente: Temperatur-, Druck- und Lichtsensoren, außerdem einen Höhenmesser, einen Gammastrahlenspektrometer und einen Gas-Analysator. Da die auf 180 bar ausgelegte „Venera 7“ zuvor am Boden nur einen Druck von 90 bar meldete, war diese Landekapsel nun auf 120 bar Außendruck ausgelegt.

Zweite Generation

Alle bisherigen Venera-Sonden wurden mit Molnija-Raketen gestartet, und waren damit auf eine Masse von etwa 1.180 kg beschränkt. Nun hatte man aber die weitaus stärkere Proton-Rakete zur Verfügung, die etwa 5.000 kg Richtung Venus befördern konnte. Dadurch waren weitaus anspruchsvollere Missionen möglich, man arbeitete deshalb an den neuen schweren Venera-Sonden.

Nachdem das Startfenster 1973 ausgelassen wurde, startete man 1975 „Venera 9“ und „Venera 10“, die jeweils aus einem Orbiter und einem Lander bestanden. Erstmals flogen die Muttersonden nicht am Planeten vorbei, sondern schlugen einen hochexzentrischen Orbit ein. Die beiden (ohne Treibstoffe) etwa 2.300 kg schweren Orbiter vermaßen den Planeten und lieferten erstmals Radarmessungen, da die Venusoberfläche wegen der komplett aus Wolken bestehenden Atmosphäre nicht einsehbar ist. Die Sowjetunion arbeitete bei diesen beiden Missionen mit Frankreich zusammen. Die Lander dieser Missionen wurden in 2,4 m großen Sphären untergebracht und wogen jeweils 1.560 kg. Man setzte verschiedene Techniken ein, um die Lebensdauer auf der 475 °C heißen Oberfläche zu erhöhen; beispielsweise das Vorkühlen des gesamten Landers auf -10 Grad Celsius und die Mitnahme von Paketen mit Lithiumnitrat-Trihydrat, einem Salz, das bei 30 Grad Celsius schmilzt und dabei Wärme aufnimmt. Erstmals enthielten die Lander Kameras, die grobaufgelöste Bilder der Venusoberfläche lieferten. Dies waren die ersten Bilder von der Oberfläche eines fremden Planeten überhaupt. Außerdem verfügten die Lander über einen Ausleger an dem durch ein Röntgenfluoreszenzspektrometer die Zusammensetzung der Oberfläche bestimmt wurde.

Später wurde bekannt, dass das Ende der Übertragung nicht durch den Ausfall der Lander verursacht wurde, sondern weil die Orbiter vom Lander aus hinter dem Horizont verschwanden und man so keine Daten mehr empfangen konnte. Der Venera 9 Orbiter arbeitete bis zum 22. März 1976. Beide Orbiter untersuchten die Venusatmosphäre mit Kameras und Spektrometern. Weitere Experimente galten dem interplanetaren Raum und der Suche nach Gammastrahlenausbrüchen.

Bei den 1978 gestarteten „Venera 11“ und „Venera 12“ kehrte die Sowjetunion dann wieder zur althergebrachten Technik zurück: Die Muttersonde flog am Planeten vorbei und setzte einen Lander ab. Dies erlaubte einen längeren Kontakt mit dem Lander. Beide Sonden konnten, weil die Verkleidung der Kamera nicht abtrennbar war, nur Daten aber keine Bilder übermitteln. Die Sonden wogen beim Start jeweils 4.940 kg. An beiden Vorbeiflugsonden waren zudem Frankreich und Österreich beteiligt.

Auch die „Venera 13“ und „Venera 14“ Sonden bestanden aus jeweils einer Vorbeiflugstufe und einem Lander. Die Sonden übermittelten im Gegensatz zu ihren Vorgängern erneut Bilder von der Oberfläche zur Erde. Die Aufnahmen der Oberfläche wurden diesmal mit hochauflösenden Farbkameras erstellt. Außerdem verfügten die Lander über ausgeklügelte Analysesysteme, die Bodenproben entnahmen und im Inneren der Sonde mit einem Röntgenfluoreszenzspektrometer untersuchten. Die Lander wogen jeweils 760 kg. Die beiden Muttersonden wurden zudem noch zu Manövertests für die spätere Vega-Mission sowie zu Sonnenbeobachtungen genutzt und waren dazu mit einem Magnetometer und Detektoren für kosmische Strahlen, Gammastrahlen und Teilchendetektoren ausgerüstet.

„Venera 15“ und „Venera 16“ setzten erstmals keinen Lander mehr ab, sondern setzten die Arbeit von „Venera 9“ und „Venera 10“ fort. Beide Sonden waren identisch aufgebaut und basierten auf modifizierten Flugplattformen von „Venera 9“ bis „Venera 14“. Sie bestanden aus einem 5 m langen Zylinder und einer 1,4 m hohen parabolischen Antenne mit einem Durchmesser von 6 m für den Synthetic Aperture Radar (SAR), die an einem Ende des Zylinders untergebracht war. Eine 1 m große parabolische Antenne für das Radiohöhenmesser befand sich ebenfalls an diesem Ende der Sonde. Eine Wölbung an dem entgegengesetzten Ende des Zylinders trug Treibstofftanks und Antriebssysteme. Zur Stromversorgung standen zwei Solarpanels zur Verfügung. Eine 2,6 m große Antenne, die an der Seite des Zylinders angebracht war, diente der Kommunikation mit der Erde. Die Sonden wogen jeweils 4.000 kg.

Insgesamt konnten die Sonden etwa 30% der Oberfläche mit ihrem Synthetic Aperture Radar (SAR) erfassen, mit dessen Hilfe man unter die dichte Wolkendecke der Venus sehen konnte. Die von „Venera 15“ und „Venera 16“ erstellten Karten hatten eine Auflösung von 1-2 km und waren damit etwa 30 Mal detailreicher als die von Pioneer-Venus 1. Beide Sonden konnten in ihrer elliptischen Umlaufbahn nur die Nordhalbkugel bis etwa 30 Grad nördlicher Breite erfassen. Dies entspricht etwa 25 Prozent der Oberfläche der Venus. Allerdings erstellte die sechs Jahre später gestartete US-amerikanische Magellan-Sonde globale Venuskarten mit einer Auflösung von rund 100 Metern, die die sowjetischen Leistungen in den Schatten stellten. An „Venera 15“ und „Venera 16“ Missionen waren Frankreich und die DDR mit Instrumenten beteiligt.

Spätere Missionen

Von 1984 bis 1986 gab es zwei weitere sowjetische Missionen, Vega 1 und 2. Beide konnten ihre Missionen erfolgreich abschließen.

Venera D

Venera D ist eine geplante Venus-Landesonde, die von Lawotschkin entwickelt werden und etwa 2016 starten soll. Aktuelle (2006) Planungen gehen von einer etwa 1.700 kg schweren (im Erdorbit 8.120 kg) Raumsonde aus, die aus einem Orbiter, einem Lander und mehreren kleineren Ballons bestehen soll. Der ursprüngliche Entwurf von 2003 enthielt nur den Lander, welcher 2013 gestartet werden sollte.

„Venera D“ soll voraussichtlich von einer Sojus-2/Fregat-Rakete gestartet werden. Der Lander mit einer Masse von ca. 1.100 kg soll mehrere Monate lang auf der Venusoberfläche überleben können und etwa 10-11 kg Instrumente tragen. Der Orbiter soll ca. 600 kg wiegen und 40 kg wissenschaftliche Nutzlast tragen. Der Schwerpunkt der Mission soll in der Untersuchung der Atmosphäre und seismischer Aktivitäten liegen.

Zusammenfassung

Die Erforschung der Venus zählt zu den Höhepunkten und Glanzleistungen der sowjetischen Raumfahrt. Obwohl die Sowjetunion am Anfang das Rennen gegen die USA verlor und zahlreiche Fehlschläge hinnehmen mussten, entwickelte sie ihre Sondentechnik kontinuierlich weiter. Im Jahre 1966 erzielte sie erste Teilerfolge, mit der ersten Landung auf einem anderen Planeten 1970 den endgültigen Durchbruch. Nach 1972 war die Technik soweit ausgereift, dass keine Mission mehr fehlschlug. Im Jahre 1975 entsandte die Sowjetunion den ersten Orbiter, der mit der Radarkartierung des Planeten begann. Die Kartierung des Planeten wurde von der Sowjetunion nicht vollendet.

Trotzdem galt die Venus Mitte der 1980er Jahre als so gut erforscht, dass sich die Sowjetunion anderen Zielen zuwandte. Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts gab es dann nur noch eine weitere Venus-Mission, die Magellan der USA, welche die Kartierung des Planeten vollendete.

Nun gibt es wieder Bestrebungen die Venus zu erforschen, in erster Linie von Europa mit Venus Express und Japan mit Planet-C. Auch Russland will sich mit der Venera-D-Mission beteiligen.

 Commons: Venus Missionen – Bilder, Videos und Audiodateien


Siehe auch: Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen