Vénus | Les sondes 1VADeux exemplaires de sondes 1VA ont été envoyés dans l'Espace en février 1961. Il s'agit des deux premiers lancements de l'Histoire effectués en direction de Vénus. 1. HistoriqueLa première sonde reste malheureusement bloquée en orbite terrestre à cause d'une défaillance du quatrième étage du lanceur Molnia, mais la seconde parvient à quitter l'attraction de la Terre, et est baptisée Venera-1.
Son système de communication tombant en panne, elle ne pourra pas accomplir sa mission, mais elle passe tout de même à environ 100000km de Vénus, ce qui constitue déjà un remarquable exploit. 2. Descriptif techniqueInitialement, l'OKB-1 envisageait d'envoyer vers Vénus des sondes de type 1V. Mais la très grande complexité de ce projet a contraint les ingénieurs à revoir leurs ambitions à la baisse, notamment en se séparant de l'atterrisseur. Le nouveau projet est appelé 1VA, et reprend beaucoup des éléments développés pour les sondes martiennes 1M. 2.1. Généralités La sonde a une masse de 643,5kg, et elle est envoyée sur une trajectoire interplanétaire au moyen d'un lanceur Molnia (8K78). Elle est bâtie autour d'un corps central cylindrique d'un diamètre de 1,05m, qui est surmonté d'un dôme. Le tout a une hauteur de 2,035m. L'objectif de la sonde est de s'écraser à la surface de Vénus. Le seul élément destiné à survivre à l'impact est une petite médaille estampillée des emblèmes de l'Union soviétique. 
Fig. 1 : Maquette de 1VA. Le corps cylindrique abrite les systèmes de communications radio ainsi qu'un enregistreur pour la télémétrie. En effet, plutôt que d'orienter constamment la sonde et lui permettre ainsi d'émettre ses données télémétriques en continu et à bas débit, les ingénieurs préfèrent l'orienter pendant une fraction du temps et transmettre à haut débit lors de ces occasions les données préalablement enregistrées. Dans le cylindre, on trouve également les batteries (Ag-Zn), qui sont chargées au moyen de deux panneaux solaires totalisant 2m² de cellules photovoltaïques (les panneaux ont une surface de 1m x 1,6m chacun). Le corps cylindrique est pressurisé à l'azote (1,2atm), et des ventilateurs assurent la circulation de la chaleur. Pour stabiliser la température interne à environ 30°C, de petits volets motorisés permettent de moduler la chaleur rayonnée vers l'extérieur. 2.2. Télécommunications Le RNII KP de Mikhaïl RIAZANSKI a développé le système de télémétrie qui utilise trois systèmes distincts. Lors de la rencontre avec Vénus, une antenne parabolique de plus de 2m de diamètre est déployée pour transmettre les données des instruments scientifiques. Elle fonctionne à des fréquences de 3,75GHz ou 937,5MHz, simultanément ou non. Le réflecteur de l'antenne est une très fine couche de cuivre, et il n'est pas possible de le distinguer sur les photographies, où ne sont visibles que les armatures. Ce dispositif est déployé peu de temps avant l'arrivée dans les environs de Vénus, de manière à le protéger aussi longtemps que possible des agressions du milieu spatial. 
Fig. 2 : Maquette de 1VA. Le second système de transmission est utilisé pendant toute la durée du vol interplanétaire pour envoyer à la Terre de façon périodique les données des instruments de bord enregistrées en continu. Les communications se font à la fréquence de 922,8MHz au moyen de petites antennes en forme de croix disposées sur la face arrière des panneaux solaires. De plus, un troisième système est utilisé pour les communications lorsque la sonde est encore proche de la Terre. Il transmet à la fréquence de 187,5MHz au moyen d'une antenne omnidirectionnelle disposée à l'extrémité d'une extension de 2,4m. Pour commander une action depuis le sol, il faut envoyer un ordre (à la vitesse de 1/6 de bit par seconde), qui est ensuite renvoyé par la sonde, et il faut alors envoyer un signal de confirmation. Ce système permet de contourner les problèmes d'altération du signal qui pourraient mener à une mauvaise interprétation d'un ordre par la sonde. 
Fig. 3 : Schéma de la sonde 1VA. 2.3. Le contrôle d'orientation Le système de contrôle de l'orientation est conçu par le NII-1. Il comprend des capteurs solaires et stellaires de la NPO Gueofizika, des gyroscopes et des accéléromètres du MNII-1, de petits propulseurs au diazote sous pression et un moteur KDU-414 (11D414) pour les corrections de trajectoires. Il existe trois modes d'orientation : Orientation permanente en direction du Soleil (PSO) Lors du vol interplanétaire, l'attitude de la sonde est asservie en position de sorte que les panneaux solaires restent constamment orientés perpendiculairement au Soleil (avec une marge de plus ou moins 10°). Les capteurs solaires repèrent le Soleil, communiquent leurs résultats au système de contrôle d'attitude qui actionne les propulseurs à diazote pour corriger son orientation. 
Fig. 4 : Réplique de 1VA. Mais un tel asservissement est désamorti du fait de l'absence d'atmosphère, et donc de forces de frottements. Pour gérer ce phénomène, les ingénieurs du NII-1 ont introduit des gyroscopes qui, en apportant une information de vitesse angulaire, permettent de simuler les frottements. Ce principe est encore utilisé de nos jours. Durant le laps de temps où la sonde cherche le Soleil (au début du processus d'orientation), tous les systèmes consommant de l'énergie électrique sont coupés, à l'exception du STR (Système de régulation thermique) et du PVU (chronomètre). Orientation pour les communications Lors des sessions de communications avec la Terre, la sonde garde l'un de ses axes orienté vers le Soleil, de manière à être constamment alimentée en électricité, et tourne autour de cet axe. La rotation est stoppée quand les capteurs détectent la Terre. Avec un axe pointé vers le Soleil et un autre vers la Terre, la transmission avec la station Pluton d'Eupatorie est alors possible. 
Fig. 5 : Réplique de 1VA. Corrections de trajectoire Un autre mode d'orientation est utilisé pour les corrections de trajectoire. Un axe reste toujours pointé vers le Soleil - celui qui est perpendiculaire aux panneaux solaires - et la sonde tourne autour de cet axe. Quand les capteurs stellaires détectent une étoile prédéfinie (Canopus ou Sirius), la rotation s'arrête et le moteur KDU-414 est actionné pendant une durée calculée à l'avance. 2.4. La charge utile scientifique On ne sait pas exactement quels sont les instruments scientifiques présents à bord des sondes 1VA, mais on sait qu'il y avait un magnétomètre, un détecteur de micrométéorites, deux compteurs Geiger, et un spectromètre infrarouge. 
Fig. 6 : Réplique de 1VA. 
Fig. 7 : Réplique de 1VA. 
Fig. 8 : Réplique de 1VA. Dernière mise à jour : 27 juin 2012 |
|