베네라 계획

섬네일|베네라 착륙 지점의 위치. 빨간 점은 표면 이미지를 전송한 지점, 검은색 중앙 점은 표면 샘플 분석 지점을 나타낸다. 지도는 파이어니어 금성 궤도선과 마젤란의 매핑 데이터를 기반으로 한다.

베네라 계획(, , '금성'이란 뜻) 계획은 1961년부터 1984년 사이에 소련이 금성에 대한 정보를 수집하기 위해 개발한 일련의 우주 탐사선 계획이다.

두 대의 베네라-핼리 탐사선을 포함하여 13대의 탐사선이 금성의 대기에 성공적으로 진입했다. 그중 10대는 행성 표면에 성공적으로 착륙했다. 극한의 환경으로 인해 탐사선은 표면에서 23분에서 2시간 정도의 짧은 시간 동안만 생존했다.

베네라 계획은 우주 탐사에서 여러 선례를 남겼는데, 여기에는 다른 행성의 대기에 진입한 최초의 인공 장치(1966년 3월 1일 베네라 3호), 다른 행성에 연착륙한 최초의 장치(1970년 12월 15일 베네라 7호), 다른 행성 표면에서 이미지를 전송한 최초의 장치(1975년 6월 8일 베네라 9호), 다른 행성에서 소리를 기록한 최초의 장치(1981년 10월 30일 베네라 13호), 고해상도 레이더 매핑 스캔을 수행한 최초의 장치(1983년 6월 2일 베네라 15호) 등이 있다.

 베네라 탐사선 

 베네라 1호 및 2호 

섬네일|upright|우주 비행사 기념 박물관에 있는 베네라 1호의 실물 크기 모델

소련의 첫 번째 금성 근접 통과 시도는 1961년 2월 4일에 발사되었으나 지구 궤도를 탈출하지 못했다. 실패한 임무의 세부 사항을 발표하지 않는 당시 소련의 정책에 따라 이 발사는 탸졸리 스푸트니크("무거운 위성")라는 이름으로 발표되었다. 베네라 1VA로도 알려져 있다.

소련의 다른 행성 탐사선과 마찬가지로 후기 버전은 두 대가 쌍으로 발사되었으며, 첫 번째 탐사선 발사 직후 두 번째 탐사선이 발사되었다.

베네라 1호와 베네라 2호는 궤도에 진입하지 않고 금성을 지나쳐 비행할 예정이었다. 베네라 1호는 1961년 2월 12일에 발사되었다. 탐사선의 원격 측정 장치는 발사 7일 후 고장 났다. 금성에서 이내를 통과한 것으로 추정되며 현재 태양 중심 궤도에 머물고 있다. 베네라 2호는 1965년 11월 12일에 발사되었으나 지구 궤도를 떠난 후 역시 원격 측정 실패를 겪었다.

1960년대 초 소련은 다른 탐사선을 여러 차례 발사했지만 금성 근접 통과를 시도하다 실패했고 당시 행성 탐사 임무로 발표되지 않았기 때문에 공식적으로 "베네라"라는 명칭을 받지 못했다.

 베네라 3호에서 6호 

베네라 3호에서 6호 탐사선은 거의 유사하다. 무게가 약 1톤에 달하며 몰니야 유형의 부스터 로켓으로 발사된 이는 순항용 "버스"와 구형 대기 진입 탐사선을 갖췄다. 탐사선은 대기 측정에 최적화되었지만 특별한 착륙 장치는 갖추지 않았다. 작동 중인 상태로 표면에 도달하기를 기대했으나, 초기 탐사선은 거의 즉시 고장이 났으며 이 때문에 지구로의 데이터 전송이 불가능해졌다.

베네라 3호는 1966년 3월 1일 충돌 착륙하면서 다른 행성 표면에 도달한 최초의 인공물로 기록되었다. 그러나 대기 돌입 시 탐사선의 데이터 수집 장치가 고장 났기 때문에 금성 대기 내부의 데이터는 회수되지 못했다.

1967년 10월 18일, 베네라 4는 다른 행성의 대기를 측정한 최초의 우주선이 되었다. 베네라 4호는 금성 대기의 주요 기체가 이산화 탄소(CO2)임을 처음으로 보여주었다. 소련은 처음에 우주선이 손상되지 않고 표면에 도달했다고 주장했지만, 도착 다음 날 금성을 지나쳐 비행한 미국의 매리너 5호 우주선의 대기 엄폐 데이터를 포함한 재분석 결과 금성 표면 압력은 75~100기압으로 나타났다. 이는 베네라 4호의 선체가 버틸 수 있는 강도인 25기압보다 훨씬 높았으며 이후 주장은 철회되었다.

표면에 도달하기 전에 선체가 파손될 것임을 깨달은 소련은 대기 탐사선으로 베네라 5호와 베네라 6호를 발사했다. 행성 대기에 진입하기 전 탑재물의 거의 절반을 투하하도록 설계된 이 우주선은 배터리가 소진되기 전 낙하산을 타고 천천히 하강하는 동안 각각 53분과 51분의 데이터를 기록했다.

그 무렵 금성에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 낮다는 사실이 점차 알려졌지만, 소련의 베네라 탐사선 설계는 1964년 말까지도 수면 착륙 가능성을 고려했다.

 베네라 7호 

섬네일|VDNKh 우주관에 있는 베네라 7호 착륙선 모델

1970년 8월에 발사된 베네라 7호 탐사선은 금성의 표면 조건에서 살아남아 연착륙을 시도하도록 설계된 최초의 탐사선이다. 생존을 보장하기 위해 과도하게 튼튼하게 제작되어 탑재된 실험 장비는 적었으며, 내부 배전반이 "온도 전송" 위치에서 고정되는 고장이 발생하여 임무의 과학적 결과는 더욱 제한되었다. 그럼에도 불구하고 제어 과학계는 최초의 직접 표면 측정 결과인 465 °C 온도 데이터로부터 금성의 대기압(90기압)을 추정하는 데 성공했다. 베네라 4호에서 7호까지의 도플러 측정은 금성 대기에서 초속 100미터(362 km/h, 225 mph)에 달하는 빠른 속도의 구역풍(초순환)이 존재한다는 첫 번째 증거로 기록되었다. 획득한 압력 및 온도 데이터와 함께 베네라 7호는 대기 구성 성분도 측정했다.

베네라 7호의 낙하산은 표면 아주 가까운 곳에서 착륙 직전에 고장이 났다. 초속 17 m의 속도로 충돌하여 전복되었지만 파손되지는 않았다. 이로 인해 안테나 방향이 어긋나 무선 신호가 매우 약해졌으나, 배터리가 다 되기 전까지 23분 동안 온도 원격 측정 데이터가 감지되었다. 그리하여 1970년 12월 15일, 금성 표면에서 데이터를 전송한 최초의 인공 탐사선이 되었다.

 베네라 8호 

1972년에 발사된 베네라 8호는 표면 연구를 위한 확장된 과학 장비 세트(감마선 분광기 등)를 갖추었다. 베네라 7호와 8호의 순항 버스는 이전 모델과 유사했으며, 설계는 존트 3호 임무에서 계승되었다. 착륙선은 하강 중에 데이터를 전송했고 햇빛이 비치는 지역에 착륙했다. 광량을 측정했지만 카메라는 없었다. 거의 한 시간 동안 데이터를 전송했다.

 베네라 9호에서 12호 

섬네일|베네라 9호에서 16호까지 사용된 KTDU-425A 액체 연료 엔진
섬네일|금성 표면에 있는 베네라 10호 착륙선의 상상도

실패한 코스모스 482에 이어, 1975년의 베네라 9호 및 10호와 1978년의 베네라 11호 및 12호 탐사선은 다른 설계를 사용했다. 무게는 약 5톤이었으며 강력한 프로톤 부스터로 발사되었다. 이 탐사선은 금성 궤도에 진입하기 위해 감속하는 엔진을 갖춘 이송 및 중계 버스를 포함했으며, 진입 탐사선의 전송을 수신하고 중계하는 역할을 했다. 진입 탐사선은 구형 열 차폐막 안에 담겨 버스 상단에 부착되었다. 탐사선은 대기 압력과 열로부터 최대한 오랫동안 전자 장치를 보호하기 위해 구형 구획을 포함하는 특이한 설계로 금성 표면 운용에 최적화되었다. 그 아래에는 착륙 시 충격을 흡수하는 "크러시 링"이 있었다. 압력구 위에는 원통형 안테나 구조와 안테나처럼 보이지만 실제로는 공력 제동 장치인 넓은 접시 모양의 구조가 있었다. 표면에서 최소 30분 동안 작동하도록 설계되었다. 장비는 임무마다 달랐으나 카메라, 대기 및 토양 분석 장비가 포함되었다. 네 대의 착륙선 모두 카메라 렌즈 캡의 일부 또는 전체가 분리되지 않는 문제를 겪었다.

베네라 9호 착륙선은 최소 53분 동안 작동했으며 두 대의 카메라 중 하나로 사진을 찍었다. 다른 한쪽의 렌즈 캡은 열리지 않았다. 이것은 다른 행성의 표면에서 찍은 최초의 사진이다.

베네라 10호 착륙선은 최소 65분 동안 작동했으며 두 대의 카메라 중 하나로 사진을 찍었다. 다른 한쪽의 렌즈 캡은 열리지 않았다.

베네라 11호 착륙선은 최소 95분 동안 작동했지만 두 카메라의 렌즈 캡이 모두 열리지 않았다.

베네라 12호 착륙선은 최소 110분 동안 작동했지만 두 카메라의 렌즈 캡이 모두 열리지 않았다.

 베네라 13호 및 14호 

섬네일|right|200px|베네라 착륙선 모델

베네라 13호와 14호(1981~82년)는 각각 대부분의 장비와 전자 장치가 포함된 하강선/착륙선과 통신 중계기로 사용되는 근접 통과 우주선으로 구성되었다. 설계는 이전의 베네라 9~12호 착륙선과 유사했다. 착륙 후 지면과 대기를 과학적으로 측정하기 위한 카메라, 마이크, 드릴, 표면 샘플러, 지진계 등의 장비를 탑재했다. 또한 금성 대기를 하강하는 동안 전기 방전을 기록하는 장비도 갖추었다.

두 하강선은 피비 레지오라고 불리는 고지대 동쪽 연장선에서 약 950 km 떨어진 곳에 각각 착륙했다. 베네라 13호 착륙선은 127분 동안, 베네라 14호 착륙선은 57분 동안 생존했는데 계획된 설계 수명은 32분에 불과했다. 베네라 14호는 카메라 렌즈 캡이 하필이면 표면 압축성 테스터 암 바로 아래로 튀어나가는 불운을 겪었고, 표면 대신 렌즈 캡의 압축성 정보를 전송했다. 하강 우주선은 금성을 지나쳐 비행하며 데이터 중계 역할을 하는 버스로 데이터를 전송했다.

 베네라 15호 및 16호 

right|섬네일|베네라 15/16호가 획득한 레이더 지형도

1983년의 베네라 15호 및 16호 우주선은 이전 탐사선과 유사한 궤도선 임무였으나, 진입 탐사선 대신 표면 영상 레이더 장비가 장착되었다. 금성의 짙은 구름을 투과하기 위해 레이더 영상 장치가 필요했으며 두 임무 모두 동일한 합성 개구 레이더(SAR)와 무선 고도계 시스템을 갖췄다. SAR 시스템은 임무의 매핑 노력에 결정적이었으며 1~2킬로미터 해상도로 금성 표면을 포착하기 위해 8개월간 운영되었다. 시스템이 무선 고도계 모드로 전환되었을 때 안테나는 8센티미터 파장 대역에서 작동하여 0.67밀리초 동안 금성 표면에서 신호를 송수신했다.

두 탐사선의 임무를 통해 금성 북반구 표면의 반사율 분포에 대한 상세한 지도가 만들어졌다. 측정된 선형 거리는 91에서 182킬로미터에 달했다. 쌍둥이 소련 우주선은 근극 타원 궤도를 비행하며 주 임무가 끝날 때까지 북반구 대기의 상반부(북극에서 북위 30도까지, 약 1억 1,500만 평방 킬로미터)를 매핑하는 데 성공했다. 고도계는 50미터의 고도 해상도로 지형 데이터를 제공했으며, 동독의 장비는 표면 온도 변화를 매핑했다.

 베가 탐사선 

1984년에 발사된 금성 및 핼리 혜성 탐사선 베가는 착륙선뿐만 아니라 약 이틀 동안 데이터를 중계한 대기 풍선을 포함하여 기본적인 베네라 설계를 사용했다. "베가(VeGa)"는 러시아어로 금성을 뜻하는 "Venera"와 핼리 혜성을 뜻하는 "Gallei"의 혼성어이다.

 미래 계획 
 베네라-D 

베네라-D는 고성능 궤도선과 착륙선을 포함하는 제안된 금성 탐사 임무이다. 금성으로 이송되는 총 질량의 관점에서 볼 때 가장 적절한 발사 기회는 2026년과 2031년 경으로 분석되지만, 2021년 3월 기준 베네라-D는 이르면 2029년 11월에 발사될 계획이다. 베네라-D는 풍선, 플라스마 측정을 위한 보조 위성, 착륙선의 장수명(24시간) 표면 스테이션을 포함한 일부 NASA 구성 요소와 통합한다는 제안도 있다.

 과학적 발견 
섬네일|588x588px|center|금성 표면 또는 지구 이외의 다른 행성을 본 최초의 사진인 베네라 9호 착륙선이 촬영한 최초의 선명한 파노라마 이미지이다. 이 이미지는 1975년 10월 22일 착륙선의 53분 수명 동안 전송되었다. 원래 360도 이미지를 의도했으나 두 번째 카메라의 렌즈 캡이 열리지 않아 180도 파노라마가 되었다.

베네라 탐사선이 회수한 데이터로부터 많은 과학적 발견이 있었으며, 이는 금성을 이해하는 데 중추적인 역할을 했다. 베네라 탐사선은 금성의 표면과 대기에 대한 직접적인 데이터를 제공하는 동시에 금성의 가혹한 환경에서 전자 장치의 수명에 대한 중요한 정보를 제공했다. 베네라 4호는 최초의 성공적인 금성 탐사선으로, CO2가 금성 대기의 주요 성분임을 보여주었다. 베네라 7호는 온도 및 압력 데이터와 대기 구성을 밝혀냈다. 베네라 8호는 감마선 분석을 통해 표면의 K, U, Th를 측정했다. 베네라 9호는 금성 표면의 최초 이미지와 더 많은 감마선 분석 결과를 제공했다. 금성 표면의 첫 이미지를 지구로 전송함으로써 베네라 임무는 과학자들이 대중에게 그 성과를 전달할 수 있는 능력을 제공했다. 베네라 13호는 행성 표면의 최초 컬러 이미지와 X선 형광 데이터를 제공했다. 베네라 15호와 16호에서 전송된 레이더 이미지를 분석한 결과 금성 표면의 능선과 고랑은 판 구조의 변형으로 발생한 지형이라는 결론을 내렸다. 이는 궤도에 있는 동안 레이더 영상으로 발견된 것이다. 짧은 수명에도 불구하고 베네라 임무는 금성에 대한 이해를 크게 넓혀주었다.

 베네라 탐사선 유형 

 모든 베네라 임무의 비행 데이터 

 같이 보기 
 
 
 
 
 
 

 각주 

 외부 링크 

 소련의 금성 탐사
 소련의 금성 이미지 카탈로그
 베네라 9, 10, 13, 14호의 금성 표면 이미지
 소련과 금성 - Larry Klaes, 1993
 베네라 – Encyclopedia Astronautica