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Il programma Venera

Immagine di Venere che brilla nel cielo stellato

Venere brilla luminoso dopo il tramonto o prima dell’alba, e da millenni ispira i popoli di tutto il mondo. Autore: Christian Reusch, Australia.

Il pianeta più vicino al nostro, sia in termini di distanza che di somiglianza, è un luogo misterioso e affascinante. Un luogo che conosciamo pochissimo, al contrario dell’altro pianeta vicino, quello rosso pieno di rover e robot.

Venere ha ispirato venerazione e leggende fin dalla notte dei tempi. Questo in virtù della sua elevata luminosità in cielo: è l’astro più luminoso dopo Sole e Luna, tale da essere visibile persino in pieno giorno. Già i Sumeri si erano accorti che la Stella del Mattino e la Stella della Sera erano la stessa entità, e i Maya ne seguivano i movimenti con una precisione sbalorditiva.

Collage che mostra l’evoluzione della fase e della dimensione di Venere visto dal pianeta Terra

Collage che mostra l’evoluzione della fase e della dimensione di Venere visto dal pianeta Terra. Crediti immagine: Statis Kalyvas – VT-2004 programme

Ma per conoscere la natura di quella lucina dobbiamo aspettare la scienza moderna. Galileo a inizio ‘600 ne osserva le fasi, mettendo in un certo senso la parola fine al dibattito tra geocentrismo ed eliocentrismo. Venere era un pianeta, come gli altri. I sapienti iniziano a interrogarsi quindi sull’aspetto del pianeta e della sua superficie, e scienza e fantascienza cominciano a confondersi. A causa della sua posizione più ravvicinata al Sole, alle sue dimensioni simili a quelle della Terra, e alla presenza di una spessa coltre di nubi che impediva di vederne la superficie, si diffuse l’idea che Venere potesse essere un pianeta tropicale, caldo e avvolto da nebbie e brume, addirittura abitato da venusiani (i primi protagonisti della fantascienza, prima dei marziani). La magia si spezzò negli anni ‘60, quando le prime misure con le microonde mostrarono che il pianeta ruotava estremamente piano (243 giorni per una rotazione), e che aveva una temperatura di quasi 500 °C. Niente venusiani. Venere rimaneva però un obiettivo estremamente allettante per le prime missioni di esplorazione spaziale, grazie alla sua relativa vicinanza, tale da richiedere poco carburante per essere raggiunto. E la gara tra URSS e USA era appena iniziata.

Sbagliando si impara

I sovietici erano determinati a battere gli americani, e quindi riversarono enormi risorse nello sviluppo del loro programma di esplorazione di Venere: il programma Вене́ра (Venera, che significa appunto Venere in russo).

Il primo lancio fu un disastro, ma il secondo andò bene: il 12 febbraio 1961 la sonda Venera 1 lasciò la Terra, in direzione di Venere. Era la prima sonda interplanetaria della storia. Per due settimane la sonda trasmise con successo dati dallo spazio interplanetario, confermando che il “vento solare” scoperto dalla sonda Luna 2 era presente anche nello spazio profondo, in modo uniforme. Poi si persero le comunicazioni, forse a causa di un sensore surriscaldato. Il 19 maggio la sonda, ormai inerte e incapacitata a comunicare, passò a meno di 100.000 km dal pianeta, il primo flyby planetario della storia.

Ricostruzione di Venera 1

Ricostruzione di Venera 1, la prima sonda interplanetaria della storia.

Venera 1 fu solo la prima di una lunga serie. Come da tradizione sovietica, solo le sonde che riuscivano a lasciare con successo l’orbita terrestre ricevevano un identificativo progressivo del programma, e infatti Venera 2 la troviamo nel 1965, dopo ben 5 tentativi andati a vuoto per i più svariati motivi. Nel frattempo gli americani avevano lanciato Mariner 2 (anche il loro primo tentativo andò a vuoto), che il 14 dicembre 1962 sorvolò con successo Venere, trasmettendo molti dati a Terra.

Venera 2 fu anch’essa sfortunata: partita il 12 novembre 1965, le comunicazioni stavolta ressero proprio fino al momento del flyby, il 27 febbraio 1966. Vennero mandati i comandi per la raccolta dati, ma la sonda non ricontattò mai la Terra. Si pensa a un surriscaldamento della sonda a causa della rottura di un radiatore. Venera 2 mancò venere di circa 25.000 km e il 4 marzo venne dichiarata perduta.

Quattro giorni dopo Venera 2 era però partita la sua gemella, Venera 3. A dicembre fu compiuta una manovra correttiva che pose la sonda in rotta di collisione con il pianeta, al fine di studiarne l’atmosfera. Anche Venera 3 trasmise senza problemi dallo spazio interplanetario fino al 15 febbraio, quando vennero perse le comunicazioni, forse nuovamente per un problema di surriscaldamento. La sonda si schiantò infine contro Venere il 1° marzo 1966, senza ottenere dati. Fu il primo oggetto umano a toccare un altro pianeta!

Un mondo impenetrabile

La lunga serie di problemi e fallimenti (nove sonde di fila perse al lancio, in orbita terrestre, o in viaggio verso Venere) spinse l’URSS ad affidare la costruzione delle sonde a un nuovo laboratorio, che le riprogettò completamente. Ecco quindi che il 12 giugno 1967 partì Venera 4, molto più avanzata delle sonde precedenti. Il suo obiettivo era analizzare l’atmosfera del pianeta e atterrare sulla sua superficie.

Modellino di Venera 4

Modellino di Venera 4, la prima sonda a trasmettere da un altro pianeta.

Alcune sue caratteristiche meritano di essere menzionate, perché all’epoca non si aveva ancora bene idea di che cosa ci fosse sotto le nuvole di Venere. La sonda venne progettata in modo da resistere a pressioni atmosferiche 25 volte superiori a quella terrestre (si sapeva che l’atmosfera venusiana era densa e pesante, ma non quanto), ed era persino in grado di galleggiare, in caso di un ammaraggio. Anzi, l’eventualità era considerata così probabile che lo sportello delle antenne per trasmettere i dati dal suolo venne sigillato con dello zucchero, che si sarebbe sciolto a contatto con l’acqua. La sonda venne dotata di uno scudo termico in grado di resistere a temperature di oltre 11.000 °C e accelerazioni di oltre 450 g.

La sonda funzionò egregiamente. Il 18 ottobre 1967 entrò nell’atmosfera venusiana, e trasmise i primi dati interplanetari della storia. Lo scudo registrò temperature al limite della resistenza, e una decelerazione di 300 g. A 52 km di quota si aprirono i paracadute, permettendo l’inizio delle osservazioni scientifiche. I ricercatori rimasero allibiti: Venere aveva un’atmosfera molto, molto diversa dalle attese. Era fatta al 95% da anidride carbonica, e più si scendeva più le temperature e le pressioni aumentavano. La sonda smise di trasmettere dopo 26 km di discesa, quando venne schiacciata dalla pressione e fritta da una temperatura di circa 260 °C. Il campo magnetico era invece totalmente assente, un’altra scoperta inattesa.

La missione fu considerata un successo totale (la sua gemella non lasciò mai l’orbita terrestre per un problema al razzo), ma la sfida era stata lanciata, e i sovietici erano determinati a raggiungere il suolo venusiano con una sonda funzionante. Ecco quindi che a gennaio 1969 vennero lanciate Venera 5 e Venera 6. Molto simili a Venera 4 ma rese più resistenti grazie alle scoperte fatte da quest’ultima. Nonostante questo, nessuna delle due sonde riuscì a raggiungere la superficie: Venera 5 venne schiacciata a circa 25 km di quota, e Venera 6 a circa 10-12 km. Le due sonde però confermarono le osservazioni di Venera 4, e resero possibile il proseguimento del programma.

Discesa all’inferno

Ormai si è capita l’antifona: le opportunità di lancio verso Venere si presentano circa ogni 19 mesi e mezzo, e i sovietici lanciavano le sonde a coppie gemelle, al fine di massimizzare le possibilità di successo. Siamo dunque arrivati alla finestra di lancio dell’agosto 1970, per sfruttare la quale vennero lanciate due sonde, riprogettate in modo da essere ancora più resistenti delle precedenti. Solo la prima riuscì a partire dall’orbita terrestre, e ricevette il nome di Venera 7.

Foto storica che mostra l’assemblaggio di Venera 8

Foto storica che mostra l’assemblaggio di Venera 8, la prima sonda ad atterrare con pieno successo sulla superficie di un altro pianeta

Il 15 dicembre 1970 Venera 7 fece la storia, perché fu la prima sonda ad atterrare, incolume (o quasi), sulla superficie di un altro pianeta, e a trasmettere dati da essa. La discesa durò circa 30 minuti, durante i quali la sonda trasmise continuamente. Purtroppo però il paracadute si strappò all’ultimo e Venera 7 colpì abbastanza duramente la superficie venusiana, a circa 60 km/h, e smise di trasmettere. Nelle settimane seguenti i dati vennero analizzati più accuratamente, e si trovarono 23 minuti ulteriori di debole registrazione, compiuti direttamente dalla superficie. La sonda si era ribaltata, e la sua antenna non era puntata correttamente verso Terra, ma nonostante questo fu possibile estrarre molte informazioni. Venere aveva un’atmosfera fatta al 97% da anidride carbonica, e sulla sua superficie c’erano 90 atmosfere di pressione alla temperatura di 475 °C. Inoltre era chiaro che la superficie era solida come la roccia, niente liquidi o presenza di polvere.

La finestra di lancio successiva fu quindi quella del marzo 1972. Anche in questo caso due sonde gemelle partirono a tre giorni di distanza, ma solo la prima riuscì a lasciare il nostro pianeta, il 27 marzo di 51 anni fa: Venera 8. Ed è lei a rappresentare il coronamento del programma Venera, perché dopo quattro mesi di viaggio Venera 8 atterrò su Venere, il 22 luglio del 1972, con pieno e totale successo. La sonda trasmise per ben 50 minuti dopo l’atterraggio, confermò i dati ottenuti da Venera 7, e misurò la luminosità ambientale, che si rivelò essere adatta alla fotografia (come un giorno nuvoloso). Si scoprì che le nubi di Venere terminano a circa 35 km di quota, e che sono fatte principalmente di acido solforico. Si misurò inoltre la composizione delle rocce superficiali, che risultarono essere una forma di basalto vulcanico. Ma i sovietici non erano ancora contenti.

La sfida della sopravvivenza

Scoperta la possibilità di realizzare fotografie, il prossimo step era ovvio. La finestra di lancio successiva, ottobre 1974, venne saltata (gli americani invece lanciarono Mariner 10, che compì un sorvolo e un assist gravitazionale alla volta di Mercurio). Siamo giunti quindi al giugno del 1975, con la partenza di Venera 9 e Venera 10.

Le missioni si stavano facendo anche più complesse: un pezzo sarebbe rimasto in orbita intorno a Venere (orbiter), mentre un altro discendeva nell’atmosfera (lander). Le due sonde atterrarono il 22 e il 25 ottobre di quell’anno, e trasmisero dati continuamente per un’ora ciascuna (53 e 65 minuti rispettivamente). Venera 9 e 10 erano anche dotate di fotocamere in bianco e nero, e trasmisero con successo le prime foto dalla superficie di un altro pianeta. Davanti agli occhi dei ricercatori c’era ora il paesaggio venusiano, dominato da rocce inconfondibilmente vulcaniche e privo di polvere, immerso in una luce simile a quella del primo pomeriggio. Entrambe le sonde erano dotate di due fotocamere in grado di vedere a 180°, ma in entrambi i casi il tappo di una delle due fotocamere non si separò correttamente, impedendo di realizzare un panorama completo a 360°. Un problema che sarà ricorrente nel programma.

La prima immagine della storia dalla superficie di Venere

La prima immagine della storia dalla superficie di Venere, scattata da Venera 9. Ben visibili le rocce basaltiche poligonali.

La nuova coppia di sonde, Venera 11 e Venera 12, partì con la finestra di lancio del settembre 1978. Gemelle in tutto e per tutto, entrambe erano pensate per resistere ancora più a lungo e per scattare le prime foto a colori di Venere. Purtroppo però la sfortuna colpì duramente. Le due sonde atterrarono nel dicembre del 1978, ma non riuscirono a scattare foto: tutti i tappi delle quattro fotocamere non si separarono correttamente per via di un difetto di progettazione. Anche parecchi altri strumenti subirono dei malfunzionamenti, ma ciò non impedì di scoprire l’esistenza di fulmini e tuoni su Venere e di misurare accuratamente la composizione atmosferica e le condizioni meteorologiche. Venera 11 trasmise per 95 minuti, e Venera 12 per ben 110, prima di soccombere alla terribili condizioni venusiane.

L’ultima coppia a toccare Venere fu la più famosa: Venera 13 e Venera 14, partite dalla Terra il 30 ottobre e il 4 novembre 1981. Atterrarono su Venere nei primi giorni del marzo 1982, sfruttando il profilo di volo e atterraggio ormai ampiamente rodato delle missioni precedenti. Tutti i tappi stavolta si separarono, ed entrambe le sonde ottennero le storiche immagini panoramiche a colori dei loro siti di atterraggio. Erano anche equipaggiate con dei microfoni, che registrarono per la prima volta un suono su un altro pianeta e misurarono la velocità del vento (meno di mezzo metro al secondo). Tutti gli strumenti funzionarono a meraviglia, producendo dati che tutt’oggi costituiscono la gran parte di quello che sappiamo su questo pianeta. Venera 13 operò per ben 127 minuti (contro i 32 previsti), e Venera 14 per 57 minuti.

Il programma era tuttavia alla sua conclusione. Nel giugno 1983 vennero lanciate ancora due sonde gemelle, Venera 15 e 16, che però non erano pensate per atterrare, bensì per mappare la superficie di Venere dall’orbita con un radar ad apertura sintetica, al fine di vedere attraverso la spessa e impenetrabile atmosfera. Il compito venne svolto nel giro di qualche mese, da ottobre 1983 a luglio 1984, e permise di mappare il 25% della superficie venusiana, dal polo Nord fino ai 30° di latitudine.

Riproduzione del pallone aerostatico usato dalle missioni Vega 1 e Vega 2

Riproduzione del pallone aerostatico usato dalle missioni Vega 1 e Vega 2. Crediti immagine: Geoffrey.landis *

L’ultima missione sovietica per Venere fu un’evoluzione del programma Venera, chiamato “Vega”. Le due sonde gemelle, Vega 1 e Vega 2, partirono nel dicembre 1984, e raggiunsero Venere a giugno 1985. Il loro obiettivo era sganciare un lander e poi proseguire verso la cometa di Halley, da cui il nome della missione (VEnera-GAlley, come i russi pronunciano Halley). Insieme a ciascun lander c’era anche un pallone aerostatico, per studiare a fondo gli strati superiori dell’atmosfera venusiana. Il lander di Vega 1 si attivò anzitempo, e non riuscì a trasmettere dati dalla superficie, ma quello di Vega 2 lavorò alla perfezione, funzionando per circa 56 minuti. Non abbiamo fotografie perché entrambi gli atterraggi avvennero nel lato notturno. I due palloni invece vennero liberati a una quota di circa 50 km, dove le condizioni assomigliano molto a quelle dell’atmosfera terrestre (circa 0,5 atmosfere e 30 °C). Entrambi trasmisero per due giorni, percorrendo circa 11.000 km ciascuno trascinati dai potenti venti dell’atmosfera venusiana superiore, e chissà per quanto ancora dopo che le trasmissioni terminarono.

Le due sonde interplanetarie Vega invece proseguirono per la cometa, ma questa è un’altra storia.

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