Pioneer Venus 2

Primeras sondas estadounidenses en estudiar la atmósfera de Venus in situ y retransmisión de datos de la superficie.

En agosto de 1975, la NASA aprobó formalmente la misión Pioneer Venus, una iniciativa destinada a explorar la atmósfera de Venus. Esta misión se desarrolló en paralelo a otros grandes proyectos de la NASA, como las misiones Viking a Marte y las Voyager para el estudio del sistema solar exterior. A diferencia de la preferencia soviética por Venus, reflejada en sus numerosas misiones Venera, los norteamericanos habían realizado solo sobrevuelos del planeta hasta ese momento. La misión Pioneer Venus se componía de dos elementos principales: el orbitador Pioneer Venus 1 y la multisonda Pioneer Venus 2, cada uno con un enfoque y objetivos diferentes.

Pioneer Venus 2, también conocida como Pioneer Venus Multiprobe, fue diseñada para estudiar la atmósfera de Venus mediante el despliegue de múltiples sondas equipadas con instrumentos diseñados para resistir las extremas condiciones de la atmósfera venusiana, incluidas altas temperaturas y presiones.

La nave principal proporcionaba propulsión y soporte para cuatro sondas atmosféricas, una más grande (denominada Large probe) y tres idénticas (North, Day y Night), hasta que se separaban para su entrada en la atmósfera por diferentes localizaciones. Las sondas utilizaban baterías para alimentar sus sistemas durante el descenso a través de la atmósfera de Venus. Cada sonda estaba equipada con instrumentos para medir la temperatura, presión, composición química y otros parámetros atmosféricos:

• Espectrómetros de masa, para analizar la composición química de la atmósfera.
• Sensores de temperatura y presión, diseñados para medir la temperatura y la presión a diferentes altitudes durante el descenso.
• Anemómetros, para medir la velocidad del viento en la atmósfera.
• Fotómetros, para medir la intensidad de la luz solar a diferentes profundidades atmosféricas.
• Detectores de nubes, para estudiar la estructura y composición de las nubes venusianas.

El programa Pioneer Venus fue un esfuerzo significativo de la NASA para estudiar Venus en detalle, complementando los éxitos de las misiones Mariner y los vuelos de las sondas soviéticas Venera. Al igual que la otra nave del programa, la Pioneer Venus 2 fue diseñada y construida por el Centro de Investigación Ames de la NASA y fue concebida para proporcionar una visión complementaria a la del orbitador Pioneer Venus 1, ofreciendo datos directos desde la atmósfera del planeta.

El desarrollo de Pioneer Venus 2 implicó una colaboración estrecha entre científicos e ingenieros norteamericanos, quienes trabajaron para diseñar instrumentos capaces de sobrevivir y operar en las duras condiciones de Venus por primera vez.

Pioneer Venus 2 fue lanzada el 8 de agosto de 1978 desde Cabo Cañaveral mediante un cohete Atlas-Centaur. La nave siguió una trayectoria de transferencia interplanetaria hacia Venus, llegando al planeta en diciembre de 1978. Durante el viaje, se realizaron varias correcciones de trayectoria para asegurar una entrada precisa en la atmósfera de Venus.

El 9 de diciembre de 1978, las sondas de Pioneer Venus 2 se separaron de la nave principal y comenzaron su descenso hacia la atmósfera de Venus. Las sondas estaban diseñadas para transmitir datos durante su descenso y hasta su destrucción en la superficie debido a las extremas condiciones. La mayor de ellas descendió a través de la atmósfera en primer lugar, entrando a una velocidad de 11,6 km/s, ralentizándose, hasta que impactó en la superficie venusiana a tan solo 32 kilómetros/hora. Las transmisiones cesaron en el momento del impacto, como era de esperar.

Las tres pequeñas sondas de 76 cm de diámetro llegaron a la atmósfera pocos minutos después de la mayor y descendieron rápidamente sin paracaídas. Cada una de ellas abrió las puertas de sus instrumentos a una altitud de unos 70 kilómetros y comenzó a transmitir información sobre la atmósfera de Venus inmediatamente. Cada una tardó entre 53 y 56 minutos en llegar a la superficie. Sorprendentemente, dos de las tres sondas sobrevivieron al duro impacto. La llamada sonda diurna o “Day” transmitió datos desde la superficie durante 67 minutos y 37 segundos, antes de sucumbir a las altas temperaturas, las presiones y el agotamiento de la energía. La información de su nefelómetro indicaba que el polvo levantado por el impacto tardó varios minutos en asentarse en el suelo. Las tres pequeñas sondas sufrieron fallos en sus instrumentos, pero no lo bastante importantes como para poner en peligro sus misiones principales

Durante el descenso, las sondas de Pioneer Venus 2 realizaron mediciones detalladas de la atmósfera de Venus. Los instrumentos de las sondas midieron temperaturas extremadamente altas y presiones que eran varias decenas de veces superiores a las de la Tierra. Los espectrómetros de masa analizaron la composición química de la atmósfera, confirmando que estaba compuesta principalmente de dióxido de carbono, con trazas de nitrógeno y otros gases. Los sensores de temperatura y presión revelaron una estructura atmosférica compleja, con variaciones significativas en función de la altitud.

Aunque las sondas no estaban diseñadas para analizar directamente el suelo de Venus, los datos atmosféricos proporcionaron pistas sobre la interacción entre la superficie y la atmósfera. Las mediciones indicaron la presencia de compuestos como el ácido sulfúrico, que se encuentran en las nubes y precipitan hacia la superficie.

Uno de los principales logros de Pioneer Venus 2 fue proporcionar un perfil detallado de la estructura atmosférica de Venus. Las mediciones revelaron que la atmósfera de Venus está compuesta predominantemente de dióxido de carbono (96.5%), con pequeñas cantidades de nitrógeno (3.5%) y trazas de otros gases como vapor de agua, argón y dióxido de azufre. La estructura atmosférica incluye una densa capa de nubes compuestas de ácido sulfúrico, que se extiende desde aproximadamente 48 km hasta 70 km sobre la superficie del planeta.

Las sondas midieron temperaturas extremadamente altas en la superficie de Venus, alcanzando hasta 465°C, con una presión atmosférica de alrededor de 92 bar, lo que equivale a la presión que se encuentra a casi 1 km bajo el agua en la Tierra. Estos datos confirmaron las inferencias previas sobre las condiciones infernales en la superficie del planeta, y proporcionaron detalles críticos sobre la variación de temperatura y presión a diferentes altitudes.

Los anemómetros a bordo de las sondas midieron la velocidad del viento en la atmósfera de Venus. Los datos revelaron que la atmósfera superior de Venus está dominada por fuertes vientos zonales que alcanzan velocidades de hasta 360 km/h en la cima de las nubes. Estos vientos disminuyen gradualmente en altitudes más bajas, lo que sugiere una compleja dinámica atmosférica influenciada por la rotación lenta del planeta y la circulación de Hadley.

Los fotómetros de las sondas midieron la intensidad de la radiación solar a diferentes profundidades atmosféricas. Los datos mostraron que la densa atmósfera de Venus atrapa una cantidad significativa de radiación solar, contribuyendo al efecto invernadero extremo que calienta la superficie del planeta. Este efecto invernadero es el más intenso del sistema solar y es la principal razón de las altas temperaturas superficiales.

Los detectores de nubes proporcionaron información sobre la composición química y la estructura de las nubes de ácido sulfúrico. Las mediciones indicaron que las nubes están formadas por gotas de ácido sulfúrico concentrado, suspendidas en una atmósfera de dióxido de carbono. Estas nubes son responsables de la alta reflectividad del planeta y juegan un papel crucial en su dinámica atmosférica y clima.

El análisis de los datos recopilados por las sondas también sugirió que la atmósfera de Venus es extremadamente estable. La ausencia de variaciones significativas en las mediciones de temperatura y presión a diferentes altitudes y latitudes indica que la atmósfera de Venus está en un estado de equilibrio dinámico, con una circulación global que redistribuye el calor de manera eficiente.

Los datos atmosféricos proporcionaron pistas sobre la interacción entre la superficie y la atmósfera de Venus. Las mediciones de dióxido de azufre y otros gases sugieren que hay procesos volcánicos activos en la superficie del planeta, que liberan estos gases a la atmósfera. Esta actividad volcánica podría estar contribuyendo a la composición química de la atmósfera y a la formación de las nubes de ácido sulfúrico.

La misión en definitiva contribuyó a la mejora del conocimiento de la estructura atmosférica del planeta, distribución de temperatura y presión, dinámica del viento, radiación solar y efecto invernadero, composición química de las nubes, estabilidad de la atmosfera y su interacción con la superficie, ampliando los conocimientos conseguidos previamente por la Unión Soviética y logrando la NASA por tanto igualarlos al conseguir orbitar Venus y de obtener datos de su atmósfera y aunque de forma limitada también desde la superficie.

Cronología de la misión Pioneer Venus 2

Lanzamiento	8 de agosto de 1978
Separación de las cuatro sondas atmosféricas del bus de transporte	16 de noviembre de 1978
Entrada de las sondas atmosféricas en la atmósfera de Venus	9 de diciembre de 1978
Aterrizaje de las sondas en diferentes regiones de Venus	9 de diciembre de 1978
Fin de la transmisión de datos y fin de la misión	9 de diciembre de 1978

Imágenes de la misión Pioneer Venus 2

Referencias y más información:

• Pioneer Venus 2 en NASA Science
• Beyond Earth. A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958-2016. Asif A. Siddiqi (PDF)
• NSSDCA Master Catalog Search – Pioneer Venus Large Probe
• NSSDCA Master Catalog Search – Pioneer Venus Bus
• NSSDCA Master Catalog Search – Pioneer Venus Small Probe (Day)
• NSSDCA Master Catalog Search – Pioneer Venus Small Probe (Night)
• NSSDCA Master Catalog Search – Pioneer Venus Small Probe (North)

Misiones espaciales a Venus en No Sólo Sputnik!: