وبعد أن ثبت إمكانية إرسال أقمار صناعية إلى مدار حول الأرض، كثف الأمريكيون والروس جهودهم لدراسة الكواكب الداخلية الأخرى في النظام الشمسي، وقامت المركبة الفضائية مارينر بجولات تعريفية على الأجرام الثلاثة: الزهرة وعطارد والأرض.
مارينر 1
انطلقت أول مركبة فضائية بحثية ضمن سلسلة مركبات مارينر الفضائية في 22 يوليو 1962 باتجاه كوكب الزهرة. وكان الهدف هو الوصول إلى كوكب الزهرة في 139 يومًا عندما يقطع مسافة 350 مليون كيلومتر. كان جهاز الإطلاق هو Atlas Aegina B، وكان وزن المركبة الفضائية 202 كجم وكان الهدف هو قياس الغلاف الجوي والسحب والمجال المغناطيسي والمزيد من كوكب الزهرة. بعد 290 ثانية من الإطلاق، تم تدمير منصة الإطلاق والمركبة الفضائية لأسباب أمنية. تسبب خلل في آلية التوجيه في انحراف القاذفة عن مسارها في الثانية 212 بعد الإطلاق. انتظر مهندسو الفضاء بضع ثوانٍ على أمل أن يقوم جهاز الإطلاق بتصحيح مساره تلقائيًا. وعندما فشلت كل الجهود انفجرت القاذفة. المركبة الفضائية مشابهة للمركبة الفضائية رينجر. طوله 3.04 متر وعرضه 1.52 متر. ويرتبط مركز أنبوبي بالقاعدة السداسية. يعلق على القاعدة رفان شمسيان وهوائي يشبه الطبق.
مارينر 2
تم إطلاق مارينر 2 في 27 أغسطس 1962 ووصلت إلى كوكب الزهرة في 14 ديسمبر. وكانت مسافة سفينة الفضاء منه 34,835 كم. ويبلغ وزنه 202 كجم، منهم 18 كجم من وزن الأجهزة. قامت أدوات المركبة الفضائية بمسح كوكب الزهرة ثلاث مرات. تم إطلاق المركبة الفضائية بواسطة قاذفة Atlas Agena B. هيكلها مطابق لـ Mariner 1.
ومن البيانات التي قدمتها المركبة الفضائية، أصبح من الواضح أن درجة حرارة سطح كوكب الزهرة تبلغ 483 درجة، وهي أعلى من المتوقع. ويتحرك الغطاء السحابي الذي يبلغ سمكه 22.5 كيلومتراً على ارتفاع يتراوح بين 67.5 و90 كيلومتراً فوق سطح الأرض. وفي قاعدة الغطاء السحابي تبلغ درجة الحرارة 104 درجات. في الوسط 34 درجة تحت الصفر وفي الجزء العلوي 28 درجة تحت الصفر. لا توجد فروق ملحوظة في درجات الحرارة على سطح النجم، لذلك يقوم الغلاف الجوي بشكل دوري بنقل كميات كبيرة من الحرارة من جانبه النهاري إلى الجانب المظلم وبالتالي يتسبب في تكوين رياح ساخنة تحرق سطح النجم. ولم يتم اكتشاف أي فتحات في الغطاء السحابي بالقرب من الطرف الجنوبي، في نهاية رحلة العبور. وتكون درجة الحرارة في هذه المنطقة أقل بـ 10 درجات من المناطق المحيطة بها. لا يوجد بخار ماء في الغلاف الجوي. لا يمتلك كوكب الزهرة مجالًا مغناطيسيًا قويًا ونطاقات إشعاع، ويدور حول محوره مرة كل 243 يومًا أرضيًا.
كشفت أدوات المركبة الفضائية عن تفاصيل مهمة:
1. تنطلق الرياح الشمسية المكونة من غازات متأينة بشكل متكرر من وجه الشمس المضطرب.
2. تعتمد درجة كثافة وسرعة ودرجة حرارة هذه الرياح على التغيرات في تصرفات الشمس، خاصة أثناء تكوين التوهجات الشمسية.
3. تخلق الرياح الشمسية مجالات مغناطيسية بين النجوم، مما يؤدي إلى تعطيل المجال المغناطيسي للأرض.
4. المجالات المغناطيسية الضعيفة (بالنسبة للأرض) توجد دائمًا تقريبًا في الفضاء بين النجوم.
5. كمية الإشعاع الكوني في الفضاء بين الأرض والزهرة وكثافته موحدة.
6. من الممكن أن يكون هناك إرسال راديوي موثوق بين الأرض والمركبات الفضائية في الفضاء بين النجوم.
7. النيازك الصغيرة ليست كثيرة العدد في الفضاء بين النجوم كما هي موجودة حول الأرض.
مارينر 5
في 14 يوليو 1967، انطلقت مارينر 5 نحو كوكب الزهرة وفي 19 أكتوبر وصلت إليه. يبلغ وزن المركبة الفضائية 245 كجم وتم إطلاقها بواسطة منصة الإطلاق Atlas Agena D. في الأصل، كان من المفترض أن تحل هذه المركبة الفضائية محل مارينر 4. وكان من المفترض أن تطير المركبة الفضائية نحو الشمس ونحو المريخ وتم تغيير وجهتها. وكان الهدف الجديد هو كوكب الزهرة. قطعت مارينر 5 مسافة 349 كم. وبعد مروره بكوكب الزهرة، دخل في مدار حول الشمس. تم استبدال أرفف الشمس بأرفف أصغر. وكانت سفينة الفضاء مغطاة بدرع حراري وكانت أدواتها أكثر تطوراً من تلك الموجودة في السفن الفضائية السابقة.
قامت مارينر 5 بقياس كوكب الزهرة أثناء مرورها على بعد 4,000 كيلومتر منه. وكانت القياسات غير مباشرة. وقاموا بقياس مدى تأثير الغلاف الجوي لكوكب الزهرة على موجات الراديو التي يبلغ طولها 10 سم والتي تنتقل عبره. ومع اقتراب المركبة الفضائية من كوكب الزهرة، أثرت جاذبيتها عليها، فحرفتها عن مسارها، فمرّت خلفها. كان على الإشارات الراديوية للمركبة الفضائية أن تمر عبر طبقات الغلاف الجوي الكثيفة بشكل متزايد واختفت تمامًا في النهاية. وتم أخذ قياسات إضافية عندما عادت المركبة الفضائية وظهرت على الجانب الآخر من الكوكب. نتائج القياسات غير المباشرة ليست بالضبط نفس القياسات المباشرة التي أجرتها المركبة الفضائية الروسية فينيرا 4. وسبب هذه التناقضات غير واضح.
واكتشفت المركبة الفضائية نشاطًا مغناطيسيًا معينًا في محيط كوكب الزهرة تتراوح قوته بين 0 و1/300 من قوة الأرض. ويبلغ الضغط الجوي 4 أو 5 مرات أكبر من الضغط الذي يقاسه فانرا 4. ودرجة حرارة الأرض 267 درجة. تم اكتشاف الغلاف الأيوني المتأين في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. وبعد انتهاء المركبة الفضائية من العبور بالقرب من كوكب الزهرة، واصلت إرسال نتائج القياسات التي تم إجراؤها في الفضاء حتى مسافة 87 مليون كيلومتر من الشمس.
مارينر 10
وكما ذكرنا، فإن مارينر 10 في رحلتها إلى عطارد مرت بكوكب الزهرة للاستفادة من جاذبيته لتسريع سرعته. خلال هذا العبور قامت بقياس كوكب الزهرة وهذه هي نتائج القياسات:
1. أظهرت صور الأشعة فوق البنفسجية أن السحب تحيط بالنجم على شكل حلقات متناظرة مختلفة الألوان ومتوازية مع خط استواء النجم وتشبه حلقات سحاب كوكب المشتري. وقد اقترح أن وجود الحلقات يشير إلى وجود نظام حلزوني للقوى من خط الاستواء إلى القطبين داخل الغلاف الجوي. تظهر السحب على شكل مناطق داكنة وخفيفة بالتناوب. تشير التقديرات إلى أنه كان لديهم اتصال بالسحب المحيطة بكوكب الزهرة مرة واحدة لمدة 4-5 أيام.
2. كوكب الزهرة لديه سحب ثقيلة ومشرقة.
3. تتحرك الطبقة السميكة من السحب بسرعة أعلى 60 مرة من السرعة المحورية لكوكب الزهرة.
4. أقطاب النجم محاطة بحلقات لامعة أغلبها ملونة.
5. في منطقة خط الاستواء تفتح فتحة كبيرة على شكل عين في الغطاء السحابي. من المحتمل أن تكون هذه الفتحة قد نشأت بسبب تأثير حرارة الشمس التي تتحرك حول كوكب الزهرة.
6. في سطح السحب المحيطة بالزهرة لا توجد فروق في درجات الحرارة بين خط الاستواء والقطبين. ومن الممكن أن تنتقل الحرارة من خط الاستواء إلى القطبين وأن البقع فوق البنفسجية تظهر حركة هذه الحرارة.
7. ينشأ الهيدروجين الموجود على الكوكب من الشمس أكثر من كوكب الزهرة نفسه. من الممكن أن يكون كل الهيدروجين الذي كان موجودًا على كوكب الزهرة قد هرب إلى الفضاء، وأن الكوكب لم يكن به محيطات أبدًا.
8. لاحظوا أن كوكب الزهرة يحتوي على الهيليوم والأكسجين والكربون. ربما كان الأرجون والنيون موجودين أيضًا في الماضي.
9. تم اكتشاف ضباب خفيف على ارتفاع 25 كم فوق السحب.
يُفترض أن كوكب الزهرة يحتوي على ثلاث طبقات من السحب. الطبقة العليا على ارتفاع 60 كم فوق السطح. اخترقت الإشارات اللاسلكية للمركبة مارينر 10 ارتفاعًا يصل إلى 45 كيلومترًا من الأرض. تتيح الطريقة التي تنتشر بها موجات الراديو في الغطاء السحابي فهمًا أفضل لهذه الطبقة السحابية.
أرسل مارينر 10 3,500 صورة عالية الجودة. وفحصت المركبة الفضائية التفاعل بين الرياح الشمسية وكوكب الزهرة، واكتشفت مسارا طويلا من الجسيمات المشحونة خلف النجم في الاتجاه المعاكس للشمس. نظرًا لعدم وجود مجال مغناطيسي على كوكب الزهرة، يمكن لأدوات المركبة الفضائية اكتشاف المسار. وبما أن الغلاف الجوي مضغوط، فإن الرياح الشمسية تعمل مباشرة عليه وتخلق طبقة الأيونوسفير، والتي بدورها تخلق قوس الصدمة.
