15 декабря 1970 года впервые на другую планету совершил посадку космический аппарат, посланный с Земли, – поверхности Венеры достигла советская межпланетная станция «Венера 7».

Для проектирования спускаемого аппарата следующей экспедиции к Венере были заданы давление 150 атмосфер, а температура 540°С. В отличие от предыдущих экспедиций основной целью при запуске в 1970 году ставилась уже посадка на поверхность планеты. Поэтому в состав исходных данных вошла и скорость ветра у поверхности Венеры, которая по расчетам составила 1,5 м/с. Исходя из принятых условий, был спроектирован принципиально новый спускаемый аппарат. Он должен был выдержать давление, которое в 6 раз превышало расчетное давление для станций «Венера-5″ и Венера-6″. При этом требовалось проработать на поверхности, то есть при максимальном давлении, не менее 30 минут. Чтобы выдержать такое давление, корпус спускаемого аппарата изготовили не из алюминиево-магниевого сплава АМГ 6, как у предыдущих «Венер», а из титана с обеспечением его прочности при разрушающем внешнем давлении 180 атмосфер.

Тепловая изоляция нижней полусферы была выполнена из стеклопласта, а верхней полусферы – из стекловаты, которая заполняла ячейки стеклосот. Для уменьшения перегрузок, воздействующих на аппаратуру при соприкосновении аппарата с поверхностью планеты, было установлено амортизационное устройство. Высокое атмосферное давление позволило заменить двухкаскадную парашютную систему на однокаскадную с рифленым парашютом конусной формы площадью 2,8 м2. Это чуть больше, чем площадь купола тормозного парашюта на «Венере-4″. Изготовлен парашют был из отечественного материала стеклонитрон. Для обеспечения достаточной прочности купол парашюта изготавливался из 4 слоев ткани. После выгорания нитрона обеспечивалась воздухопроницаемость купола, гарантирующая его надежное функционирование. Соответственно была изменена и автоматика ввода парашютной системы.

Полностью был изменен состав научной аппаратуры. Кроме того, для измерения высот в диапазоне 25-1 км был установлен новый радиовысотомер. В связи с изменением состава научной аппаратуры в спускаемом аппарате и циклограммы её функционирования потребовалось увеличить и емкость аккумуляторной батареи. Вместо кадмий-никелевой была установлена свинцово-цинковая батарея. За 15 суток до подлета к Венере по команде с Земли производился ее заряд от солнечных батарей. В связи с увеличением почти на 100 кг массы спускаемого аппарата по сравнению со спускаемыми аппаратами «Венеры-5,6″ пришлось максимально облегчить орбитальный отсек. С него была снята вся научная аппаратура за исключением счетчика космических частиц КС 18 4М.

Но даже после этого масса всего аппарата (1180 кг) оказалась на 50 кг больше массы «Венеры-5,6″, а значит, превышала возможности носителя «Молния-М». Грузоподъемность носителя удалось увеличить доработкой баков разгонного блока (он получил обозначение НВЛ), что дало возможность добавить 140 кг топлива. Автоматическая межпланетная станция «Венера-7″ была запущена с космодрома Байконур 17 августа 1970 года ракетой-носителем «Молния-М» с задержкой в 2,5 секунды. Примечание: 22 августа 1970 года в 8 часов 6 минут 8 секунд был произведен запуск ракеты-носителя «Молния-М» со второй станцией, которая по конструкции, составу бортовых систем и научной аппаратуре была аналогична станции «Венера-7″. Первые три ступени ракеты-носителя отработали штатно, обеспечив выведение головного блока на опорную околоземную орбиту. Однако из-за сбоя программного устройства произошел взрыв двигателя разгонного блока НВЛ, в результате чего автоматическая станция осталась на околоземной орбите под названием «Космос-359″. Весь процесс развития аварийной ситуации был зафиксирован телеметрией, полученной и с разгонного блока, и с космического аппарата.

На трассе перелета к Венере 27 и 30 сентября были предприняты попытки проведения звездной коррекции, которые не прошли вследствие незахвата опорный звезды (Сириус) звездным датчиком. 2 октября и 17 ноября были проведены солнечные коррекции траектории, которые обеспечили попадание в Венеру. За четыре месяца полета станции к Венере было проведено 124 сеанса радиосвязи. Спустя 120 суток после старта, 15 декабря 1970 года станция «Венера-7″ достигла планеты. Общая схема полета была аналогичной полетам «Венер-4,5,6″. При входе в атмосферу произошло разделение орбитального и спускаемого аппаратов. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с. При этом максимальные перегрузки достигали 350 единиц.

На высоте около 55 км от поверхности Венеры, при внешнем давлении порядка 0,7 атмосферы система автоматики осуществила ввод в действие парашюта, и 15 декабря в 8 часов 34 минут 10 секунд спускаемый аппарат стации «Венера-7″ впервые в мире совершил посадку на поверхность Венеры в 2000 км от утреннего терминатора на ночной стороне. В общей сложности, аппарат в течение 53 минут передавал на Землю информацию, в том числе, около 20 минут с поверхности планеты. При входе СА в атмосферу произошел отказ телеметрического коммутатора, в результате чего на Землю передавалась только температура окружающей среды, которая изменялась от 25 до 475 градусов Цельсия, в течение всего спуска в атмосфере и нахождения аппарата на поверхности.

Одновременно проводились радиоизмерения доплеровского изменения сигнала, принимаемого на Земле от спускаемого аппарата. Именно эти измерения позволили вычислить пройденный путь, «привязать» значения температуры к определенной высоте и зафиксировать момент касания поверхности Венеры. Они же позволили зафиксировать скачок по скорости снижения в середине спуска с 14 до 26 м/с, а затем и скорость в момент касания поверхности (16 м/с), превышающую расчетную. Вероятной причиной этого могло быть самопроизвольное срабатывание пирочеки, вызванное статическим электричеством, и отстрел парашютных стренг. Постоянные измерения соотношения сигнал/шум принимаемого на Земле сигнала позволили зафиксировать уменьшение в момент посадки уровня сигнала почти в 30 раз. Это могло означать влияние ветра на спускаемый аппарат во время посадки или его опрокидывание.

Задача достижения поверхности планеты Венера была достигнута, однако программа полета станции «Венера-7″ выполнена частично. Главным результатом полета станции «Венера-7″ стало достижение впервые в мире поверхности планеты Венера. При этом аппарат совершил посадку на ночной стороне Венеры. Из-за отказа телеметрического коммутатора была получена лишь информация о температуре атмосферы Венеры на участке спуска и у ее поверхности. По полученным данным был выявлен адиабатический характер изменения температуры. Это позволило, используя уравнения гидростатического равновесия и газового состояния и данные измерений предыдущих станций, рассчитать распределение давления и плотности в атмосфере Венеры по высоте вплоть до поверхности. Оказалось, что давление у поверхности Венеры составляет 90±15 атмосфер, а температура – 475°±20°С.