Компьютерра
15.11.2010 - 21.11.2010
Статьи
'Венера' и Венера: как исследовали планету-соседку
Утром 16 ноября 1965 года, в 7:19 по московскому времени, с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Молния» была запущена межпланетная станция «Венера-3». Она стала первым в истории человечества космическим аппаратом, достигшим поверхности другой планеты, хотя, увы, и не самым удачным образом.
Станция состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата — сферы диаметром 0,9 м. В этот спускаемый аппарат были упакованы научные приборы, однако, во всех источниках обязательно отмечается, что также там находился металлический глобус Земли, а внутри него — вымпел с гербом СССР. Был ли в том смысл, судить сложно.
1 марта 1966 года межпланетная станция «Венера-3» достигла поверхности планеты — врезалась в неё где-то в районе от -20° до +20° по широте и от 60° до 80° восточной долготы.
Ни «Венера-3», ни её сестра-близнец «Венера-2», запущенная несколькими днями ранее, так и не передали никаких данных о самой планете: системы связи и системы управления вышли из строя ещё на подлёте к Венере. Учёным, однако, удалось получить данные о магнитных полях, космических лучах, потоках заряженных частиц малых энергий, удалось исследовать потоки солнечной плазмы и их энергетические спектры, космические радиоизлучения и микрометеоры.
Собственно, «Венера-3» — лишь один и далеко не самый важный эпизод эпичнейшей космической программы «Венера», проводившейся Советским Союзом с 1961 по 1984 годы.
Венера — ближайшая к Земле планета Солнечной системы, чрезвычайно похожая на неё по многим параметрам. Но это мы знаем сейчас. А фактически до 1960-х годов о ней практически ничего не было известно.
Михайло Васильевич Ломоносов, наблюдая её в телескоп, сделал такой вывод:
'Планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного', — и был во многом прав. Единственное, что атмосфера у Венеры не «воздушная», состоит она преимущественно из углекислого газа и плотна настолько, что начисто закрывает поверхность планеты от наблюдений в оптическом диапазоне.
В результате, до того, как начались исследования планеты «на месте», о ней мало чего было известно — даже период обращения вокруг её оси был неизвестен.
Советский Союз отправил в общей сложности 16 межпланетных станций серии «Венера», плюс два аппарата «Вега» и один «Зонд-1».
Первые три станции были потеряны в космосе, и своей основной миссии не выполнили. Четвёртый пуск оказался намного более успешным: «Венера-4» отправила в атмосферу спускаемый аппарат, передававший телеметрическую информацию (со скоростью 1 бит/сек) до тех пор, пока не разрушился в атмосфере. Значения температур передавались в течение 93 минут, приблизительно до высоты 28 км. Температура поменялась с 33 до 262 °C. Значения давления передавались до достижения предельного значения, на которые был рассчитан манометр — 7,3 атмосферы.
Полученные данные были использованы при конструировании следующих двух аппаратов серии — «Венера-5» и «Венера-6» (запущены с разницей в пять дней — 5 и 10 января, соответственно).
'Венера-5' вышла на орбиту 16 мая 1969 года и начала входить в атмосферу планеты на ночной стороне. В течение спуска, который продолжался 52,5 минуты, радиовысотомер передал три значения высоты над поверхностью: 40,4, 31,9 и 23,8 км. Во время спуска проводились измерения температуры, давления, освещенности и химического состава атмосферы. Диапазон изменения температуры на сей раз составил: от 25 до 320 °C, а давления от 0,5 до 27 атмосфер, диапазон высот от 55 до 18 км.
Кроме того, аппарат дважды осуществлял забор и анализ состава атмосферы. Первый раз анализ состава атмосферы производился при давлении 0,6 атмосферы и температуре около 25 °C. Второй раз уже 5 атмосфер и 150 °C.
Анализ состава атмосферы показал, что она состоит на 97 % из углекислого газа, 2 % азота, не более 0,1 % кислорода, и незначительного количества водяного пара.
Зонд перестал передавать информацию на Землю, когда давление достигло значения 27 атмосфер, что превышало расчетные значения для спускаемого аппарата (25 атмосфер).
'Венера-6' получила сходные результаты, единственное, что вызвало вопросы — это разница в показаниях высотометров у пятой и шестой «Венер». Единственное объяснение — это наличие заметных неровностей рельефа поверхности Венеры в областях спуска аппаратов, отстоявших друг от друга на несколько сотен километров.
Спускаемый аппарат «Венеры-7» конструировался уже в расчете на посадку на поверхность планеты. Запас прочности ему обеспечили соответствующий: аппаратура зонда должна была выдерживать давление в 150 земных атмосфер и температуру до 540 градусов в течение как минимум 30 минут.
Только в одном ошиблись: в оценке скорости ветра у поверхности планеты. Считалось, что атмосфера весьма, так сказать, спокойная, и у самой тверди ветер будет дуть со скоростью 1,5 м/с. Реальная скорость оказалась в десятки раз выше... Так или иначе, «Венера-7» выполнила свою задачу лишь отчасти. Телеметрический коммутатор практически сразу «умер», поступала только температурная информация. Благодаря 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.
Следующая станция — «Венера-8» смогла, наконец, проанализировать грунт планеты: по измерениям мощности отраженных от поверхности радиоволн, излучавшихся бортовым радиовысотомером, получены оценки диэлектрической проницаемости и плотности грунта. Результаты измерений позволяют сделать вывод, что в районе места посадки СА поверхностный слой планеты является достаточно рыхлым, с плотностью грунта 1,4 г/см3.
