Наука, техника, изобретения

Библиотека

наука

Современные технологии и производство

Детская энциклопедия
оглавление

Станция назначения - Венера

Всего лишь через 4 года после начала космической эры в долгий путь к Венере отправилась советская автоматическая станция "Венера-1". В 1965 г. по ее следам были запущены уже две станции. Одна из них - "Венера-3" 1 марта 1966 г. достигла планеты: завершился первый в истории космонавтики межпланетный перелет.

Опыт предыдущих полетов помог советским конструкторам и ученым уже через год провести уникальный эксперимент по зондированию атмосферы Венеры. Выполнила его станция "Венера-4", запущенная 12 июня 1967 г. Спускаемый аппарат станции, войдя в атмосферу Венеры со второй космической скоростью, продолжал спуск на парашюте. Более полутора часов шел первый в истории человечества сеанс межпланетной радиосвязи. За это время спускаемый аппарат успел рассказать об атмосфере Венеры много интересного (см. т. 2 ДЭ, ст. "Планеты Солнечной системы").

Полученные характеристики уточнили в 1969 г. сразу две автоматические станции - "Венера-5" и "Венера-6". Они провели более глубокое зондирование атмосферы в разных районах планеты.

Станции закончили измерения на высотах около 20 км от поверхности Венеры. Сообщенные ими данные об ее атмосфере согласовывались с данными "Венеры-4" и американского аппарата "Маринер-5", который при пролете исследовал планету методом радиопросвечивания. И все же поверхность Венеры оставалась пока недосягаемой.

Так было до 15 декабря 1970 г. В этот день огненный вихрь рассек небосклон Венеры. Это не был метеорит: над метеоритами не раскрываются парашюты. На поверхность далекой планеты опустился спускаемый аппарат межпланетной станции "Венера-7". После посадки аппарат продолжал "жить" - радиоволны донесли до Земли его доклад.

Как и предыдущие станции этого типа, "Венера-7" состояла из двух основных частей - орбитального отсека и спускаемого аппарата. Орбитальный отсек станции "Венера-7" мало изменился по сравнению с такими же отсеками первых станций, отправленных к Венере. Он представлял собой большой металлический цилиндр, внутри которого размещались приборы, управляющие полетом станции, радиоприемники, радиопередатчики и другое оборудование. Антенны радиоустройств были установлены снаружи орбитального отсека. Для связи с Землей на больших удалениях от нее на корпусе станции раскрывалась большая чаша остронаправленной антенны.

На нижнем днище орбитального отсека крепилась корректирующая двигательная установка; благодаря ее работе станция была выведена точно к цели.

К верхнему днищу отсека крепился спускаемый аппарат.

Аппаратура станции питалась электроэнергией от аккумуляторов, тоже установленных в орбитальном отсеке. Запасы энергии пополнялись солнечными батареями, размещенными на боковых наружных поверхностях корпуса.

В течение почти всего полета станция была ориентирована на Солнце. Оптические датчики держали в поле своего зрения Солнце и Землю или Солнце и специально выбранную звезду. По командам датчиков автоматические устройства системы ориентации включали и выключали газореактивные микродвигатели.

Главная задача орбитального отсека - доставка спускаемого аппарата к планете. В предыдущих полетах эта задача выполнялась неукоснительно. Поэтому орбитальный отсек не нуждался в особых доработках. Основное внимание конструкторы уделили спускаемому аппарату.

По форме спускаемый аппарат станции "Венера-7" напоминал огромное яйцо. Если бы мы смогли разрезать его, то увидели бы внутри "желток" - шарообразный герметичный приборный отсек. Выше этого отсека размещался другой - парашютный. В нем же была установлена и антенна. Через нее шли на Землю радиосигналы от передатчика, расположенного в приборном отсеке. Под приборным отсеком располагалось амортизирующее устройство. Оно предназначалось для смягчения удара аппарата о поверхность планеты.

В плотную атмосферу Венеры автоматический разведчик ворвался с огромной скоростью. Резко возросли перегрузки. Вес каждой гайки, каждого прибора превысил земной в 300-350 раз.

При столкновении спускаемого аппарата с атмосферой перед ним возникла ударная волна. Между нею и корпусом температура почти мгновенно повысилась до 11 000° С. Вокруг аппарата бушевало пламя. Но обгорел лишь толстый слой теплозащитного материала. Благодаря системе терморегулирования в приборном отсеке все время поддерживалась нормальная рабочая температура.

Атмосфера быстро затормозила движение аппарата. Когда его скорость снизилась до 200 м/с, над аппаратом раскрылся купол парашюта. Начался плавный спуск. Атмосферное давление все сильнее сжимало корпус, все выше и выше становилась окружающая температура. Однако парашют, сделанный из теплостойкой ткани, продолжал нести аппарат.

Высота 20 км пройдена. Теперь впереди была неизвестность. Показания термометра продолжали расти: 400, 450 и, наконец, 475° С! И вновь 475°, и через минуту та же цифра. Рост температуры прекратился, и несколько минут она оставалась неизменной. В то же время скорость аппарата относительно планеты, измеренная по изменению частоты бортового передатчика, стала равной нулю. Все это могло означать лишь одно: аппарат опустился на поверхность Венеры.

Температура около 500° С, давление, близкое к 10 МПа,- условия на поверхности планеты действительно оказались жестокими. При такой температуре обычные стали размягчаются, но сделанный из жаропрочных сплавов корпус спускаемого аппарата станции "Венера-7" не только выдержал "жаркие объятия" планеты, но и обеспечил рабочие условия для приборов станции.

До сих пор путь всех разведчиков Венеры заканчивался на ночной стороне планеты. Спускаемому аппарату новой советской межпланетной станции "Венера-8" предстояло впервые совершить мягкую посадку на освещенную поверхность Венеры. Однако этот дневной "прыжок" спускаемого аппарата станции "Венера-8" оказался значительно сложнее совершенной до этого посадки на ночную сторону планеты.

Надежность радиосвязи между Землей и космическим аппаратом в первую очередь определяется расстоянием между ними. Поэтому станция должна была достичь Венеры до того, как эта планета уйдет далеко от Земли. Так как орбита Венеры расположена ближе к Солнцу, чем орбита Земли, планеты максимально сближаются тогда, когда обе они находятся по одну сторону от Солнца. При этом обращенная к нам неосвещенная сторона Венеры не видна земному наблюдателю. Когда после наибольшего сближения планеты начинают расходиться, часть диска Венеры становится видимой с Земли в форме узкого освещенного серпа. В этот тонкий серп и должен был попасть спускаемый аппарат новой советской межпланетной станции.

Но трудности посадки на освещенную сторону планеты этим не исчерпывались. Если бы полет закончился слишком крутым спуском в атмосфере Венеры, аппарат мог не выдержать возникающих при этом перегрузок; при снижении же по очень пологой траектории он мог пролететь мимо планеты. Значит, аппарат должен был так подойти к планете, чтобы угол входа его в атмосферу был не больше и не меньше заданного. Вот почему район посадки, удобный со всех точек зрения, представлял собой лишь крохотный "пятачок" на и без того мало видимой с Земли освещенной части поверхности Венеры.

Трудно, очень трудно попасть в такую мишень. И тут космическим "стрелкам" - баллистикам на помощь приходит то, что кажется нам главным препятствием,- десятки миллионов километров, разделяющих "стрелков" и "мишень". Это огромное расстояние позволяет успеть по пути к цели скорректировать направление движения станции. Правда, для проведения коррекции траектории необходимо было точно знать, где будет находиться цель - планета, когда к ней приблизится посланец Земли. Астрономы определили положение Венеры в момент встречи с межпланетной станцией. И все же для ювелирной посадки потребовались уточнения. Эти поправки получили путем систематической радиолокации Венеры с Земли во время всего полета.

Баллистики отлично справились с трудной задачей. Спускаемый аппарат станции "Венера-8" опустился точно в назначенное место.

Автоматическая лаборатория начала работать уже во время спуска на парашюте. Впервые на освещенной стороне Венеры измерялись температура и давление атмосферы. Оказалось, что и здесь эти характеристики меняются с высотой почти так же, как и на ночной стороне планеты.

Из чего состоят облака Венеры? Пока на этот вопрос нет однозначного ответа. Некоторые исследователи предположили, что в состав облаков входят соединения, содержащие аммиак. "Венере-8" было поручено проверить эту гипотезу, и она подтвердила, что действительно некоторое количество аммиака в атмосфере Венеры имеется.

В течение всего времени снижения на парашюте "глаза" автоматической лаборатории - ее фотометр измерял освещенность. До сих пор ученые сомневались, пробиваются ли солнечные лучи сквозь мощную газовую оболочку планеты и укрывающий ее облачный слой. Сегодня, благодаря полету советской межпланетной станции, мы знаем, что на Венере ночь сменяется днем, во время которого поверхность планеты освещается ослабленным солнечным светом.

Температура, превышающая температуру плавления свинца, давление, как на километровой морской глубине, - такие условия встретили аппарат на поверхности Венеры. После полета станции "Венера-7", уточнившей характеристики венерианской атмосферы, конструкторы на следующей станции снизили прочность спускаемого аппарата, но зато применили более совершенные средства теплозащиты - материалы с очень высокой теплоемкостью. Когда раскаленные газы окутали опустившийся на Венеру аппарат, эти материалы приняли на себя первый удар, отобрав значительную долю тепла и не сразу подпустив его к работающей аппаратуре.

Спускаемый аппарат межпланетной станции "Венера".

Автоматическая межпланетная станция "Венера-8".

Позаботились конструкторы и о надежности радиосвязи со станцией. Теперь у спускаемого аппарата было две антенны - неподвижно укрепленная в верхней части его корпуса и выносная. После посадки выносная антенна была выброшена на поверхность рядом с аппаратом, и бортовой передатчик периодически переключался с одной антенны на другую. Это было сделано по следующим причинам. Рельеф поверхности в месте посадки был неизвестен. Поэтому спускаемый аппарат мог при посадке наклониться, и радиолуч, посылаемый с основной антенны, миновал бы Землю. В этом случае связь могла вестись через дополнительную выносную антенну.

Около часа работал аппарат на поверхности Венеры. В это время специальный прибор - гамма-спектрометр впервые исследовал химический состав ее грунта. Для Венеры такой способ исследования поверхности особенно удобен. Корпус спускаемого аппарата прозрачен для гамма-лучей, поэтому прибор может "рассматривать" грунт, находясь внутри герметичного приборного отсека, под защитой нескольких слоев теплоизоляции. Каким же образом определялся состав венерианского грунта?

В различных горных породах содержатся неодинаковые микроскопические дозы радиоактивных элементов. По этому признаку породы можно отличить друг от друга. А гамма-излучение, возникающее при распаде радиоактивных элементов, выдает их содержание в грунте. Значит, для того чтобы узнать, из чего сложена поверхность планеты в месте посадки, нужно измерить интенсивность и энергию естественного гамма-излучения ее грунта. Это и делал гамма-спектрометр станции "Венера-8". По содержанию радиоактивных элементов венерианские породы оказались очень похожими на земные граниты.

В исследовании Венеры ярко отражаются характерные особенности советской программы исследования небесных тел с помощью автоматических аппаратов. Планомерность и последовательность, постепенное усложнение решаемых задач - этим определяется развитие советской космонавтики. Подтверждением эффективности такого подхода служит полет межпланетной станции "Венера-8".