«Мы осиротели»: как СССР покорял Венеру и разбивал надежды человечества
Содержание:
Сегодня 15 декабря исполнилось ровно пятьдесят лет со дня одного из самых значимых событий в истории исследования космоса. 15 декабря 1970 года советская станция «Венера-7» стала первым аппаратом, сумевшим осуществить мягкую посадку на поверхность другой планеты.
Без всякого преувеличения, это было и остается эпохальным свершением. Венеру не зря называют наиболее экстремальной планетой Солнечной системы. Огромная температура и колоссальное давление у поверхности, облака из серной кислоты — все это делает ее чрезвычайно сложной целью для исследования. По случаю сегодняшнего юбилея я написал для сайта телеканала «Наука» материал, посвященный советской программе по изучению Утренней звезды.
Ранние миссии
Еще в начале 1960-х гг. человечество практически ничего не знало о Венере помимо того, что по размерам и массе она напоминает Землю, а ее поверхность постоянно скрыта густыми облаками. Догадки о том, что же скрывается под ними, разнились от теории скованного вечными льдами мира до планеты, покрытой глобальным нефтяным океаном. У фантастов той эпохи была своя собственная Венера. Они описывали ее как доисторическую версию Земли. Многочисленные авторы рисовали поражающие воображение картины жаркого, болотистого мира, населенного всякими экзотическими существами, напоминающими динозавров. Неудивительно, что именно Венера, а не Марс, стала приоритетной целью для ранних межпланетных миссий.
Первая попытка отправить станцию ко второй планете была предпринята СССР в феврале 1961 г. Она была неудачной — аппарат так и не вышел за пределы околоземной орбиты и вскоре вошел в атмосферу. По причудливой иронии судьбы его обломки упали на территории Советского Союза. Среди них и титановый шарик с изображением земных континентов, внутри которого находилась памятная медаль. Позже он был найден и возвращен в ОКБ-1. Сложно сказать, какие чувства охватили конструкторов аппарата, когда они снова увидели столь необычный сувенир из прошлого, который должен был улететь на другую планету.
Копия вымпела с медалью
То, что осталось от него после прохождения через земную атмосферу
Не стоит забывать, что космическая техника тех лет была еще крайне сырой, а драгоценный опыт добывался путем проб и ошибок. В общей сложности в период с 1961 по 1965 годы СССР предпринял одиннадцать попыток отправить автоматические аппараты к Венере. Лишь трем из них в итоге удалось преодолеть земное тяготение и отправиться к цели. Они получили обозначение «Венера-1», «Венера-2» и «Венера-3». К сожалению, все три аппарата вышли из строя еще до того, как смогли передать какие-либо данные о планете. Проведенные позже расчеты показали, что «Венера-3» должна была войти в венерианскую атмосферу. Считается, что она стала первым в истории космическим аппаратом, достигшим поверхности другой планеты.
Несмотря на скромные результаты, неправильно утверждать, что вложенные в эти ранние миссии усилия и средства были потрачены впустую. Они проложили путь к следующему, более совершенному поколению межпланетных автоматических исследователей, сумевшему пробиться сквозь облачный покров планеты и добраться до ее поверхности.
Посадка в неизвестность
К 1967 году человечество сумело несколько увеличить свой багаж знаний о Венере. В целом новые открытия не слишком обрадовали сторонников теории о том, что вторая планета напоминает Землю и может быть обитаема. Все имеющиеся данные говорили: Венера обладает слишком горячей поверхностью и слишком плотной атмосферой. Следовательно, столь притягательные картины дикого мира, ждущего своих покорителей, можно было выбросить в мусорное ведро.
Но существовал лишь один способ убедиться в этом наверняка: отправить в атмосферу Венеры аппарат, который сумел бы произвести прямые измерения ее характеристик. А еще лучше — сесть на поверхность. Эта задача была возложена на пару новых станций 3МВ. Любопытно, что на тот момент советские инженеры еще питали определенную надежду на то, что имеющиеся данные ошибочны и у Венеры может быть океан. Известно, что спускаемые аппараты 3МВ строились с расчетом на возможность приводнения. В итоге одна из станций так и не вышла за пределы околоземной орбиты. Другая же направилась к своей цели. Сейчас она известна нам под названием «Венера-4».
18 октября 1967 года спускаемый аппарат «Венеры-4» вошел в атмосферу. Несмотря на определенный оптимизм инженеров, наиболее вероятным тогда считался следующий сценарий: давление у поверхности Венеры составляет порядка 10 земных атмосфер, температура — 270 °C, а атмосфера на 80% – 85% состоит из азота. Но на всякий случай спускаемый аппарат построили с запасом прочности, позволявшим выдержать до 20 атмосфер.
В итоге «Венера-4» прекратила передачу данных в тот момент, когда температура за бортом составляла 262 °C, а давление — 18 атмосфер. Последующий анализ показал, что это произошло, когда аппарат еще находилась на высоте порядка 28 км. Результаты измерений также неопровержимо свидетельствовали: атмосфера планеты по крайней мере на 90% состоит из СО2. Это означало, что давление и температура на поверхности намного превосходят даже самые пессимистичные прогнозы. В день посадки «Венеры-4» советский журналист Ярослав Голованов оставил в своем дневнике следующую красноречивую запись:
«Вечером «обмывали» в «Украине» победу Бабакина (инженер Георгий Бабакин руководил созданием станции «Венера-4» — прим. ред.). Для науки это грандиозная победа: буквально за три часа земляне узнали о своей небесной соседке больше, чем за всю предыдущую историю человечества! Выпили прилично, все шумели, кричали, смеялись, а Глеб (Глеб Юрьевич Максимов, конструктор космической техники) вдруг заплакал. Да так искренне, горько. Мы к нему бросились, а он в ответ: «Идиоты! Чему вы радуетесь?! Неужели вы не понимаете, что сегодня мы осиротели в Солнечной системе?! Я так надеялся на Венеру… И вот… Мы одни в Солнечной системе, мы совсем одни!..» – и опять заплакал».
Первая посадка и первые фотографии с поверхности
Станции «Венера-5» и «Венера-6» разделили судьбу предшественницы. Их спускаемые аппараты были уничтожены атмосферой второй планеты еще до того, как сумели достичь поверхности. Это произошло не из-за каких-то ошибок или просчетов. Просто аппараты построили еще до посадки «Венеры-4» и у конструкторов уже не было возможности их переделать. В любом случае, обе миссии подтвердили данные об экстремальных характеристиках атмосферы второй планеты.
«Венера-7» стала первой станцией, созданной с учетом реальных знаний о том, что ждет ее под облаками. Корпус аппарата был изготовлен из титана и мог выдержать давление в 180 атмосфер. Это и позволило «Венере-7» стать первым земным посланцем, сумевшим осуществить мягкую посадку на вторую планету.
Не все прошло гладко. Во время спуска у «Венеры-7» вышел из строя коммутатор. В результате на Землю передавалась лишь информация о температуре. Вдобавок у станции оторвался парашют. Тем не менее, «Венере-7» удалось пережить падение. Во время последующего анализа телеметрии советским инженерам удалось выделить очень слабый сигнал (3% от исходной мощности), передававшийся в течение 23 минут с поверхности планеты. Благодаря нему удалось установить, что температура в районе посадки составляла порядка 457° C — 474° C. На основании проведенных позже расчетов величина давления была определена в 90 ± 15 атмосфер.
Севшая через два года «Венера-8» подтвердила, что температура на поверхности планеты составляет порядка 470 °C (это больше, чем на Меркурии), а давление составляет 90 атмосфер, что эквивалентно давлению в земных морях на глубине 900 м. Также аппарат сумел измерить условия освещенности. Оказалось, что они сопоставимы с пасмурным днем на Земле. А значит, на поверхности Венеры можно было вести фотосъемку.
Эта историческая задача была возложена на станции «Венера-9 и «Венера-10». При их проектировании советским конструкторам пришлось изрядно поломать голову. Чтобы защитить камеры от воздействия губительной жары, их следовало разместить внутри герметичного отсека, где поддерживалась приемлемая температура. Но как в таком случае получить снимки? Решением стало создание своеобразного «иллюминатора», через который свет с поверхности планеты попадал к специальному перископическому устройству камеры со сканирующим зеркалом.
Существовал и другой нюанс. Некоторые ученые считали, что из-за экстремального состояния атмосферы планеты с ее поверхности в принципе нельзя получить какие-либо приемлемые изображения. По одной из версий, из-за эффекта сверхрефракции гипотетический наблюдатель увидел бы, что находится на дне огромной чаши, стенки которой заворачиваются вокруг него, поднимаясь вверх. Некоторые даже считали, что из-за этого «Венеры» смогут… сфотографировать самих себя. По другой версии, горизонт, наоборот, придвинется, из-за чего можно будет различить лишь место посадки. Третья теория гласила, что поверхность Венеры окутана плотной дымкой, из-за чего на снимках в принципе ничего не будет видно.
«Венера-9» и «Венера-10» осуществили успешную посадку в октябре 1975 г. Они опровергли все перечисленные выше гипотезы доказав, что на Венере можно вести съемку. В общей сложности, аппараты передали две панорамы поверхности. На снимках «Венеры-9» перед учеными предстала местность, покрытая многочисленными камнями с острыми краями.
Пейзаж на месте высадки «Венеры-10» значительно отличался: там почти не было камней, зато имелись плоские плиты, похожие на застывшие лавовые потоки. В атмосфере планеты не было найдено ни пыли ни тумана, освещение оказалось лучше, чем можно было предположить по данным «Венеры-8». Так что установленные на аппараты источники искусственного света (они предназначались для подсветки местности) так и не пригодились. Помимо первых в истории снимков с поверхности планеты станции также измерили плотность грунта Венеры и определили содержание радиоактивных элементов.
Следующим логичным шагом должно было стать получение цветных изображений. Эта задача возлагалась на запущенные в 1978 г. «Венеру-11» и «Венеру-12». К сожалению, они не оправдали возлагавшихся ожиданий. Оба аппарата успешно сели и проработали свыше часа на поверхности планеты. Однако ЦУП так и не получил ни одной панорамы по очень обидной причине: с фотометров станций попросту не сбросились защитные крышки. Схожая проблема наблюдалась и у «Венеры -9/10» (тогда отстрелились только две крышки из четырех). Конструкцию доработали, но в итоге стало только хуже. Также оказался сорван эксперимент по анализу венерианского грунта.
Неудача подстегнула советских конструкторов. Они провели множество тестов и внесли серию изменений в конструкцию пары следующих станций, получивших обозначение «Венера-13» и «Венера-14». Эти усилия принесли свои плоды. Аппараты совершили посадку в октябре и ноябре 1982 г., передав первые (и пока что последние) в истории цветные панорамы поверхности второй планеты.
Панорамы «Венеры-13» и «Венеры-14» в современной обработке.
Также был проведен анализ венерианского грунта и собраны данные об уровне шума. Позже ученые использовали их для создания синтезированной записи звуков, которые можно было услышать в момент высадки аппаратов. Считается, что среди них есть и раскат грома. «Венера-13» также установила еще одно достижение. Аппарат проработал целых 127 минут на поверхности планеты. Это рекорд так и не был побит.
Карта Венеры и лебединая песня «Веги»
«Венера-13» и «Венера-14» стали настоящим триумфом для Советского Союза. Особенно выгодно успехи венерианской программы смотрелись на фоне предыдущих неудач, сопровождавших советские попытки изучения Марса.
В 1983 г. ко второй планете отправились две новые станции — «Венера-15» и «Венера-16». На них возлагалась задача картографирования северного полушария Венеры. Для этого они были оснащены радиолокаторами, способными пробиться сквозь густой облачный покров.
Обе станции успешно вышли на орбиту вокруг Венеры и проработали несколько месяцев, картографировав примерно 30% ее поверхности. Разрешение полученной карты составило порядка 0,9 — 2,5 км, что являлось весьма неплохим достижением для тех лет. По итогам анализа было выявлено несколько новых типов структур венерианского рельефа, а на карте планеты вскоре появился ряд новых названий вроде равнины Снегурочки или кратера Ахматовой.
«Вега-1» и «Вега-2» стали лебединой песней советской программы по исследованию Венеры. У аппаратов была двойная цель. Они должны были перехватить комету Галлея, навестив перед этим Венеру и сбросив в ее атмосферу посадочные модули и стратостаты.
К сожалению, не обошлось без некоторых накладок (посадочный модуль «Веги-1» почему-то активировал пробозаборное устройство еще во время спуска), но в целом основные поставленные задачи были успешно выполнены. «Веги» провели наиболее детальные за все время исследования газовой оболочки Венеры и ее грунта. А сброшенные в атмосферу стратостаты успешно проработали почти двое суток, доказав возможность исследования планеты с помощью подобной техники.
После «Вег» Советский Союз больше никогда не запускал станций к Венере. Тут сказался как и значительный успех программы (было собрано большое количество данных, для обработки которых требовалось время), так и нарастающий кризис в экономике. В результате во второй половине 1980-х было принято решение предпринять новую попытку покорить Марс. К сожалению, запущенные в 1988 г. станции «Фобос-1» и «Фобос-2» так и не выполнили поставленных задач. А всего через пару лет Советский Союз прекратил свое существование.
В завершение стоит сказать, что за последующие 30 лет человечество добилось огромных успехов в исследованиях Солнечной системы. Были запущены аппараты к Меркурию, Юпитеру, Сатурну и Плутону. Осуществлены успешные посадки на кометы, астероиды и обратную сторону Луны. Уже четыре марсохода оставили свои следы на поверхности Красной планеты. Но после «Вег» ни один земной посланник больше никогда не садился на Венеру. А полученные еще в 1982 году панорамы до сих пор остаются последними изображениями, сделанными на ее поверхности. Сейчас нам остается лишь рассматривать эти уникальные снимки и надеяться, что рано или поздно космические державы вновь обретут интерес ко второй планете от Солнца. Возможно, этому поспобствует недавние новости об обнаружении в венерианской атмосфере следов фосфина.
