Какие данные передали космические аппараты совершившие посадку на поверхность венеры
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
По мере получения новых данных о Венере в конструкцию аппаратов вносились изменения с целью приспособить их к экстремальным условиям планеты. До начала космических исследований основной моделью Венеры была землеподобная планета с океанами жидкой воды, сокрытыми за плотной атмосферой, поэтому первые версии аппаратов обладали запасом плавучести, позволявшим им не утонуть в предполагаемом венерианском океане, а последние были способны сохранять работоспособность при температуре свыше 700 К и давлении свыше 90 атмосфер. В своём последнем полёте этот аппарат выдержал 740 К, впоследствии он перестал передавать информацию и сгорел.
Для запусков венерианских АМС использовалась универсальная схема межпланетных полётов. Первые 3 ступени выводили космический аппарат вместе с разгонным блоком (4 ступенью) на низкую орбиту, где он какое-то время двигался по орбите искусственного спутника Земли. Затем включался разгонный блок, который ускорял станцию до второй космической скорости и отделялся, отправляя её в межпланетный полёт. При необходимости, в полёте проходила коррекция траектории при помощи КДУ — корректирующей двигательной установки.
Для связи с космическими аппаратами использовался Центр дальней космической связи.
В честь программы названа земля Венеры (лат. Venera Terra ) на Плутоне (название утверждено МАС 30 мая 2019 года) [1] .
Безусловно, 60-80-е годы прошлого века были десятилетиями рассвета космонавтики. Запускалось огромное количество кораблей, каждый из которых имел определенную цель, позволял узнать немного больше о других планетах, звездах, самом космосе. И чуть ли не самым интересным объектом для ученых оказалась Венера. Расскажем о ней и о ее исследовании.
Кто открыл Венеру?
Как утверждают некоторые специалисты, древние майя открыли эту планету еще в седьмом веке до нашей эры.
Сделать это было несложно – она является самым ярким объектом в ночном небе, если не считать Луну.
Но точно известно, что из европейских ученых впервые этой планетой всерьез заинтересовался Галилео Галилей. С него и началась история исследования Венеры. Он обнаружил планету в 1610 году, используя специально сконструированный телескоп. Благодаря полученным знаниям астроном убедился в правильности своей теории о том, что все планеты вращаются вокруг Солнца, а не Земли, то есть получила доказательства гелиоцентрическая модель мира.
Значительно позже, в 1761 году, М. В. Ломоносову, которого также интересовало исследование Венеры, удалось сделать важное открытие – на ней присутствует атмосфера.
Особенности планеты
Начнем с того, что именно эта планета является одной из самых ближних к нам. Ведь расстояние от Земли до Венеры в некоторые моменты составляет всего 38 миллионов километров – по астрономическим меркам, совсем рядом. Правда, в другое время эта цифра увеличивается до 261 миллиона.
Оборот вокруг Солнца она совершает за 225 земных суток, так что год там значительно короче, чем у нас. Что удивительно, вокруг своей оси планета оборачивается за целых 243 дня. Таким образом, сутки там длятся почти на 20 суток дольше, чем год.
К тому же, составляя описание Венеры, нельзя не сказать, что она является единственной планетой Солнечной системы, которая вращается не по часовой стрелке, как остальные, а против.
Сложность изучения
На протяжении многих лет исследование Венеры затруднялось примитивностью оборудования. Все-таки телескопы, какими пользовались астрономы 100-200 лет назад, оставляли желать лучшего. Получить с их помощью новую важную информацию было непросто, ведь большую часть времени расстояние от Земли до Венеры составляет свыше 100 миллионов километров.
Но в ХХ веке на помощь пришли космические аппараты, которые должны были помочь в изучении. Увы, орбитальная съемка мало помогла в сборе данных о планете. Очень плотная пелена облаков практически полностью скрывает поверхность Венеры.
Поэтому было принято решение приземлить аппарат. Им стала "Венера-4", запущенная в 1967 году. Добравшись до пункта назначения почти через три месяца, аппарат был просто раздавлен огромным давлением. Оно в 90 раз превышало земное. До этого эксперимента никаких данных о столь значительной разнице с земным давлением не было известно.
Высокая плотность атмосферы также доставляет исследователям немало трудностей – оборудование в ней работает недолго, а при экстремальном снижении очень быстро сгорает.
Отдельно стоит сказать, что на планете нередки кислотные дожди, легко повреждающие хрупкую технику.
Наконец, днем температура на поверхности повышается до 500 градусов, что дополнительно усложняет работу аппаратов, заставляя конструировать сверхпрочное оборудование, способное выдержать самые неблагоприятные условия работы.
Успешные запуски космических аппаратов
Настоящее исследование Венеры началось в 1961 году, когда к ней был отправлен первый искусственный объект. Его разработали советские ученые (которые и внесли наибольший вклад в изучение нашей негостеприимной соседки) и отправили в 1961 году. Увы, из-за потери связи летательный аппарат не выполнил своей задачи.
Несколько последующих проектов, как русских, так и американских, прошли более успешно – техника не снижалась, а собирала информацию на приличном расстоянии. Наконец, в 1967 году была запущена "Венера-4", о печальной судьбе которой мы уже рассказывали. Впрочем, эта неудача также позволила извлечь урок.
Задачами аппаратов "Венера-5" и "Венера-6" были спуск в атмосферу и сбор данных о ее составе, с чем техника прекрасно справилась. А вот при разработке следующего проекта – "Венеры-7" – инженеры учли все свои недоработки. В результате оборудование получило огромный запас прочности – оно могло работать при давлении, в 180 раз превышающем земное. В 1970 году аппарат успешно приземлился на поверхность Венеры (впервые в истории человечества!), собрал и передал важные данные. Правда, работал он всего 20 минут – по каким-то причинам парашют раскрылся не до конца, из-за чего посадка прошла не так мягко, как должна была.
Запущенный через два года аппарат "Венера-8" справился со своей задачей идеально – мягко приземлившись, он собрал пробы грунта и передал важную информацию на Землю.
Долгожданные снимки
Главным достижением проекта "Венера-9", запущенного в 1975 году, стали первые черно-белые фотографии поверхности. Наконец-то человечество узнало, как выглядит "соседка" под густым слоем облаков.
"Венера-10", старт которой состоялся всего через неделю после предыдущего проекта, выполнила двойную функцию – сыграла роль искусственного спутника планеты, а также мягко приземлила модуль, также сделавший несколько бесценных снимков.
Аппараты "Венера-13" и "Венера-14", запущенные в июне 1981 года, также прекрасно справились с миссией. Долетев до места назначения, они передали первые цветные панорамные изображения и даже записали звук с поверхности другой планеты. На сегодняшний день это единственные аудиоданные с Венеры, имеющиеся в коллекции человечества.
Увы, после распада СССР исследования Венеры космическими аппаратами практически прекратились. За последние 20 лет были успешно завершены всего четыре проекта – США, Европой и Японией. Никаких данных, интересных обывателям, они не предоставили.
Заключение
Как видите, исследования Венеры хоть и позволили собрать немало ценных данных об этой планете, все-таки оставляют множество вопросов. Возможно, в будущем человечество возродит в себе интерес к ближнему и глубокому космосу и сумеет найти ответы на них. Пока же приходится довольствоваться той информацией, которая была собрана могущественной державой почти полвека назад.
В римской мифологии Венера — богиня красоты, любви и плодородия, но планета, носящая ее имя, — сущая преисподняя. Это сейчас мы знаем, что на Венере технике сложно выдержать хотя бы сутки (рекорд пока составляет 127 минут и принадлежит "Венере-13"), а людям лучше вообще не соваться. Но самые первые аппараты проектировались в расчете на гораздо менее суровые условия. Советский "Зонд-1", построенный в 1964 году, даже был способен приводниться, поэтому имел датчик для определения периода волн в гипотетическом венерианском океане. А шкала барометра на "Зонде-1" заканчивалась на отметке 6,9 атмосферы — давление больше 7 атмосфер казалось конструкторам совершенно невероятным.
Первые аппараты отправляли в надежде найти пригодные для жизни условия, перед стартом их стерилизовали, чтобы не занести на Венеру земную жизнь. О том, что эта жизнь погибнет сама еще до посадки, ученые не догадывались вплоть до полета "Венеры-4". Та впервые смогла мягко войти в атмосферу, начала спуск с передачей данных о давлении. И ее рассчитанный на 20 атмосфер корпус треснул задолго до посадки.
Атмосфера Венеры на 96,5% состоит из углекислого газа, на 3,47% — из азота, остальное — незначительные примеси, а кислорода вообще нет. Давление на поверхности равно давлению на глубине около 910 метров под водой в земных океанах: фактически "воздух" над Венерой представляет собой полужидкий-полугазообразный океан.
На высоте 50–65 км атмосферное давление и температура практически такие же, как на поверхности Земли. Условия в этой области больше всего напоминают привычные для людей, даже больше, чем в пустынях Марса. Некоторые ученые даже предлагали колонизировать верхние слои венерианской атмосферы.
Селфи спустя месяц не снимешь
Если "Венеру-4" раздавило неожиданно, то "Венеру-5" и "Венеру-6" ровно полвека назад расплющило в строгом соответствии с планом полета. Было ясно, что давление слишком велико. На основе данных с предшествующих аппаратов ученые придерживались оценки "около 90 атмосфер и 470 °С".
Этим станциям не успевали сделать особо прочный корпус, но он и не требовался. Ученые оборудовали оба аппарата только приборами для изучения атмосферы. Кроме барометра, термометра и газоанализатора на борту стоял также фотометр для измерения уровня освещенности. Из-за сплошной многоуровневой облачности там оказалось довольно мрачно, несмотря на относительную близость к Солнцу. "Венеру-5" и однотипную "Венеру-6" раздавило, когда давление выросло примерно до 25 атмосфер.
Добраться до поверхности целой удалось только "Венере-7". Когда 15 декабря 1970 года она совершила посадку, предварительные оценки блестяще подтвердились. Аппарат получил титановый корпус, рассчитанный уже не на 25, а на 180 атмосфер, чтобы уж наверняка выдержать самое высокое давление на планетах земной группы (на Юпитере и других планетах-гигантах оно еще выше, но там нет твердой поверхности).
Обеспечить сколь-нибудь длительное выживание электроники на Венере было нереально, поэтому конструкторы ограничились установкой теплоизоляции из стекловаты. Та позволила "Венере-7" выстоять целых 20 минут после посадки и почти час с момента входа в атмосферу.
Человек может жить при температурах до 40 °С и на короткое время заходить в места, где сухой воздух нагрет до сотни с небольшим, как в бане. Обычные потребительские процессоры для компьютеров не любят перегрева свыше 70 °С. Промышленная электроника самого живучего класса Military обычно работает при 125 °С, но достигается это за счет строгого контроля качества и улучшенного теплоотвода, а не из-за радикального усовершенствования. Дальнейшего повышения температуры никакие полупроводниковые компоненты не выдерживают.
Повышение температуры заставляет молекулы двигаться быстрее — в результате тонкая структура внутри кремниевого кристалла разрушается. Даже экспериментальные образцы микросхем рассчитаны максимум на 300 °С, а для венерианских условий пока удалось изготовить лишь сравнительно простые чипы с несколькими десятками транзисторов. Это уже неплохо, но от современного аппарата все-таки хочется большего: десятками транзисторов можно было ограничиться на рубеже 1970-х, а сейчас в типичных чипах насчитывают от десятков миллионов транзисторов. Кроме того, нужны столь же термостойкие аккумуляторы. Даже изоляция для проводов в венерианских условиях должна быть из специальных материалов: привычный ПВХ плавится уже при 200 °С.
Возможным решением проблемы перегрева могли бы стать холодильные установки. Но сделать компактный, легкий и способный работать при таких температурах холодильник тоже непросто. Масса "Венеры-7" из-за более прочного корпуса и дополнительной теплозащиты оказалась столь велика, что от многих приборов пришлось отказаться, а разгонный блок ракеты "Молния-М" специально доработали, увеличив его топливные баки.
Не нужно забывать о давлении. Люди давно умеют создавать сосуды, которые выдерживают повышенное давление, — на первый взгляд, проблемы нет. Обычный кислородный баллон для газосварки выдерживает (правда, изнутри) 150 атмосфер — только вот такие стальные баллоны при объеме 40 л весят 65 кг; чуть лучше соотношение у баллонов для аквалангов. Замена стали на композиционные материалы снижает вес, но прочность стеклопластика при нагреве до венерианских значений снижается в несколько раз. Словом, и тут есть инженерные задачи без простого решения.
На Марс сложно сесть из-за разреженной атмосферы, зато после посадки некоторые аппараты проработали на Красной планете свыше десяти лет. Венера такого не допускает: там нельзя провести месяц за работой, а потом выставить перед собой манипулятор, сделать селфи и передать его на Землю. Экспедиции на Венеру до сих пор остаются уделом роботов-самоубийц — автоматов, которые проработают считаные часы и погибнут без особых шансов на обнаружение экспедициями будущего.
Вернемся не раньше 2026-го
После того как ученые получили общее представление об условиях на Венере, интерес к планете упал. Искать жизнь земного типа оказалось напрасной затеей. Облака из капелек серной кислоты и ураганные ветра, давление и температура — все это несовместимо даже с самыми экстремальными земными организмами. Гипотетически некие бактерии могли бы обитать высоко в венерианском небе, где температура не превышает сотни градусов при давлении в несколько атмосфер, но в пользу этой гипотезы аргументов довольно мало.
Научное изучение Венеры началось в XVII веке, когда Галилео Галилей впервые разглядел планету в телескоп. Спустя еще почти век, в 1761 году, Михаил Ломоносов, наблюдая за проходом Венеры по диску Солнца, увидел у планеты атмосферу и предположил, что над ее поверхностью могут дрейфовать массивные облака. Но о настоящем исследовании Венеры речь не шла до тех пор, пока советские астрономы и конструкторы, вдохновленные своим первым успехом — запуском на орбиту Земли первого искусственного спутника, не задумались об отправке спутника к соседней планете.
Зонд стартовал с космодрома Байконур 12 июня 1967 года, а уже 18 октября спускаемый модуль отделился и вошел в атмосферу Венеры на ночной стороне в районе экватора. Приборы успешно включились и начали измерения. Высотомер показал отметку 26 километров, однако настоящая высота в этот момент, как выяснилось позже, была около 60 километров. Зонд продолжал спуск до тех пор, пока не был раздавлен давлением на высоте около 28 километров. На Земле же решили, что связь с аппаратом была потеряна из-за сильного удара о поверхность.
Читайте также: