Достижения советской космонавтики(к юбилею первого полёта Ю.А.Гагарина в космос)

[Альфа]

Пройденный Луноходом-2 путь по лунным дням составил:

1 день (16-2401.1973) – 1148 метров

2 день (07-22.02.1973) – 9919 метров

3 день (09-23.03.1973) – 16 533 метров

4 день (08-23.04.1973) – 8600 метров

5 день (07-0 9 .05.1973) – 800 метров

Снимки лунной поверхности Луноходом-2

Почему Луноход-3 не покорил Луну

Еще через два года в МЗЛ был изготовлен очередной луноход – 8ЕЛ №205. Аппарат стал еще одним шагом вперед по сравнению со своими предшественниками. Еще совершенной стала телевизионная система лунохода.

Прежде всего она была стереоскопической: разработчики умудрились обеспечить одновременную передачу с двух телекамер сразу. Телевизионная стереопара стояла в поворотном гермоблоке, который значительно расширял возможности обзора. Теперь аппарату было достаточно покрутить “головой”, а не разворачиваться целиком для обзора местности.

Гермоблок стоял на выносной штанге, как и дополнительная камера на Луноходе-2. От телекамер, жестко закрепленных на гермоотсеке лунохода конструкторы вообще отказались.

Аппарат 8ЕЛ №205 был полностью укомплектован научным оборудованием, прошел весь цикл наземных испытаний и подготовлен к экспедиции на Луну. Но так и остался на Земле.

Причин тому было несколько. Прежде всего изменилось отношение к лунной тематике руководства МЗЛ. Его тогдашний генеральный директор Сергей Сергеевич Крюков активно “проталкивал” программу доставки на Землю марсианского грунта. Все силы КБ были брошены на решению этой задачи. И хотя аппарат Е-8 №205 и был готов, сами же его творцы пускать его не собирались.

В лунной тематике середины 70-х годов приоритет получила модифицированная станция для доставки лунного грунта Е-8-5М. На ней уже отрабатывались некоторые элементы марсианской “грунтовой” программы. Однако лишь с третьей попытки удалось провести штатный полет Е-8-5М.

Попытки шли с частотой раз в год. По словам О.Г.Ивановского, следующим запуском после первого же удачного полета Е-8-5М должен был стать Луноход-3. По последним прикидкам его поставили a план 1977 года. Но к этому времени ракета 8К82К стала активно использоваться для вывода на стационарную орбиту советских спутников связи.

Лишнего носителя для пуска Луны-25 не нашлось и Луноход 8ЕЛ №205 вместо Луны попал в музей НПО имени Лавочкина.
--------------------------------------------------------------------
*В основе материала, оригинальная статья “25 лет Луноходу-1” опубликованная в журнале Новости Космонавтики N 23-25, 1995, автор К.Лантратов.

[Альфа]

Луна на ладони

На поверхность Луны СССР хотел доставить передвижные, астрономические, гелиографические, геофизические и связные станции в 1972–1975 годах, причем вес фототелескопов мог достигать 580 кг, а диаметр планетных телескопов — от 500 мм до 1,5 м. Все это, убеждены авторы отчета о проделанной работе, позволило бы исследовать планеты и их атмосферы, вести метеорологические исследования.

Первый в истории человечества аппарат, который достиг поверхности Луны, — советская автоматическая станция «Луна-2».

Луна-2

По отношению ко многим задачам советских аппаратов, которые отправлялись на поверхность естественного спутника Земли или его орбиту, можно было сказать, что они выполнялись впервые.
Так, «Луна-3» впервые в истории сфотографировала обратную сторону естественного спутника Земли, а «Луна-9» — сняла первую телепанораму. «Луна-13» первой в истории провела инструментальное исследование плотности и прочности поверхностного слоя лунного грунта, а «Луна-16» не только достигла поверхности небесного тела, но и доставила на Землю лунный грун (реголит) — 101 г.

Лунный грунт, доставленный автоматической станцией «Луна-16», 1970 год / © Вольгемут А.,Устинов Ю.,Шеффер В./ТАСС

Последняя советская автоматическая станция на Луну («Луна-24») была запущена в 1976 году. По итогам этой миссии на Землю удалось доставить 170 г грунта.

В советское время реализовать большую часть лунной программы не удалось. Отчасти из-за недостатка финансирования, отчасти из-за отсутствия двигателей достаточной мощности.

[Альфа]

Современная лунная программа

В 2021 году Россия возобновит лунную программу, причем некоторые включенные в нее идеи перекликаются с советскими. В частности, как и во времена СССР, общая концепция подразумевает исследование естественного спутника Земли сначала автоматическими и орбитальными аппаратами.

Так, в 2021 году на поверхность естественного спутника Земли с космодрома Восточный отправится автоматическая станция «Луна-25». Планируется, что аппарат осуществит посадку недалеко от кратера Богуславского и проведет исследования в районе Южного полюса Луны. В 2024 году Роскосмос планирует отправить на орбиту к естественному спутнику Земли аппарат «Луна-26». Затем будет запущен тяжелый аппарат «Луна-27», который начнет бурение реголита и проведет научную работу на поверхности.

Еще одна инициатива Роскосмоса, которая необходима для обеспечения работы обитаемых баз, — своеобразный симбиоз советского «парома» и «челнока» — лунный лифт. Как пояснил ранее генеральный директор госкорпорации Дмитрий Рогозин, это будет аппарат, который отделяется от корабля, находящегося на лунной орбите, обеспечивает безопасную мягкую посадку, а по окончании миссии взлетает с поверхности, выходя на орбиту Луны, производит стыковку с кораблем, разгон и отрыв от орбиты Луны и возвращение на Землю.

Также российские ученые предлагают в конце 2020-х — начале 2030-х годов начать строительство на Луне астрофизических обсерваторий. В апреле 2019 года Рогозин предположил, что наилучшим местом для размещения научной базы является обратная сторона Луны, поскольку «там полный ноль индустриальных шумов». Как следует из опубликованных на сайте госкорпорации материалов, Советский Союз также собирался размещать научную базу на естественном спутнике Земли.

В этот раз вести освоение Луны РФ собирается не одна. В конце июля генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин отметил, что Россия будет вести освоение Луны и строительство научной базы на естественном спутнике Земли вместе с Китаем.

[Альфа]

АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ, МАРСА, ВЕНЕРЫ И МЕЖПЛАНЕТНОГО ПРОСТРАНСТВА,
 СОЗДАННЫЕ в СССР до 1982 г.

Создание трехступенчатой РН "Восток", обеспечившее в 1959 г. решение задачи достижения второй космической скорости, позволило начать полеты автоматических аппаратов к Луне. Это положило начало систематическим работам по изучению нашего естественного спутника космическими средствами, позволило нам в этом и последующие годы совершить облеты Луны и фотографирование ее видимой и невидимой сторон; создать спутники и провести дистанционные исследования Луны; выполнить посадки на ее поверхность; получить панорамы поверхности; произвести бурение поверхности, забор грунта из различных районов Луны и доставку их образцов на Землю; осуществить многомесячные исследования Луны с помощью подвижных луноходов.

Полеты автоматических аппаратов к Марсу обеспечили нам достижение его поверхности, создание спутников Марса, получение фотографий его поверхности с орбиты, первые измерения параметров атмосферы и ветра на спускаемом аппарате в процессе спуска

Полеты автоматических аппаратов к Венере, открывшие начало прямых измерений в атмосферах и на поверхности планет Солнечной системы, позволили осуществить пролеты около планеты и достижение поверхности Венеры; провести измерения параметров ее атмосферы во время спусков на парашютах, выполнить мягкие посадки на видимую с Земли сторону планеты, в том числе и на узкий освещенный серп Венеры, обеспечить измерения освещенности в различных спектральных интервалах в атмосфере и на поверхности планеты, посадку на невидимую с Земли сторону планеты; получить первые черно-белые, а затем и цветные панорамы поверхности Венеры; провести забор и анализ грунта, детальное изучение атмосферы, структуры облаков и аэрозолей; создать первые искусственные спутники Венеры.

Космические исследования Луны, Марса и Венеры осуществлялись нашей страной только с помощью автоматических аппаратов. На данном этапе реализации космической программы это экономически обоснованно и с технической точки зрения рационально. Дело в том, что для начального первичного систематического изучения небесных тел целесообразны именно автоматические аппараты, которые могут легко проникать в удаленные и труднодоступные районы Вселенной, а также получать разнообразную радиотелеметрическую и телевизионную информацию об этих районах, протекающих там физических процессах.

В процессе исследования небесных тел автоматическими аппаратами можно выделить три основных этапа, обусловленных поставленными целями исследований и располагаемыми техническими возможностями их практической реализации с помощью современных ракетно-технических систем.

На первом этапе, как правило, нами осуществлялись ограниченные по времени исследования при сближении космических аппаратов (КА) с небесными телами, попадании в них или при облете.

Второй этап исследований позволил решать уже более сложные задачи, связанные с доставкой приборов на поверхность исследуемых небесных тел или на орбиты их искусственных спутников.

Третий этап связан с решением сложных технических задач возвращения отсеков автоматических станций с вещественной информацией с поверхности исследуемых небесных тел на Землю.

Вышеперечисленные этапы, пройденные при исследованиях Луны, во многом, по-видимому, рациональны и для космических исследований других небесных тел Солнечной Системы. Всего для изучения Луны, Марса и Венеры за 25 лет космической эры в СССР было создано 52 автоматических межпланетных станций (АМС) различных типов.

[Альфа]

Искусственные спутники Луны

Впервые весьма сложная научно-техническая задача создания искусственных спутников Луны была решена 3 апреля 1966 г., когда советская АМС "Луна-10" была успешно выведена на окололунную орбиту. Станция "Луна-10" массой 245 кг имела разнообразную научную аппаратуру, которая размещалась в контейнере.

Параметры окололунной орбиты станции были заранее выбраны так, чтобы обеспечить нормальный тепловой режим работы приборов и устройств, а также благоприятные возможности изучения окололунного пространства на различном удалении от поверхности Луны.

На основании сведений, которые были получены с помощью аппаратуры, установленной на борту первого лунного спутника, оказалось возможным сделать ряд выводов о параметрах окололунного пространства, о природе и характеристиках грунта на поверхности Луны

Исследования Луны с орбит искусственных спутников были продолжены советскими станциями "Луна-11,-12,-14 и -15". Эти станции дали возможность получить детальные снимки больших площадей видимой и невидимой с Земли сторон Луны, уточнить ее конфигурацию, определить аномалии ее гравитационного поля, изучить метеоритную и радиационную обстановку в окрестностях Луны, а также, что особенно важно, получить общие сведения селенохимического характера. Естественно, что такие исследования являются глобальными, т.е. их результаты получаются усредненными по значительным площадям лунной поверхности

Вторым искусственным спутником Луны стала "Луна-11", запущенная в августе 1966 г. В отличие от "Луны-10", выведенной на орбиту, близкую к полярной, эта станция была выведена на орбиту с наклонением к лунному экватору 10,7 градуса, т.е. почти в экваториальном направлении. За 35 суток активной работы "Луна-11" передала на Землю массу новых данных, позволивших сопоставить их с предыдущими исследованиями.

На станции "Луна-12", выведенной на окололунную орбиту 25 октября 1966 г., была поставлена первая фототелевизионная система, что позволило приступить к более детальному изучению лунной поверхности. При этом наиболее мелкие детали рельефа, различимые на полученных снимках, имели размер 15-20 м. Особенно интересными оказались снимки кратера Аристарх. На них были видны светлые лучи, исходящие из кратера. Снимки показали концентрации мелких кратеров на участках, которые при наблюдениях с Земли сливались в сплошные полосы повышенной яркости.

В круг перспективных задач искусственных спутников Луны входят не только вопросы, относящиеся непосредственно к Луне, но и проблемы системы "Земля-Луна". Например, по программе исследований станции "Луна-14" было уточнено соотношение масс Земли и Луны. Это соотношение имеет фундаментальное значение для астрономии, и его определению были посвящены многолетние наблюдения наземных обсерваторий.

Программа полета "Луны-15" (июль 1969 г.) существенно отличались от предыдущих спутников Луны. Наряду с научными исследованиями Луны и окололунного космического пространства, с ее помощью велась отработка новых бортовых систем, обеспечивающих посадку в различных районах лунной поверхности за счет коррекции селеноцентрической орбиты,

В частности, во время этого полета были испытаны новые автоматические навигационные системы и приборы, нашедшие широкое применение в посадочных станциях (начиная со станции "Луна-16").

Исследования Луны и окололунного пространства с орбиты искусственных спутников Луны оказались настолько плодотворными что они продолжались и в дальнейшем. Для этого на окололунную орбиту, выводились гораздо более крупные станции с расширенным составом научной аппараты: "Луна-19" в 1971 г., "Луна-22" в 1973 г., "Луна-23" в 1974 г., которые работали там в течение многих месяцев.

[Альфа]

Автоматический "Зонд"

Важная роль в исследовании Луны и в подготовке к исследованию планет принадлежит автоматическим станциям двух серий под общим названием "Зонд". Они предназначались для отработки конструкций лунных и межпланетных космических аппаратов, в том числе и пилотируемых, для проверки некоторых систем и агрегатов перспективных аппаратов и кораблей, для проведения научных исследований и совершенствования методов навигации в дальнем космосе.

Первая автоматическая станция "Зонд-1" была запущена в апреле 1964 г. Ее полет подтвердил принципиальную возможность проведения научно-технических экспериментов на межпланетных трассах, начатых станциями "Венера-1" и "Марс-1". 30 ноября этого же года был осуществлен запуск АМС "Зонд-2", на котором впервые в условиях реального космического полета испытывались электрические плазменные двигатели. Как уже отмечалось, запуском станции "Зонд-3" было практически завершено фотографирование обратной стороны Луны.

При полете станции второй серии "Зонд-4" в марте 1968 г. проводилась разведка дальних областей околоземного космического пространства. Особо важная роль для пилотируемого полета принадлежат "Зондам" в отработке системы возвращения на Землю космических аппаратов, движущихся со скоростью, близкой ко второй космической. Пусками станций "Зонд 5" — "Зонд-8" по существу выполнялись зачетные летно-конструкторские испытания корабля Л-1 для облета Луны человеком. Всего на эту программу было израсходовано 15 ЛА.

"Зонд 5"

Конструктивно станции "Зонд" этой серии состояли из приборного отсека и спускаемого аппарата (СА). Приборный отсек с его системами и аппаратурой предназначался для обеспечения полета станции по межпланетной трассе "Земля — Луна — Земля", а спускаемый аппарат с его аппаратурой — для проведения научных исследований по трассе полета и доставки результатов исследования на Землю. СА имел осесимметричную форму, напоминающую автомобильную фару, подобную форме СА кораблей "Союз". Такая форма позволяет за счет создания подъемной силы при определенном угле атаки в заданных пределах изменять траекторию полета аппарата при движении его в атмосфере Земли, что обеспечивает управляемый спуск в заданный район поездки.

В СА кроме научной аппаратуры устанавливалась аппаратура радиосвязи, система терморегулирования, энергопитания и фотоаппаратура, которая обеспечивала получение около двухсот снимков с высокой степенью разрешения.

Большой интерес в мире вызвали высококачественные цветные снимки Луны и Земли, полученные при полетах станций "Зонд-5, -8" (1968 — 1970 гг.). Наименьшие размеры объектов, снятых с наиболее близкого к Луне расстояния, составляли всего лишь 15-20 м, тогда как с Земли с помощью оптики можно различать лунные объекты размером порядка 1 км. Этими станциями на Землю были доставлены экспонированные в космосе фотопленки с изображением Луны и Земли как глобального характера, так и сравнительного характера сравнительно крупного масштаба. Высокое качество проработки деталей лунной поверхности позволило создать целый ряд карт обратной стороны Луны, отражающих самые разнообразные характеристики лунного ландшафта. Так, например, пользуясь материалами "Зонда-6" и усовершенствованными методами дешифровки фотографий в 1969 г. были изданы полная карта Луны и полный глобус Луны, на которых удалось отобразить 99% лунной поверхности.

[Альфа]

Работы по космической съемке Луны со станций "Зонд-5, -8" (позднее и Земли с борта космических кораблей "Союз" и орбитальных станций "Салют"), возглавили ученые одного из старейших в стране Московского института геодезии, аэрофотосъемки и картографии (МИИГАиК) доктора наук Н.П.Лаврова, Н.П.Волков и другие под научным руководством ректора института, доктора наук, профессора В.Д.Большакова. Эти работы получили высокую оценку научной общественности /5, 12, 22, 25, 27/.

Принципиально важная научно-техническая проблема — возвращение на Землю межпланетной станции со второй космической скоростью — впервые была решена во время полета АМС "Зонд-5", которая 18 сентября 1968 г. облетела Луну на минимальном расстоянии 1950 км от ее поверхности и перешла на траекторию возвращения. При подлете к Земле была проведена вторая коррекция траектории движения станции. Этим обеспечивался точный вход СА в земную атмосферу над заданным районом земной поверхности с требуемым утлом входа на расчетной высоте. После торможения в атмосфере на высоте 7 км при скорости СА около 200 м/с была введена а действие парашютная система, обеспечивающая дальнейшее гашение скорости и мягкое приводнение спускаемого аппарата в акватории Индийского океана. Успешное возвращение СА станции "Зонд-5" подтвердило правильность выбранных конструктивных решений, прочность и надежность аппарата в целом. Еще более важное значение имел полет станции "Зонд-6", запущенной 10 ноября 1968 г. Программа научных исследований АМС "Зонд-6" предусматривала продолжение изучения радиационной обстановки на трассе полета, фотографирование поверхности Луны с высот от 10 до 3,5 тыс. км, определение концентрации метеорных частиц на трассе полета и в околоземном пространстве. При полете станции к Луне на расстоянии около 260 км от Земли была проведена коррекция траектории. Продолжая полет по новой траектории, "Зонд-6" облетел Луну, После облета Луны и проведенных коррекций СА станции "Зонд-6" 17 ноября 1968 г. вошел в плотные слои атмосферы Земли. Бортовое вычислительное устройство выбрало необходимую программу полета, а система управления спуском точно реализовала ее. На высоте 7,5 км при скорости около 200 м/с была введена парашютная система, и аппарат приземлился в заданном районе на территории Советского Союза. Так был впервые осуществлен управляемый спуск на сушу космического аппарата, облетевшего Луну /10, 25/.

Снимок лунной поверхности "Зондом-7"

Полет автоматической станции "Зонд-7", начавшийся 8 августа 1969 г. позволил получить цветные снимки Земли и Луны, а также выполнить ряд технических экспериментов, связанных с обработкой усовершенствованных систем: управление движением с использованием ЭВМ, дальней радиосвязи, астроориентации, средств радиационной защиты космических кораблей и др. Во время полета станции по трассе Земля — Луна АМС "Зонд-8" 21 октября 1970 г., был проведен сеанс фотографирования Земли с расстояний 65 тыс. км. В течение первых трех суток полета с борта станции проводились сеансы передач телевизионного изображения Земли. 24 октября "Зонд-8" совершил облет Луны на минимальном расстоянии от ее поверхности, равном 1120 км. В это время проводились исследования характеристик окололунного космического пространства, а также фотографирование на цветную и черно-белую пленки лунной поверхности. Затем "Зонд-8" взял курс к Земле и 27 октября приводнился в заданном районе акватории Индийского океана.
Всего к Луне за прошедшие годы в СССР было запущено 24 станции серии "Луна" и 5 автоматических станций серии "Зонд"/10, 24, 25/. Полеты этих станций, их работа на окололунной орбите и на ее поверхности продемонстрировали эффективность использования автоматов в исследовании Луны.

[Альфа]

Автоматические межпланетные станции
для исследования планет

В конце 50-х — начале 60-х годов в нашей стране началась разработка автоматических межпланетных станций для космических полетов к ближайшим планетам Солнечной системы.

При разработке уже первых АМС коллективом КБ С.П.Королева и смежных организаций пришлось столкнуться с целым рядом новых научно-технических проблем, вызванных следующими специфическими условиями межпланетных полетов.

Значительные удаления космических аппаратов от Земли (до 300-400 млн. км) потребовали, во-первых, разработки бортовых остронаправленных антенн для передачи с борта АМС на Землю большого объема научной информации; во-вторых, разработка средств наведения этих антенн на Землю и, в-третьих, создания наземных пунктов, оснащенных большими антеннами для приема информации с КА и передачи с Земли команд управления и числовых данных для управления бортовыми системами. Для этой цели, в частности в начале 60-х годов в Крыму был создан Центр дальней космической связи и управления, в течение многих лет обеспечивавший выполнение межпланетных и лунных программ. С большими дальностями от Земли до космического аппарата связано и увеличение времени распространения радиосигнала (до нескольких а затем и десятков минут). Это обстоятельство потребовало выработки новой точки зрения на процесс управления аппаратом в полете и соответственно разработки новых бортовых приборов, таких, как, например, программно-временное устройство с изменяемой по командам с Земли программой, бортовое логическое устройство и т.д.

Большие времена полета от Земли до планеты (до 7-8 месяцев) потребовали создания экономичной, с точки зрений затрат электроэнергии и расходов массы системы ориентации, обеспечивавшей постоянную ориентацию аппарата на Солнце, необходимую в свою очередь для непрерывной работы солнечных батарей. Кроме того, большая длительность полета потребовала применения новых аккумуляторов электроэнергии, выдерживающих большое количество циклов заряд-разряд. По этой же причине повысились требования к надежности бортовой аппаратуры и конструкции, что усложнялось малой изученностью в то время космических условий и таких вопросов, как изменение оптических характеристик наружных покрытий, от которых зависит температурный режим космического аппарата, работа механизмов в глубоком вакууме, испарение материалов и т.п.

Рис. А.Леонова, А.Соколова "На спутнике Юпитера"

Значительные перепады потоков солнечной энергии, падающих на поверхность аппарата (в два и более раз), потребовали создания принципиально новых систем терморегулирования, обеспечивающих поддержание заданных температур конструкции и газа в гермоотсеках в этих условиях, а также создания системы электропитания, надежно работающей при изменении мощности солнечных батарей в широких пределах.

Неопределенность в знании физических условий на планетах и жесткие массовые лимиты, в связи с чем приходилось разрабатывать аппараты, рассчитанные на достаточно широкий диапазон давлений, температур и состава газов атмосфер Венеры и Марса.

Точность выведения ракетой-носителем автоматических межпланетных станций на траекторию перелета от Земли к планете не могла обеспечить попадание в планету или пролет около планеты на заданном расстоянии от поверхности. В связи с этим возникает необходимость осуществлять коррекцию движения КА уже после выведения его на межпланетную траекторию и определения фактических параметров этой траектории. Это в свою очередь потребовало создания корректирующего ракетного двигателя, способного несколько раз запускаться в течение полета при промежутках между включениями до нескольких месяцев. Такой двигатель был создан в КБ А.М.Исаева. В других организациях были созданы солнечные и звездные оптические датчики, обеспечивающие ориентацию с высокой точностью (погрешность всего несколько угловых минут) перед включением корректирующего двигателя, разработаны специальные конструктивные и другие мероприятия, уменьшающие угловые рассогласования между базами оптических датчиков, гироскопических устройств и корректирующего двигателя.

Прежде, чем послать автоматические станции на межпланетные трассы, необходимо было решить все перечисленные и ряд других проблем, а также провести наземные и летные испытания.

Успешное завершение этих работ позволило разработать совершенные технические средства для межпланетных перелетов и осуществить запуски станций "Венера-1" (1961 г.), "Марс-1" (1962 г.), "Зонд-1" и "Зонд-2" (1962 г.), "Зонд-3", "Венера-2 и -3" (1965 г), разработанные в КБ С.П.Королева. Основные технические характеристики указанных станций и некоторые результаты их летных испытаний приведены в статьях [28, 29]

[Альфа]

АМС для полета к Марсу

Первый в истории мировой космонавтики старт автоматической станции к Марсу был осуществлен в нашей стране 1 ноября 1962 г. На траекторию полета к Марсу межпланетная станция "Марс-1" была выведена ракетой-носителем "Молния" с использованием промежуточной орбиты ИСЗ. Расчет движения станции по данным траекторных измерений показывал, что она пройдет на расстоянии 193 тыс. км от Марса. Тогда это свидетельствовало о высокой точности выведения станции на заданную траекторию.

Конструктивно АМС "Марс-1" была выполнена из двух герметических отсеков: орбитального и планетного. В орбитальном отсеке располагалась аппаратура, обеспечивающая работу станции во время ее полета к Марсу, а в планетном — научные приборы, которые должны были работать непосредственно у планеты. Кроме того, на орбитальном отсеке устанавливались: корректирующая двигательная установка, панели солнечных батарей, система терморегулирования и антенны.

Марс-1

Со станцией "Марс-1" был проведен 61 сеанс радиосвязи, а на ее борт передано более 3000 радиокоманд. Энергетика радиолиний обеспечивала связь на сотни миллионов километров.

В результате полета станции "Марс-1" были получены сведения о космическом пространстве за пределами земной орбиты. Все время полета станции регистрировались потоки "солнечного ветра", определялась напряженность магнитного поля в космическом межпланетном пространстве. Кроме того, станцией осуществлялась регистрация метеорных частиц.

Сближение станций с Марсом наступило 19 июня 1963 г., после чего станция продолжила движение по гелиоцентрической орбите. Таким образом, впервые в истории космонавтики была проложена межпланетная трасса "Земля — Марс", что явилось крупным достижением отечественной космической науки и техники.

Через два года, 29 ноября 1964 г. в сторону Марса была запущена еще одна станция — "Зонд-2". На ее борту имелся комплект научной аппаратуры, система дальней связи, система ориентации. В ходе полета станции "Зонд-2" был получен большой объем ценной научной информации.

Запуски первых автоматических аппаратов к Марсу положили начало периоду исследования загадочной планеты с помощью средств космической техники.

[Альфа]

АМС "Марс" второго поколения

В 1971 г. для проведения обширного комплекса разнообразных научных исследований в нашей стране были запущены автоматические межпланетные станции "Марс-2" и "Марс-3", разработанные в КБ Г.Н.Бабакина, с использованием технического задела, полученного в КБ С.П.Королева.

19 мая мощной ракетно-космической системой, созданной на основе РH "Протон", был осуществлен запуск станции "Марс-2", а 23 мая стартовала станция "Марс-3". Вывод обеих станций на траекторию полета к Марсу осуществлялся с использованием промежуточной орбиты ИСЗ, при старте с которой им была сообщена скорость, близкая ко второй космической. После перехода на межпланетную трассу обе станции были отделены от последних ступеней ракеты-носителя и их дальнейший полет продолжался самостоятельно. По конструкции станции "Марс-2" и "Марс-3" были близки друг к другу. Они состояли из орбитальных отсеков и спускаемых аппаратов и были оснащены автономными бортовыми системами стабилизации и ориентации, радиоуправления и траекторных измерений, терморегулирования и энергопитания, а также двигательными установками многоразового действия, программно-временными устройствами и комплектом разнообразной научной аппаратуры. Масса каждой автоматической станции без последней ступени ракеты-носителя составляла 4650 кг.

Если спускаемый аппарат (СА) станции "Марс-2" состоял из сбрасываемой капсулы с вымпелом, на которой был изображен Герб СССР, то СА станции "Марс-3" представлял по существу автоматическую марсианскую станцию. Он был оборудован различными бортовыми устройствами, которые обеспечивали отделение аппарата от орбитальной станции, переход его на траекторию сближения с планетой, торможение и спуск в атмосфере Марса и, наконец, мягкую посадку на его поверхность.

Марс-2

Для аэродинамического торможения в атмосфере Марса и защиты от возникающих при этом высоких температур СА имел специальный экран конической формы. Перед полетом космические аппараты были подвергнуты тщательной стерилизации, чтобы исключить занос земных организмов на поверхность Марса. По трассе перелета проводились исследования межпланетной среды и другие научные исследования.

27 ноября 1971 г. после семи месяцев полета к Марсу приблизилась станция "Марс-2". От нее была отделена капсула, доставившая на поверхность планеты вымпел с изображением Герба нашей страны, а сама станция вышла на околомарсианскую орбиту.

[Альфа]

2 декабря 1971 г. к Марсу подошла и станция "Марс-3". Ее спускаемый аппарат вошел в атмосферу, совершил снижение на парашюте и достиг поверхности между марсианскими областями Электрис и Фаэтонис с координатами 45 градусов южной широты и 150 градусов западной долготы. Орбитальный отсек "Марса-3" был выведен также на орбиту искусственного спутника Марса.

На СА автоматической станции "Марс-3" была установлена аппаратура для измерения температуры и давления атмосферы, измерения скорости ветра, определения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а также получения панорамы с помощью телевизионных камер.

Сразу же после посадки автоматической марсианской станции по команде от программно-временного устройства она была приведена в рабочее состояние. В расчетное время началась передача видеосигнала с поверхности планеты, которая продолжалась около 20 с. За это время была передана небольшая часть панорамы, на которой, к сожалению, нельзя было обнаружить заметно различающихся по контрасту деталей. Трудно сказать по каким причинам прекратилась передача. Возможно, это связано с местными особенностями района посадки, которые нам совершенно неизвестны, или с происходившей в этот период сильной пылевой бурей. Внезапное прекращение сигналов с СА не позволило получить информацию о работе научной аппаратуры. Появление сигнала со спускаемого аппарата в расчетное время было зафиксировано специальными датчиками в приемных устройствах орбитального отсека. Одновременно началась регистрация видеосигнала на двух запоминающих устройствах станции «Марс-3». В последующих сеансах связи принятое изображение было передано со станции на Землю.

Марс-3

Станции "Марс-2" и "Марс-3" проводили научные исследования планеты и ее околопланетного космического пространства на существенно различных эллиптических орбитах. Период обращения вокруг планеты станции "Марс-2" составлял 18 ч., а период обращения станции "Марс-3" — 11 сут. Обе станции приближались к Марсу на минимальное расстояние около 1500 км, максимальные расстояния от планеты у них были различны: у "Марса-2" всего 25 тыс. км, у "Марса-3" более чем 200 тыс. км. Работа двух советских спутников Марса создавала благоприятную возможность для разнообразных исследований этой планеты. Данные некоторых экспериментов дополняли друг друга и позволяли получить более точную картину. На станциях-спутниках "Марс-2" и "Марс-3" был установлен комплекс разнообразной научной аппаратуры для проведения исследования характеристик атмосферы и поверхности планеты, который позволял проводить следующие астрофизические эксперименты:

— измерение температуры по ее инфракрасному излучению;

— исследование рельефа по оптической толще атмосферы в полосе поглощения углекислого газа;

— исследование фотометрических свойств поверхности и атмосферы;

— измерение содержания водяного пара в атмосфере;

— измерение температуры, а также одновременно диэлектрической постоянной грунта по радиоизлучению планеты;

— исследование ультрафиолетового излучения атмосферы в резонансных линиях водорода и кислорода.

Для осуществления каждого из вышеперечисленных экспериментов были изготовлены специальные приборы, удовлетворяющие жестким условиям космической техники: работоспособность в сверхвысоком вакууме, вибропрочность, малая масса, минимальное потребление энергии. На обеих станциях работали следующие приборы.

Радиотелескопы, которые принимали излучаемые планетой радиоволны трехсантиметрового диапазона и измеряли их интенсивность и поляризацию, позволили определить температуру на глубине нескольких десятков сантиметров, а также оценить плотность и состав поверхностного грунта. В результате проведенных исследований было установлено, что температура под поверхностью на вышеуказанной глубине не испытывает суточных вариаций. Этот факт свидетельствовал о большой тепловой инерции и малой теплопроводности марсианского грунта, подобной теплопроводности сухого песка. Многоканальные ультрафиолетовые фотометры измеряли интенсивность свечения верхней атмосферы Марса в наиболее сильных, так называемых резонансных линиях атмосферного водорода и кислорода.

По две фототелевизионные камеры с различными фокусными расстояниями, позволявшие получать как крупномасштабные изображения, охватывающие площадь поверхности планеты, так и фотографировать поверхность Марса с достаточно высоким разрешением.

Однако сделать снимки оказалось непросто. В сентябре 1971 г. на Марсе возникла исключительная по силе и продолжительности пылевая буря, которая охватила всю планету. Поэтому на некоторых фотографиях, переданных "Марсом-2" и "Марсом-3", видны лишь возвышенные участки поверхности, выделяющиеся над облаками пыли, или участки местности через небольшие просветы, а остальные образования поверхности не видны совсем или просматриваются неясно.

[Альфа]

Несомненно большой интерес представляют снимки, охватывающие весь диск Марса, причем впервые были получены снимки Марса в фазах, не наблюдаемых с Земли. Переданные станциями фотоизображения позволяли получить дополнительную информацию о поверхности, структуре и фигуре Марса, а также приблизиться к пониманию процессов, вызывающих на его поверхности мощные пылевые бури.

В июле — августе 1973 г. к "красной планете" были последовательно запущены четыре межпланетные станции: "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7".

Основной целью запуска автоматических станций являлось продолжение научных исследований планеты Марс и окружающего ее космического пространства, а также характеристик межпланетной среды, начатых автоматическими станциями "Марс-2" и "Марс-3". Растянувшись в гигантскую цепочку длиной в 6 млн. км, более полугода летели в небесном безмолвии межпланетные посланцы нашей страны — своеобразный "марсианский квартет".

Научная программа четырех станций была обширной и составлена с учетом предыдущих исследований. Она предусматривала проведение различных исследований на трассе перелета, а именно: радиационных и магнитных измерений, изучение космических лучей и радиоизлучений Солнца в метровом диапазоне и регистрацию потоков солнечной плазмы, а также осуществление комплексных исследований Марса с пролетной траектории, с орбиты его искусственного спутника и непосредственно на планете.

В соответствии с задачами станции разнились между собой по конструкции и оснащению научной аппаратурой, хотя у всех у них была одна и та же унифицированная перелетная ступень. Так, если станции "Марс-4" и "Марс-5" по своей конструкции были похожи друг на друга, как близнецы, то две другие по внешнему виду несколько отличались от своих собратьев.

Предусматривалось, что станции будут вести научные исследования синхронно. Так, например, "Марс-6" часть работ мог выполнять с использованием аппаратуры станции "Марс-4".

На станциях "Марс-5" и "Марс-7", кроме советской научной аппаратуры, были установлены приборы французского производства, с помощью которых был продолжен начатый "Марсом-3" эксперимент под названием "Стерео", сущность которого состояла в регистрации солнечных всплесков в метровом диапазоне волн. Изучение солнечного радиоизлучения проводилось с двух различных направлений — с Земли из французских городов Нанси и Медоне и с космических станций "Марс-6" и "Марс-7". Все это позволило более точно определить диаграмму направленности исследуемого излучения.

Помимо этого, на борту станций "Марс-6" и "Марс-7" была установлена французская аппаратура под названием "Жемо", которая предназначалась для изучения спектрального распределения и интенсивности протонов и электронов на перелетной трассе. Этот эксперимент продолжал советско-французский эксперимент, который проводился на спутнике "Прогноз-2". Преодолев расстояние около 460 млн. км, межпланетные автоматические станции "Марс-4" и "Марс-5" достигли окрестностей планеты Марс а начале второй декады февраля 1974 г.

Фотографии поверхности Марса АМС "Марс-4"

Станция "Марс-4" приблизилась к планете 10 февраля и в связи с тем, что не включилась тормозная двигательная установка (из-за нарушения в работе одной из бортовых систем станции), прошла на расстоянии 2200 км от поверхности Марса. При этом с помощью установленного на борту станции фототелевизионного устройства была получена серия фотографий поверхности Марса, которая была передана на Землю.

В процессе дальнейшего полета станции "Марс-4" с ее борта передавалась разнообразная научная информация о физических характеристиках космического пространства.

[Альфа]

Станция "Марс-5" достигла окрестностей планеты 12 февраля 1974 г. Автономно с помощью бортовой системы астронавигации она выполнила необходимые динамические операции, вышла на орбиту искусственного спутника планеты и приступила к выполнению намеченных научных исследований.
Прошел месяц, и в окрестности Марса прилетели автоматические станции "Марс-6" и "Марс-7".
Первым 9 марта 1974 г. в окрестности Марса прибыл "Марс-7". Спускаемый аппарат был отделен от станции, но вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем прошел на расстоянии 1300 км от поверхности планеты. Через три дня, 12 марта 1974 г. в район Марса прилетел "Марс-6". Когда до планеты оставалось около 50 тыс. км., от станции отделился спускаемый аппарат, который импульсом специального двигателя был переведен на траекторию сближения с Марсом. При этом перелетный отсек станции продолжал полет по траектории с минимальным удалением от поверхности планеты около 1600 км. Спускаемый аппарат вошел в атмосферу Марса, и началось аэродинамическое торможение. По достижении определенных перегрузок была введена в действие парашютная система. В непосредственной близости от поверхности Марса радиосвязь со спускаемым аппаратом прекратилась. Все данные измерений были приняты перелетным отсеком "Марса-6" и затем с помощью его большой параболической антенны переданы на Землю. Спускаемый аппарат станции "Марс-6" достиг поверхности планеты в районе с координатами 24 град, южной широты и 25 град, западной долготы. Перелетные отсеки станций "Марс-6" и "Марс-7" продолжили полет по гелиоцентрической орбите и исследования физических характеристик космического пространства, в том числе частиц "солнечного ветра", космических лучей и радиоизлучения Солнца.

На борту орбитальной станции "Марс-5" находился ряд приборов для проведения комплексного исследования атмосферы и поверхности планеты астрофизическими методами, что позволило получить ценные данные о рельефе поверхности, температуре, теплопроводности, структуре и составе марсианского грунта. Получены также данные о составе нижних и верхних слоев атмосферы Марса, о запыленности марсианской атмосферы.

Все бортовые приборы станций дали в руки ученых интересные сведения, включавшие как характеристики самого Марса, так и окружающей его среды. Так, например, приборы спускаемого аппарата "Марс-6" передали такие параметры нижней атмосферы Марса, как давление, температура, химический состав. Выполненные измерения охватывали область высот от 0 до 20 км. Кроме того, для оценки основных параметров марсианской атмосферы были привлечены косвенные данные, полученные с помощью акселерометров, и результаты измерений относительной доплеровской скорости между спускаемым аппаратом и орбитальным отсеком.

Совместный анализ всех полученных данных свидетельствует о следующих характеристиках атмосферы Марса [4, 6, 10, 12,14-16, 19-21]:

а) давление у поверхности — 6 мбар;

б) температура у поверхности — 230 град. К;

в) высота тропопаузы — 25-30 км;

г) температурный градиент в тропопаузе — 2,5 град. К/км;

д) температура изотермической стратосферы — 160-160°К.;

Эта модель атмосферы Марса достаточно хорошо согласуется с данными, полученными ранее по анализу радиационных характеристик планеты.

Фотографии поверхности Марса АМС "Марс-5"

Наконец, о результатах фотографирования Марса. В фотографировании на этот раз участвовали сразу две станции. "Марс-4" фотографировал планету с пролетной траектории, а "Марс-5" — с орбиты искусственного спутника. Фотографирование велось с помощью фототелевизионных устройств, способных различать детали размером в 1 км и 100 м с расстояния около 2000 км.

Изображение более широкой полосы местности вдоль трассы полета получалось с помощью сканирующих оптико-механических приборов. Любопытно, что широкоугольный объект фотосистемы "работал" в паре со светофильтром. Это позволило после сравнительного анализа снимков получить и цветные фотоизображения отдельных участков поверхности.

Трассы съемок пролегали в южном полушария и простирались с запада на восток на несколько тысяч километров, охватывая многие разнообразные по структуре области марсианской поверхности.

На полученных снимках заметны следы интенсивной эрозии под действием поверхностных динамических процессов: плоскодонные кратеры со скоплением песчаных наносов, извилистые трещины, каньоны, которые, возможно, являются следами древних речных долин.

Таким образом, полет "марсианского квартета" отечественных автоматических станций несомненно расширил сведения о природе "красной планеты" и внес значительный вклад в развитие наших представлений о строении планет Солнечной системы.

[Альфа]

Аппараты для исследования Венеры

Первый выход на межпланетную трассу к Венере был предпринят 12 февраля 1961 г. Автоматическая станция "Венера-1" разработки КБ С.П.Королева массой 643,5 кг была выведена на траекторию полета к Венере с промежуточной орбиты спутника Земли, подобно автоматической станции "Луна-4".

В конструктивном отношении автоматическая межпланетная станция "Венера-1" представляла собой герметичный аппарат, оснащенный комплексом радиоаппаратуры, программным устройством, системами ориентации, управления и блоками химических батарей. Снаружи корпуса станции располагалась часть научной аппаратуры, две панели солнечных батарей и антенны. Одна из них — остронаправленная — обеспечивала связь со станцией на больших расстояниях от Земли. Две другие использовались для связи на средних расстояниях от Земли и, наконец, последняя предназначалась для передачи информации и определения параметров траектории на прицельном участке. Вся бортовая аппаратура работала нормально до 27 февраля, после чего связь с ней прекратилась. Расстояние от "Венеры-1" до Земли в этот момент составляло примерно 23 млн. км, что для того времени являлось рекордом дальней космической связи. Затем по расчетным данным было установлено, что во второй половине мая "Венера-1" прошла от поверхности планеты на расстоянии менее 100 тыс. км и вышла затем на орбиту спутника Солнца.

Венера-1

В ноябре 1965 г. к Венере были посланы еще две автоматические станции. Каждая из станций ("Венера-2" и "Венера-3") были выполнены из двух герметичных отсеков (орбитального и специального). В специальных отсеках располагались, в основном, научная аппаратура и приборы, обеспечивающие функционирование отсеков, а также радиопередатчики, которые должны были предать на Землю фотоизображения планеты и основные параметры ее атмосферы и поверхности, измеренные научными приборами.

Основная аппаратура, обеспечивающая работу станции в процессе полета, была сосредоточена в орбитальных отсеках. Здесь также различались специальные программные устройства, осуществлявшие автономное управление бортовыми системами станций и обеспечивавшие через заданные интервалы времени сеансы радиосвязи, которые могли проводиться также по командам с Земли.

[Альфа]

27 февраля 1966 г. станция "Венера-2" прошла на расстоянии 24 тыс.км от освещенной Солнцем поверхности Венеры и, продолжая движение, вышла на гелиоцентрическую орбиту. 1 марта того же года поверхности Венеры достигла станция "Венера-3", совершившая жесткий контакт с планетой и доставившая на нее вымпел с изображением Герба Советского Союза.

Венера-2

Полет автоматических станций "Венера-2" и "Венера-3" показал, что условия работы космических аппаратов в непосредственной близости от Венеры были еще тогда недостаточно изучены. При приближении станций к Венере было отмечено заметное увеличение температуры, превысившей расчетные значения. Были также замечены некоторые нарушения радиосвязи при подлете к планете. Последний сеанс радиосвязи со станцией "Венера-3" при ее сближении с планетой не состоялся. При подлете станции. "Венера-2" к планете на ее борт были выданы необходимые команды для автономного проведения запланированных исследований в пролетном сеансе. Однако ответного подтверждения о получении и прохождении этих команд от "Венеры-2" не было получено.

Венера-3

В целом научная информация, полученная с помощью станций "Венера-2" и "Венера-3", интересна, так как одновременно поступала с двух аппаратов, находившихся в разных точках космического пространства. Научные измерения и исследования позволили получить сведения о межпланетных магнитных полях, космических лучах, потоках заряженных частиц малых энергий, потоках солнечной плазмы, микрометеоритах, космическом радиоизлучении и т.д.

Наряду с этим полеты станций "Венера-1", а также "Венера-2 и -3" содействовали освоению техники космических полетов, совершенствованию конструкции и бортовых систем последующих станций этой серии, разрабатывающихся с середины 60-х годов КБ Г.Н. Бабакина.

[Альфа]

Принципиальный и важный этап в исследованиях собственно Венеры был открыт полетом станции "Венера-4", которая была запущена 12 июня 1967 г. Масса станции была 1106 кг, а сама она состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата.

18 октября 1967 г. станция "Венера-4", преодолев около 350 млн. км пути, вошла в верхние разреженные слои атмосферы планеты. От станции отделился спускаемый аппарат, который затормозился в атмосфере планеты и на парашюте совершил полуторачасовой спуск, во время которого велась передача научной информации о давлении, температуре, плотности и химическом составе газов в атмосфере Венеры. По мере погружения в атмосферу температура и давление плавно возрастали и достигли 270 град. С и 18 атм. (предельное значение расчетных характеристик спускаемого аппарата).

Венера-4

Впервые в атмосфере таинственной планеты были проведены научные исследования.

Анализ химического состава Венеры, выполненный группой под руководством академика А.П.Виноградова и Ю.А.Суркова, показал, что углекислота является основной компонентой атмосферы Венеры и составляет не менее 90-95% всего ее состава. В то же время анализаторы, имеющие пороговую чувствительность 7%, не зарегистрировали присутствия азота, хотя до запуска "Венеры-4" считалось, что азот — основная составляющая атмосферы. Процентное содержание кислорода оказалось около 0,4%, а воды вместе с кислородом — не более 1,6%. На основе данных, полученных этим аппаратом, академиком В.С.Авдуевским, М.Я.Маровым, М.К.Рождественским, В.В.Михневич и В.А.Соколовым впервые были отработаны измерения температуры и давления атмосферы, а также получено распределение этих параметров по высоте.

Стартовавшие к Венере в январе 1969 г. советские межпланетные станции "Венера-5 и -6" конструктивно были похожи на свою предшественницу "Венеру-4". Однако корпус спускаемых аппаратов этих станций был упрочен по сравнению с корпусом спускаемого аппарата "Венеры-4", что позволило провести измерения подоблачной атмосферы на более низких высотах (до 19 км над поверхностью планеты). Обе станции имели одинаковую массу (1130 кг), были аналогичны по своей конструкции и составу. В их спускаемых аппаратах были установлены более современные радиовысотомеры.

Сведения, полученные станциями "Венера-5" и "Венера-6", уточнили данные о составе атмосферы Венеры. Оказалось, что концентрация углекислого газа достигает 93-97%, содержание азота вместе с инертными газами составляет 2-5%, а количество кислорода не превышает 0,1%.

Данные, полученные в результате успешного завершения первой серии советских космических экспериментов в атмосфере Венеры и ближайших окрестностях планеты, позволили советским ученым во главе с В.С. Авдуевским и М.Я. Маровым создать на их основе модель атмосферы Венеры. Эта модель использовалась для проведения исследований на поверхности планеты. Однако ничего еще не было известно о нижних слоях атмосферы Венеры, о поверхности планеты, составе слагающих ее пород и т.д. Для получения ответов на эти и другие интересовавшие ученых вопросы требовались дальнейшие полеты автоматических станций к Венере.

Перед конструкторами и учеными была поставлена новая сложнейшая научно-техническая задача — создать аппарат, который обладал бы прочностью батискафа, выдерживающего давление километрового слоя воды, способного при этом противостоять также воздействию очень высоких температур и сохранить работоспособность всех бортовых систем при снижении аппарата в атмосфере планеты и при достижении ее поверхности.

[Альфа]

Таким аппаратом была станция "Венера-7", стартовавшая к Венере 17 августа 1970 г. Спускаемый аппарат "Венеры-7" был разработан и рассчитан теперь с запасом на внешнее давление до 180 атмосфер и температуру до 530°С.

Наряду с этим необходимо было выдержать большие перегрузки при входе в атмосферу (свыше 300 единиц). Проектирование силового корпуса, расчет и испытания высокоэффективных теплоизоляционных покрытий, — все это потребовало решения ряда сложных научно-технических проблем. В качестве материалов для теплоизоляции использовались пористые и изготовленные в виде сот материалы, обладающие высокой прочностью для того, чтобы противостоять высокому давлению при спуске. Работоспособность конструкции аппаратов и автоматики была подтверждена большим числом испытаний в атмосфере Земли.

Венера-7

После 120-дневного полета 15 декабря 1970 г. спускаемый аппарат станции благополучно совершил посадку на ночную сторону Венеры в 2000 километрах от утреннего терминатора — границы света и тени на планете.

Наземные средства после посадки спускаемого аппарата на поверхность Венеры продолжали принимать сигналы еще в течение 23 минут. По времени снижения, скорости и характеру изменения температуры был определен закон изменения температуры по высоте вплоть до поверхности планеты. Оказалось, что закон изменения температуры (на участке измерений) близок к адиабатическому. Значения атмосферных параметров на поверхности планеты в месте посадки спускаемого аппарата "Венеры-4" оказались следующими — температура 475±20 град. С, давление 90±15 атм.

Спускаемый аппарат АКС "Венера-7"

Каждый из полетов автоматических станций к Венере был взаимо обусловлен и осуществлялся после тщательного изучения результатов и опыта предыдущих. Поэтому естественно, что полученные ранее данные о природе Венеры и работоспособности конструкций и приборов предшествующих станций были учтены при подготовке и проведении эксперимента с автоматической станцией "Венера-8", запущенной 27 марта 1972 г.

Задача, которую должен был в данном случае выполнить спускаемый аппарат "Венеры-8", на первый взгляд отличалась от "обязанностей" предыдущих автоматических исследователей Венеры. Но в самой постановке этой задачи было одно условие, которое в корне меняло представление о характере намечавшегося эксперимента: спускаемый аппарат должен был совершить посадку на дневную сторону планеты. Предыдущие станции — от "Венеры-4" до "Венеры-7" включительно — погружались в атмосферу Венеры и проводили ее исследования на ночной стороне планеты.

Посадка автоматической станции на освещенную сторону (видимый с Земли узкий освещенный Солнцем серп планеты) Венеры с баллистической точки зрения оказалось значительно сложней, чем на ночную.

Через 117 суток после старта, 22 июля 1972 г., спускаемый аппарат совершил мягкую посадку на поверхность планеты. В течение 50 минут шла передача научной информации на Землю. Расчетное место посадки этой станции было примерно в 3000 км от места посадки ее предшественницы — "Венеры-7". Измеренные значения температуры и давления на поверхности планеты в этом районе были очень близки данным, полученным станцией "Венера-7" (т.е. на ночной стороне планеты). Впервые на всем участке парашютирования и после посадки с помощью фотометра была получена важнейшая информация об освещенности в атмосфере планеты. Эти уникальные данные позволили сделать вывод, что часть светового потока Солнца в видимой области спектра достигает поверхности планеты и тем самым существует значительное различие между освещенностью днем и ночью. Кроме того, данные этих измерений указывают на то, что атмосфера Венеры несколько ослабляет солнечный свет.

[Альфа]

Дальнейшее развитие космических исследований Венеры требовало разработки посадочных станций второго поколения, способных решать новые более сложные научные и инженерные задачи. Первыми такими станциями стали "Венера-9" и "Венера-10". В состав их вошли искусственные спутники Венеры (ИСВ), и спускаемые аппараты (СА) массой 1500 кг, общая масса каждой из станций составляла уже около 5 тонн. При этом аппаратура ИСВ могла ретранслировать на Землю радиосигналы с борта СА, совершившего посадку на освещенной Солнцем, но невидимой (в нижнем соединении) с Земли стороне планеты.

Отечественные станции нового поколения "Венера-9 и -10" были запущены соответственно 8 и 14 июня 1975 г., а 22 и 25 октября спускаемые аппараты этих станций произвели зондирование атмосферы и совершили мягкую посадку на поверхность Венеры.

За двое суток до входа в атмосферу Венеры 20 октября от автоматической станции "Венера-9" отделился спускаемый аппарат. Станция после отделения спускаемого аппарата была переведена на эллиптическую орбиту искусственного спутника Венеры с минимальной высотой над поверхностью планеты около 1500 км и периодом обращения около двух суток. Так впервые в истории космонавтики был создан первый искусственный спутник планеты Венера.

Во время снижения СА "Венеры-9" и в течение 53 минут после посадки с помощью установленной на нем научной аппаратуры проводились исследования атмосферы и поверхности планеты, а также передавалось изображение места посадки. Изображения, полученные телевизионными системами аппарата, принимались на борту искусственного спутника Венеры и ретранслировались на Землю. "Венера-9" зафиксировала давление 90 атмосфер и температуру 485°С.

Далее наступила очередь "Венеры-10". 23 октября от нее отделился спускаемый аппарат с научной аппаратурой на борту. Сама станция "Венера-10" вышла на орбиту искусственного спутника Венеры с периодом около двух суток. Во время снижения спускаемого аппарата, длившегося 75 минут, с помощью установленных на борту научных приборов измерялись физико-химические параметры и оптические характеристики атмосферы Венеры, исследовалась структура облачного слоя.

Спускаемый аппарат автоматической станции "Венера-10" совершил мягкую посадку на поверхность планеты на расстоянии около 2200 км от места посадки СА "Венеры-9". На Землю было передано изображение еще одного участка поверхности Венеры. После посадки в течение 65 минут проводилась съемка поверхности планеты, измерение освещенности, физических свойств и характера грунта в месте посадки. Бортовой радиокомплекс станции "Венера-10" обеспечивал ретрансляцию результатов этих измерений на Землю. В моменты посадки СА "Венеры-9 и-10" высота Солнца над горизонтом составляла соответственно 57 град. и 63 град.

Снимки поверхности Венеры АС "Венера-9 (вверху) и "Венера-10 (внизу)

На первых в истории панорамных снимках, переданных станцией "Венера-9", отчетливо видна россыпь крупных камней (до 40 см) с острыми краями. Это означает, что данная станция опустилась в молодой горный район. На панораме отчетливо виден развал камней, отбрасывающих четкие тени на плотную, по-видимому, грунтовую поверхность. Удивительным зрелищем явилась также ровная, чуть скругленная линия горизонта с правой стороны от места посадки.

Совершенно другую информацию содержал снимок, переданный "Венерой-10". Вокруг спускаемого аппарата выступали скальные глыбы со скругленными краями, с крупными щербинками, заполненными грунтовым песком. Детали ландшафта как бы свидетельствуют о значительных изменениях, происшедших с этой местностью в течение длительного времени. И эти признаки влияния времени дают возможность провести сравнения "молодой" и "старой" поверхности в этих двух различных районах. Первый опустился в гористый район поверхности Венеры, второй — на равнинную местность.

Дополнительные измерения радиоактивности гамма-спектрометром и плотности с помощью плотномера характер горных пород на панорамах и то, что эти породы по своему типу близки к базальтам (в месте посадки "Венеры-10" плотность грунта составляет 2,7-2,9 г/см3).

Стало возможным сделать предположение, что на Венере, как и на Земле (впрочем, как на Луне и Марсе) протекают сходные геохимические процессы.

Неожиданным явился характер освещенности поверхности Beнеры. Раньше предполагалось, что плотные облака значительно рассеивают солнечный свет и сглаживают контрасты. Но в обоих районах видимость оказалась прекрасной, а освещенность достаточно высокой.

После фотометрической обработки панорамных снимков была определена отражательная способность (альбедо) поверхности в видимом диапазоне длин волн. Согласно обработке, выполненной учеными под руководством доктора наук А.С.Селиванова, поверхность Венеры по коэффициенту отражения близка к лунной и равна 6% (на Луне 7%),

[Альфа]

Со спускаемых аппаратов АМС "Венера-9 и -10" были проведены также прямые измерения скорости ветра у поверхности планеты. Чашечные анемометры, установленные над тормозным щитком спускаемого аппарата, показали, что на высоте 1,3 м от поверхности средняя скорость ветра — около 0,5 м/с ("Венера-9") и 1 м/с ("Венера-10").
Обилие новых сведений о планете, множество новых данных измерений физических характеристик в атмосфере и на поверхности, уникальные панорамы местности, полученные "Венерой -9 и -10", все это, несомненно, позволило составить более точные представления о Венере.

В 1978 г. исследования Венеры были продолжены с помощью автоматических станций "Венера-11 и -12". По конструкции и целевому назначению обе станции были аналогичны, обе запущены с интервалом в несколько суток (9 и 14 сентября 1978 г.); их спускаемые аппараты достигли планеты 21 декабря ("Венера-12") и 25 декабря ("Венера-11"). Расстояние между районами посадки этих станций составило примерно 800 км. Оба аппарата работали на поверхности планеты около двух часов и передали на Землю ценную научную информацию. Сами станции "Венера-11 и -12" продолжили полеты по гелиоцентрическим орбитам.

Помимо аппаратуры для измерения параметров атмосферы планеты, изучения ее химического состава, структуры облачного слоя и физических свойств частиц облаков на станциях были установлены приборы для регистрации возможных гроз на Венере и анализа электрической активности атмосферы. 21 декабря ("Венера-12") и 25 декабря ("Венера-11") зарегистрировали на Венере грозы, которые, по-видимому, имеют локальный характер. Свечение темной стороны планеты может быть, по всей вероятности» объяснено вспышками молний в районах грозовой деятельности..

Регистрация всплесков гамма-излучения в данном эксперименте велась также с помощью советско-французской аппаратуры, находившейся на отечественной автоматической станции "Прогноз-7". Измерения, проводившиеся одновременно тремя далеко отстоящими друг от друга космическими аппаратами ("Венера-11 и -12" и "Прогноз-7") позволили существенно повысить точность определения координат космических гамма-вспышек и вспышек на Солнце.

В качестве основной научной задачи советских исследований Венеры в 1978 г. следует, по-видимому, считать тонкий химический анализ ее атмосферы. Именно для этого на борту спускаемых аппаратов станций "Венера-11 и -12" были установлены специальные приборы. В их числе находились и масс-спектрометры, с помощью которых было получено около 200 масс-спектров, давших новую информацию о концентрации азота, аргона, неона, криптона, а также об изотопном составе некоторых элементов. Вторая основная задача, поставленная перед станциями, состояла в определении состава аэрозолей облачного слоя. Полученные в результате этого эксперимента данные оказались неожиданными (и требовали тщательного анализа и проверки), так как приборы зафиксировали не серу, как предполагалось, а хлор. Для уточнения моделей атмосферы Венеры необходимо было также установить содержание в атмосфере паров воды и малых газовых составляющих, а также определить соотношение в ней угарного и углекислого газов.

В целом во время спуска аппаратов "Венера-11 и -12" были получены более точные данные о количестве в атмосфере Венеры малых газовых компонентов и ее окислительно-восстановительных свойств.

Продолжая последовательную программу комплексных научных исследований Венеры автоматическими аппаратами, Советский Союз осуществил 30 октября и 4 ноября 1981 г. запуски межпланетных станций "Венера-13 и -14". В процессе полета этих станций по трассе "Земля — Венера" были продолжены исследования рентгеновского излучения, межпланетной плазмы, характеристик солнечного ветра и космических лучей.

Снимок поверхности Венеры АС "Венера-13

Научная информация и данные о работе систем и аппаратуры станций регулярно передавались на Землю.

1 марта 1982 г. межпланетная станция "Венера-13" достигла окрестностей Венеры и ее спускаемый аппарат совершил мягкую посадку в равнинной местности к востоку от области Фебы. Научная информация с поверхности планеты передавалась в течение 127 минут.

Орбитальный блок станции "Венера-13", выполнив свою миссию "космического ретранслятора", спустя двое суток после посадки спускаемого аппарата, вышел из сферы притяжения Венеры и стал искусственным спутником Солнца.

[Альфа]

В процессе снижения спускаемого аппарата "Венеры-13" с помощью установленных на его борту научных приборов проводились комплексные исследования химического и изотопного состава атмосферы и облаков, структуры облачного слоя, а также эксперименты по спектральному анализу рассеянного солнечного излучения и регистрация электрических разрядов в атмосфере.

С помощью телефотометров спускаемого аппарата с поверхности Венеры были переданы панорамные изображения окружающей местности. Часть панорам была снята последовательно через красный, синий и зеленый светофильтры, что позволило впервые получить цветное изображение поверхности. Спускаемый аппарат совершил посадку на участке древней поверхности планеты, где обнаружены малораспространенные на Земле лавовые потоки со следами химического выветривания.

С помощью установленного на борту спускаемого аппарата грунтозаборного устройства была пробурена первая скважина на Венере, взят образец и осуществлен рентгенофлюоресцентный анализ его состава. Решение этой сложной задачи следует рассматривать как новый важный научно-технический успех отечественной космонавтики. Одновременно была оценена сейсмическая активность планеты, и с помощью выносного прибора измерены физико-механические свойства грунта в с состоянии естественного залегания.

Через несколько дней в окрестность Венеры прилетела станция "Венера-14". 5 марта 1982 г. посадочный аппарат "Венеры-14" опустился на удалении тысячи км юго-восточнее места посадки "Венеры-13". Механические глаза космического фотографа запечатлели венерианский ландшафт. С первого же взгляда было ясно, что ландшафт отличался от тех, что были получены "Венерой-13". Аппарат сел под большим углом, и телефотометры зафиксировали две очень непохожие картинки. На левой — поверхность рядом с аппаратом. Перед глазами плоские, сглаженные камни, присыпанные песком и пылью. Справа — ландшафт иной: плиты, трещинки, каменистый грунт. С помощью установленного на спускаемом аппарате грунтозаборного устройства было проведено бурение поверхностного слоя, взятие проб грунта и его анализ с целью определения элементного состава пород.

Научно-технические эксперименты и исследования на поверхности Венеры включали также измерение электропроводности, физико-механических свойств грунта и оценку сейсмической активности планеты. При этом все системы и приборы спускаемого аппарата работали успешно и продемонстрировали высокую надежность.

Чувствительные приборы спускаемого аппарата "Венеры-14" зафиксировали удивительное явление — после посадки в небе Венеры бушевала гроза, громыхал гром. На пленку были записаны низкочастотные и высокочастотные разряды и сильные шумовые звуки.

Снимок поверхности Венеры АС "Венера-14

57 минут работал на этот раз на Утренней звезде наш посланец. Отечественная наука и техника вновь внесли крупный вклад в мировую сокровищницу знаний, продемонстрировали свои богатые возможности.

Несколько десятков лет назад выдающийся ученый нашего времени академик М.В.Келдыш, бывший инициатором программы исследования Венеры, ее вдохновителем и активным участником, как-то сказал о Венере: "Эта планета заслуживает самого тщательного изучения. Оно позволит нам лучше понять прошлое Солнечной системы и тем самым обогатит наши знания о мире космоса. И поэтому завершение одного эксперимента должно стать началом новых..."

***

Полеты космических аппаратов неизмеримо обогатили наши знания о межпланетном космическом пространстве, заставили коренным образом пересмотреть прочно установившиеся представления о физических условиях, существующих на планетах, и других небесных телах, а также в значительной мере стимулировали развитие и наземных методов наблюдений. Бурное развитие космической техники позволяет накопить экспериментальный материал для понимания процессов происхождения Солнечной системы.

Вполне ясно, что сегодня многие вопросы науки могут быть разрешены только с помощью информативных автоматических межпланетных станций, направляемых к планетам и облетающих их на близкое расстоянии или спускающихся в глубь их атмосфер и на их поверхность.

Отечественной космической техникой пройден большой и славный путь, нам есть чем гордиться, но главные достижения, как всегда, впереди. Программа исследований космоса должна жить и развиваться.
 Источник: В.С. Авдуевский, В.П. Сенкевич "АМС для исследования Луны, Марса Венеры и межпланетного пространства, созданные в СССР до 1982 года". М. ИИЕТ РАН. 1999