Амс венера


Венера является второй после Меркурия по близости к Солнцу планетой. Вращается по эллиптической орбите с малым эксцентриситетом в перигелии 107,5 миллионов километров и в афелии 109 миллионов километров от Солнца.

По размерам Венера чуть меньше Земли. Ее радиус составляет 6052 км, у Земли для сравнения радиус 6371 км.

Вокруг Солнца Венера совершает оборот за 224 земных суток. А вокруг собственной оси обращается за 243 земных суток. Но в связи с тем, что планета вращается против направления движения по орбите, солнечные сутки длятся 117 земных суток.


Хотя в общем-то не совсем понятно, как она обращается вокруг собственной оси — правильно или неправильно. Правильно — это по направлению движения по орбите как другие нормальные планеты и их спутники.

По первому варианту угол наклона оси вращения составляет 176,6 градусов к плоскости орбиты — в этом случае она перевернута и вращается в направлении хода по орбите. Это означает, что в начале эволюции Венера столкнулась с объектом, сопоставимым по массе, что и перевернуло ее "с ног на голову".

По второму варианту угол наклона равен 3,4 градуса, и планета вращается не как все нормальные планеты, а против направления хода по орбите. В этом случае планета получила мощное гравитационное воздействие, которое не только остановило ее вращение, но еще и немного добавило вращательного момента в обратную сторону. Подробности этого происшествия неизвестны.

Венера отлично наблюдается с Земли как очень яркий объект в ясные утренние часы при восходах Солнца и на его вечерних закатах. Не всегда, конечно.

Профессиональные телескопические наблюдения в начале 17-го века проводил Галилео Галилей.

А Михаил Васильевич Ломоносов первым объявил о наличии атмосферы на Венере в 1761 году.

М.В. Ломоносов

Наблюдая за соприкосновением проекций поверхностей Венеры и Солнца, он обратил внимание на световой ободок вокруг Венеры. Это явление наблюдали и другие астрономы, но только Михаил Васильевич смог правильно объяснить его: "Планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного". Ум светлый и высокий!

Ожидания Ломоносова были подтверждены в начале 60-х годов двадцатого века, когда начались космические исследования окружающего нас пространства и Венеры, в частности.

Советский Союз стал лидером космических исследований Венеры. И до сих пор достижения страны Советов в этой области остались недосягаемыми.

С февраля 1961 года до июня 1986 года работала советская космическая программа "Венера". Это серия автоматических межпланетных станций для изучения Венеры и решения попутных дополнительных задач по исследованию дальнего космоса.

Схема полетов была следующей. Четырехступенчатая ракета серии "Молния" тремя ступенями выводила аппарат на низкую околоземную орбиту, а четвертая ступень разгоняла его до второй космической скорости, отделялась, и АМС летела к Венере. Причем делались парные запуски аппаратов-близнецов с одинаковыми задачами. Их запускали, конечно, не одновременно, а с небольшими временными интервалами.


До космических исследований Венеры предполагалось, что эта планета имеет глубокую атмосферу и крупные водоемы. Поэтому первые попытки были неизбежно неудачными.

Первой автоматической межпланетной станцией стала "Венера-1". Ее запуск был осуществлен 12 февраля 1961 года. Но после того, как аппарат был запущен с околоземной орбиты, связь с ним была прервана.

Попытка американцев была успешной. АМС "Маринер-2" пролетел мимо Венеры на расстоянии 34,7 тысяч километров в декабре 1962 года и впервые в истории исследований планеты передал научные данные о ней на Землю. Мы узнали, что атмосфера Венеры экстремально горячая, у нее отсутствует магнитное поле и была измерена скорость ее вращения вокруг своей оси. Связь с аппаратом удалось держать около месяца. Хорошее достижение.

Как выяснилось, магнитное поле у Венеры имеется в виде магнитосферы, индуцированной столкновением солнечного ветра с атмосферой. А конвективного магнитного поля нет, видимо, из-за слабого вращения и отсутствия конвекции мантии. Солнечный ветер проникает через слабую магнитосферу в атмосферу и прореживает ее, выдувая в космос йоны гелия, водорода и кислорода. Не в этом ли причина малого количества кислорода и воды на Венере?


Надо отметить, что американцы и прочие иностранные партнеры в исследовании Венеры использовали только пролетные и позже орбитальные аппараты, тогда как советская программа была нацелена на разработку и запуск спускаемых и орбитальных станций. Конструирование и производство АМС осуществляло НПО имени С.А. Лавочкина.

АМС "Венера-4" (запуск 12 июня 1967 года), спускаясь на парашюте к поверхности Венеры, передала информацию о температурах и давлении, но была раздавлена атмосферой на высоте 28 км. Дело в том, что предполагалось давление порядка 10 земных атмосфер, и аппарат сконструирован на удержание давления в 20 атмосфер.

На "Венере -7", запущенной 17 августа 1970, было уже предусмотрено удержание давления на 180 атмосфер. Аппарат мягко сел на поверхность Венеры и успел передать информацию, на основе которой впервые были определены точные значения температуры и давления атмосферы планеты на всех высотах и на ее поверхности. Так температура на поверхности Венеры составила 475 градусов Цельсия и давление около 90 земных атмосфер.

27 марта 1972 года запущена АМС "Венера-8", которой также удалось сесть на поверхность планеты. Была передана информация о грунте, он оказался гранитоподобным. Обнаружены мощные атмосферные широтные ветры в направлении собственного вращения Венеры со скоростью 30-50 м/сек.

Были удачные посадки и исследования в июне 1975 года АМС "Венера-9" и "Венера-10", в сентябре 1978 года АМС "Венера-11" и "Венера-12", в ноябре 1981 года АМС "Венера-13" и "Венера-14".


АМС "Венера-13/14" в НПО имени С.А. Лавочкина

Снимок на Венере с АМС "Венера-14"

В июне 1983 года были запущены орбитальные АМС "Венера-15" и "Венера-16", которые в состоянии связи сделали по 243 оборота по орбите вокруг Венеры. Ими было осуществлено радиолокационное картографирование поверхности Венеры. Аппараты выдавали информацию с венериальной орбиты с октября 1983 по июнь 1985 года.


АМС "Венера-15/16"

В декабре 1985 года стартовали опять же советские АМС "Вега-1" и "Вега-2". Это были уже более сложные системы с задачами исследования атмосферы Венеры и ее грунтов на поверхности. Во время снижения к поверхности планеты посадочных аппаратов были зафиксированы данные об атмосфере.

Верхняя граница венерианской атмосферы находится на уровне 220-350 км. На высотах в районе 50 км давление и температура близки к показателям на поверхности Земли. А нижние 5 км — это океан горячего полужидкого углекислого газа с температурой 460-475 градусов Цельсия и давлением 92 земные атмосферы. Такой здесь парниковый эффект — инфракрасный диапазон солнечного света попадает сквозь плотные облака атмосферы, а обратно не излучается.

Атмосфера вращается вокруг планеты со скоростью от 30-50 м/сек у поверхности до 120-140 м/сек на верхней границе тропосферы (65 км от поверхности).


Аппараты совершили мягкие посадки, "Вега-1" отключилась, а "Вега-2" проработала на поверхности 56 минут с передачей информации. Кроме того, на высоте около 50 км над поверхностью Венеры были выпущены два аэростатных зонда, наполненных гелием и снабженных датчиками для исследования атмосферы и радиопередатчиками. Зонды на высоте 53-55 км дрейфовали по ходу движения атмосферы и в течение 46 часов передали много ценной информации.

АМС "Вега-1/2"

Зонд-аэростат "Вега-1/2" с электроникой

Пока дела обстоят так, что других посадок на Венеру не было. Достижения советской космической программы "Венера" остались до сих пор непревзойденными.


Советский и российский ученый главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Леонид Васильевич Ксанфомалити (1932-2019) первым обратил внимание на интересные объекты, зафиксированные радиолокационными телекамерами с АМС "Венера-9" и "Венера-13", которые, по его мнению, являются живыми организмами. Его насторожило то, что объекты одинакового размера, формы и экзотипа встречались в разных местах планеты — на месте приземления "Венеры-9" и "Венеры-13". Сравнив снимки разных хронологий, он обнаружил малые и очень медленные перемещения этих объектов, а если откровенно, существ. Эту гипотезу пока не подтвердили, но и не опровергли. Для этого надо вновь приземлять аппарат на Венеру.

Л.В. Ксанфомалити

В сентябре этого года Леонид Васильевич ушел от нас. Светлая память прекрасному человеку и ученому. Его гипотеза о живых организмах на Венере будет, безусловно, подтверждена в следующей венерианской космической миссии.


Владимир Черевичко

Источник: zen.yandex.ru

    В середине XX века ученые, используя новые методы дистанционных исследований, получили важные данные о природе некоторых планет. Но Венера оставалась непознанной, так как ее поверхность была скрыта от наблюдений сплошным облачным покровом. В то же время эта планета, по размерам и плотности незначительно отличающаяся от Земли и ближайшая к ней, привлекала внимание ученых из-за возможного существования там каких-либо форм жизни. На основании наблюдений надоблачной атмосферы и облачного слоя планеты ученые составили три гипотетические модели Венеры: парниковую, эолосферную и ионосферную.
    Условия на планете по этим моделям значительно отличались: по давлению – от 0.3 кг/ см2 до 5 кг/ см2; по температуре – от 75°С до 325°С.
ионосферной модели Венера напоминала доисторическую Землю с большими водными бассейнами, а по другим – выжженную безжизненную пустыню. Для получения данных об условиях на Венере необходимо было доставить на нее приборы, либо, в крайнем случае, установить их на КА, пролетающий вблизи планеты. Однако автоматических межпланетных станций (АМС) еще не существовало и для их создания нужно было решить сложнейшие научно-технические проблемы, а для разработки СА – получить данные по атмосфере Венеры.

Амс венера


    Первые попытки исследования Венеры с помощью межпланетных станций были предприняты в ОКБ-1 под руководством С.П.Королева. В конце 1965 г., ощущая нехватку сил своего коллектива для разработки новых важных проектов, Сергей Павлович передал работы по созданию АМС для исследования Луны и планет на Машиностроительный завод (МЗ; ныне – НПО) им. С.А.Лавочкина. В феврале 1966 г. к Венере подлетали АМС «Венера-2», -3, созданные еще в ОКБ-1. Полагая, что эти станции смогут уточнить параметры атмосферы Венеры, лавочкинцы приступили к формированию задач и принципов построения АМС нового типа для широкого исследования планет, выводимых новой мощной РН «Протон» с разгонным блоком (РБ) «Д».
    По планете Венера они предполагали провести картографирование поверхности с орбиты ИСВ в различных диапазонах электромагнитного спектра, а также исследовать химический состав, механические свойства, агрегатное состояние, освещенность поверхности и получить ее фотографию с помощью аппаратуры, установленной на СА. Планировалось провести детальное изучение атмосферы планеты, включая исследования с помощью аэростатных зондов. Однако из-за досадной ошибки в технологии нанесения лакокрасочного покрытия на радиаторы системы терморегулирования (СТР), температура в отсеках АМС «Венера-2», -3 на заключительном этапе полета значительно увеличилась, и связь со станциями была потеряна.

Амс венера


    Исследование планеты провести не удалось, и в апреле 1966 г. постановлением Правительства МЗ им. С.А.Лавочкина было поручено изготовить и в июне 1967 г. запустить аналоги АМС «Венера-2», -3 с устранением обнаруженных в полете недостатков. До старта оставалось 13.5 месяцев. Планы по созданию станций нового типа пришлось отложить, сосредоточив все силы на выполнении постановления. Несмотря на сжатые сроки и новизну задачи лавочкинцы предложили изменить конструкцию АМС, установив вместо газожидкостной системы терморегулирования (СТР) более простую, надежную и легкую газовую. Специалисты ОКБ-1, прикомандированные к конструкторскому бюро МЗ им. С.А.Лавочкина, единодушно выступили против изменений проекта, подкрепляя свое мнение невозможностью отработки новой СТР из-за отсутствия в стране действующих термовакуумных камер. Главный конструктор МЗ им. С.А.Лавочкина Г.Н.Бабакин, рассмотрев все аргументы, принял решение о применении на изделии В-67 (заводской индекс «Венера-4») новой системы.

Амс венера


    Для подтверждения ее работоспособности на предприятии началась разработка термовакуумной камеры с имитатором Солнца и космического пространства. Проблема создания СА по-прежнему осложнялась отсутствием достоверных сведений о параметрах атмосферы Венеры – от правильного выбора расчетных условий работы аппарата в значительной степени зависела возможность получения информации с планеты. В этой области Г.Н.Бабакин был особенно проницателен. Утверждая основные положения по венерианскому СА, предусматривающие его работу по максимальной модели при давлении 5 кг/см2 (около 5 атм), он собственноручно дописал: «Проработать возможность посадки СА при Р = 10 атм». Во исполнение этого требования конструкция аппарата была разработана лавочкинцами заново с использованием новейших технических и технологических решений. В состав СА был введен демпфер колебаний аппарата на участке входа в атмосферу Венеры и радиовысотомер.
    Постановление СМ СССР предусматривало создание пролетной и посадочной станций, использующих унифицированный орбитальный отсек (ОО) с различными полезными нагрузками – научным отсеком (НА) и спускаемым аппаратом. Их экспериментальная отработка, требовавшая много сил и времени, в условиях сжатых сроков могла привести к ошибкам и нежелательным последствиям. Нам было известно, что США планировали в 1967 г. провести исследования Венеры с пролетной траектории АМС Mariner и не разрабатывали станцию с СА, поскольку (как позже стало известно) на данном этапе не считали целесообразным решать сложнейшие проблемы по обеспечению живучести аппарата в атмосфере Венеры. Отечественные специалисты и ученые, напротив, считали, что, в условиях острой состязательности между странами в этой области, приоритетные результаты можно получить только при успешном выполнении программы исследований на поверхности Венеры.

Амс венера


    Н.А.Морозов, аэродинамик МЗ им. С.А.Лавочкина, проведя серию расчетов по входу в атмосферу и снижению СА на парашюте, показал, что гарантированное время до соприкосновения аппарата с поверхностью составит не менее 10 мин даже в случае, если давление атмосферы на Венере будет меньше давления по минимальной (ионосферной) модели. Эти расчеты и напряженная обстановка, связанная с изготовлением двух типов АМС, подтолкнула автора, который тогда был ведущим конструктором МЗ им. С.А.Лавочкина по аппаратам для исследования дальнего космоса, к идее «сыграть ва-банк» – разработать и изготовить станции только в варианте с СА и обеспечить всестороннюю наземную отработку для достижения высокой надежности и получения приоритетных результатов.
    Эту идею подкрепляли положительные результаты испытаний приборов СА на перегрузку 350 единиц с использованием план-шайб металлорежущих станков, а также строительство центрифуги для испытаний полностью собранного аппарата на аналогичную перегрузку, начатое в соответствии с планом экспериментальной отработки АМС. После тщательного рассмотрения всех аспектов предложения Г.Н.Бабакин принял решение о разработке станции только в варианте с СА и известил об этом министерство. Это решение позволило уменьшить объем работ в ОКБ и на производстве и ускорить изготовление и проверки аппаратов для экспериментальной комплексной отработки (включая испытания парашютной системы и посадки СА на грунт и воду), которая началась уже осенью 1966 г. В январе 1967 г. на МЗ им. С.А.Лавочкина было закончено строительство первой в СССР термовакуумной камеры с имитаторами Солнца и космического пространства. Испытания в камере аналога летной станции подтвердили работоспособность новой СТР.
    С нетерпением мы ожидали завершения строительства центрифуги для испытаний СА, так как трудно было представить, как поведут себя межблочные монтажи при расчетных перегрузках, когда их вес вырастет в 350 раз. В конце апреля 1967 г. первая в мире центрифуга для испытаний СА массой до 500 кг на перегрузки до 450 единиц была введена в строй на МЗ им. С.А.Лавочкина. После испытаний аналога летного СА на перегрузку 350 единиц и последующего вскрытия были обнаружены значительные разрушения: сломаны разъемы кабельной сети, разрушены узлы ее крепления. Срочно разработали документацию по устранению дефектов. Первого мая, в нарушение канонов советского времени, по особому распоряжению главного инженера А.П.Милованова ряд рабочих и ИТР вместо демонстрации пришли на завод и приступили к доработкам экспериментального и летных СА. Повторные испытания аппарата на центрифуге после доработки прошли без замечаний.

Амс венера


    12 июня 1967 г. ракета «Молния» (четырехступенчатый вариант «Союза» с разгонным блоком «Л») вывела станцию «Венера-4» на межпланетную траекторию. Вторая АМС, стартовавшая 17 июня 1967 г., не вышла на межпланетную траекторию из-за отказа РБ. 18 октября 1967 г., преодолев расстояние свыше 300 млн км, «Венера-4» вошла в зону притяжения планеты. Начался заключительный сеанс связи. По темпу нарастания частоты принимаемого с ОО сигнала ощущалось стремительное увеличение – под действием поля тяготения Венеры – скорости встречи с планетой. Но вот сигнал пропал – набегающий атмосферный поток нарушил ориентацию параболической антенны станции на Землю. В тот же момент бортовая автоматика выдала команду на отделение СА. В небольшом зале Евпаторийского центра управления полетом наступила тишина: все замерли в ожидании сигнала. Томительно медленно электронные часы отсчитывали секунды. Наконец по громкой связи услышали радостный крик: «Есть сигнал с СА!» Через несколько минут начала поступать информация: «Давление 0.05 атм, температура минус 33°С, содержание СО2 в атмосфере около 90%» – и после небольшой паузы: «Информация с радиовысотомера в сбое».
    Это наш специалист Р.Прядченко, глядя на пролетающую по столу бесконечную ленту с двоичными символами, визуально – не только «персоналок», но и простых электронных калькуляторов тогда еще не существовало – выделяла нужный канал, превращала двоичные символы в число и по заполненным тарировочными характеристиками довольно точно сообщала значение параметра. Давление и температура продолжали нарастать. Уже пройден расчетный уровень 10 кг/см2, снижение СА продолжалось. «18 атм, сигнал пропал», – сообщили по громкой связи. Что случилось? От чего разрушился корпус СА – от сверхрасчетного внешнего давления или от удара о поверхность? Доктор ф.-м. наук М.Я.Маров, проведя экспресс-анализ полученных данных, показал, что три точки сбойной информации радиовысотомера абсолютно точно ложатся на полученную кривую изменения давления атмосферы Венеры по времени. В этом случае давление атмосферы у поверхности могло составить 18–20 кг/см2. Получалось, что сигнал мог прекратиться из-за разрушения корпуса СА при соприкосновении с поверхностью.
    Гипотеза автора, что давление у поверхности может быть больше, не нашла поддержки, тем более что на следующий день Mariner провел исследования Венеры с пролетной траектории и, по его данным, давление у поверхности могло составлять 20 кг/см2. Несмотря на эти события автор продолжил обработку информации с «Венеры-4» с целью определения возможной величины давления у поверхности. Результаты анализа оказались ошеломляющими: давление атмосферы у поверхности Венеры могло составлять 120–150 кг/см2! Ученые скептически отнеслись к этим оценкам. Однако автор, уверенный в результатах, при разработке материалов по объекту В-70 (заводской индекс АМС «Венера-7») предложил разрабатывать СА этой станции на давление атмосферы 150 кг/см2.

Амс венера


    В январе 1969 г. на межпланетные траектории вышли АМС «Венера-5», -6. Осуществить намеченную цель – их посадку на поверхность планеты – не удалось: корпуса СА, рассчитанные на внешнее давление 25 кг/см2, были раздавлены атмосферой Венеры при давлении 27 кг/см2. Радиовысотомеры разработки НИИ РТА на обоих аппаратах не работали, и мы не смогли определить ни оставшийся путь до поверхности, ни величину максимального давления атмосферы. Для решения этого вопроса ученые дополнительно рассмотрели материалы по Венере и пришли к заключению, что давление атмосферы у поверхности не может превышать 60 кг/см2. Возвращаясь из института Геологии и аналитической химии, где проходило заключительное совещание, я напомнил Г.Н.Бабакину о результатах анализа полета СА «Венера-4» и предложениях о создании СА В-70 на давление 150 кг/см2. Вероятно, и он сомневался в достоверности цифры по давлению 60 кг/см2 (около 60 атм), так как сразу ответил: «Нужно разрабатывать СА на разрушающее давление 180 атм».
    Естественно, что при разработке проекта мы не могли игнорировать официально утвержденную модель атмосферы Венеры и должны были обеспечить посадку СА как при давлении 60 кг/см2, так и при давлении 150 кг/см2. В обычных условиях спуск и посадка с использованием парашюта при давлении выше расчетного не вызывает проблем. В горячей же атмосфере Венеры, в случае применения парашюта, рассчитанного на посадку при давлении 60 кг/см2, при снижении в более плотной атмосфере СА должен был перегреться и выйти из строя еще на участке спуска. Оригинальный выход из этого положения нашли специалисты НИИ парашютно-десантных средств. Они предложили вводить парашют в зарифованном виде, обеспечивая быстрый спуск СА до слоя атмосферы с температурой 200°С. По достижении этой температуры рифовочный шнур расплавляется – и купол парашюта полностью раскрывается, обеспечивая необходимые условия посадки СА при давлении 60 кг/см2.
    Расчеты показали, что введение участка быстрого спуска СА исключает его перегрев при снижении до давления атмосферы 150 кг/см2. Очень сложной оказалась проблема создания СА, способного работать на раскаленной поверхности Венеры при внешнем давлении 150 кг/см2. На Земле сосуды с таким внутренним давлением газа допускаются к эксплуатации только в нормальных климатических условиях (НКУ) с обязательной сертификацией службой котлонадзора. В инструкциях по эксплуатации категорически запрещается ударять по таким сосудам. Корпус же венерианского СА должен был работать не при внутреннем, а наружном давлении 150 кг/см2, и не в НКУ, а при температуре свыше 540°С, да еще сохранять работоспособность после посадки с перегрузкой до 100 единиц, т.е. выдерживать удар по корпусу силой 50 тонн! Поистине адские условия!

Амс венера


    Конструкторы, прочнисты и технологи МЗ им. С.А.Лавочкина под руководством зам. главного конструктора В.Е.Ишевского блестяще решили эту сложную проблему, предложив изготавливать корпус аппарата с переменной толщиной стенок из двух титановых поковок с высокоточной механической обработкой поверхностей. Для проверки работоспособности СА в этих условиях на предприятии была построена уникальная, не имеющая аналогов в мире, камера высокого давления. Она позволяла испытывать аналог летного СА с полной имитацией воздействия на него атмосферы Венеры, как по составу, так и по темпу нарастания давления и температуры вплоть до 150 кг/см2 и 540°С. АМС «Венера-5», -6 замерили большие скорости ветра в атмосфере Венеры. При посадке со сносом связь с Землей могла прекратиться из-за опрокидывания СА.
    Мнения проектантов по способам решения этой проблемы разделились. Одни предлагали конструкцию аппарата диаметром 1 м с нанесенной на прочный корпус теплозащитой. Станцию с таким СА можно было вывести на межпланетную траекторию с помощью РН «Молния», но лишь при реализации ряда неординарных решений. Другие считали, что такой СА может опрокинуться, и предлагали прочный корпус установить в теплозащитной сфере диаметром 2.4 м, полагая, что аппарат такой формы обладает большей устойчивостью. Подобная АМС могла быть выведена на межпланетную траекторию только мощной РН «Протон» с блоком «Д». При посадке со сносом существует две фазы движения сферического СА: сначала он скользит по поверхности и катится, а затем только катится. Теоретических разработок по динамике движения СА не существовало, и споры оппонентов носили в основном эмоциональный характер. Для решения проблемы пришлось глубоко заняться теорией. Согласно расчетам, выполненным по полученной формуле, для изделия В-70 был принят СА меньшего диаметра, который при прочих равных условиях оказался более устойчив. За счет упрочнения корпуса СА масса станции выросла на 100 кг, что превышало возможности РН «Молния».

Амс венера


    Пришлось максимально облегчить ОО, увеличить емкость топливных баков блока «Л», а также снять с РБ телеметрическую систему, контролирующую его работу в полете. Однако это были еще не все проблемы. Выяснилось, что закупленный ранее в ФРГ термостойкий стеклонитроновый материал для изготовления парашютной системы кончился, и приобрести его новую партию не удалось. Заместитель председателя комиссии Президиума СМ СССР по военно-промышленным вопросам Б.А.Комиссаров организовал в Кремле совещание ученых и специалистов-материаловедов. Выступивший д.т.н. из Клинского объединения «Химволокно» сообщил, что у него имеется опытная установка, на которой можно изготовить за год… 0.5 кг нитронной нити, работоспособной до 400°С. Но при давлении атмосферы 150 кг/см2 расчетная температура атмосферы Венеры должна составлять 541°С! Далее взявший слово профессор из Калининского института сказал: «Мы можем сшить нити» – и, увидев недоуменное выражение моего лица и предугадав реплику «Нити должны сплетаться, а не сшиваться», добавил: «Так у нас называется химический процесс, позволяющий увеличить термостойкость нити более чем на 100°С».
    Заслушав затем специалистов по производству нити, изготовлению из нее парашютного материала в необходимом ассортименте и убедившись, что все звенья технологической цепочки готовы решить проблему, Б.А.Комиссаров дал указание Клинскому объединению «Химволокно» передать наработанную нитронную нить по технологической цепочке для освоения технологии работ и срочно протиражировать опытные установки для наработки нитрона в необходимом количестве. Так и родился советский стеклонитрон…
    15 декабря 1970 г. СА станции «Венера-7» совершил спуск в атмосфере планеты и впервые достиг ее поверхности. Оказалось, что давление здесь составляет 100 кг/см2 при температуре 475°С! Первая задача исследований Венеры была решена. Для решения следующей – получения панорамы места посадки СА – нужны были данные по уровню освещенности, которые можно было получить только при посадке на «светлую» сторону планеты. Однако по законам небесной механики в момент прилета АМС освещенная поверхность Венеры видна с Земли в виде узкого серпа, как в завершающей стадии старения Луны. Баллистикам МЗ им. С.А.Лавочкина, ЦНИИмаш и ИПМ нужно было использовать новейшие достижения в науке для обеспечения посадки на эту поверхность.

Амс венера


    СА предыдущих станций, входящие в атмосферу Венеры на ночной стороне, были оборудованы малонаправленной антенной с грушевидной диаграммой направленности, при которой передача информации на Землю, находящуюся в районе зенита, при отклонениях продольной оси аппарата от вертикали не нарушалась. Так как при посадке на освещенную сторону Венеры Земля наблюдалась под углом 60°, на СА требовалось установить антенну с воронкообразной диаграммой. Для надежной передачи информации с поверхности наши специалисты разработали дополнительную дискообразную антенну с четырьмя складывающимися лепестками, которая после посадки СА катапультировалась из парашютного отсека. Лепестки открывались и не позволяли антенне стать на ребро. Торцы диска являлись излучателями, а установленный внутри него гравитационный переключатель после фиксации антенны включал на излучение верхнюю сторону.
    22 июля 1972 г. СА станции «Венера-8» впервые совершил мягкую посадку на освещенную поверхность Венеры, определил уровень освещенности, характер поверхностных пород и провел ряд других исследований. Полетом этой станции завершился этап рекогносцировочных исследований планеты. Эти работы получили высокую оценку. Газета The New York Times от 13.09.72 писала: «Успех советских ученых в использовании станций «Венера» можно смело отнести к величайшим техническим достижениям нашего века». Успешное завершение этого этапа было предопределено проницательностью Г.Н.Бабакина и принятыми им решениями, так как при создании станций В-67 в двух вариантах, как было предусмотрено постановлением Правительства, станция с СА, имеющая большую массу, должна была стартовать второй. В этом случае, вместо ошеломляющих результатов станции «Венера-4», впервые передавшей на Землю информацию с другой планеты, пришлось бы довольствоваться исследованиями с пролетной траектории. А СА «Венеры-7», рассчитанный по утвержденной модели на давление 60 кг/см2, неминуемо был бы раздавлен атмосферой до достижения поверхности планеты.

Источник: galspace.spb.ru

Венера — серия советских автоматических межпланетных космических аппаратов для изучения планеты Венера и космического пространства. Жёсткие условия на Венере, а также первоначальный недостаток достоверной информации о таких параметрах как температура и давление, сильно осложняли процесс исследования планеты. Спускаемые аппараты первых серий даже имели запас плавучести. Первые полёты их проходили неудачно — но это были первые в истории человечества автоматические межпланетные перелёты.

Первые запуски к далекой планете состоялись в феврале 1961 года. Тогда это не было ещё традицией, но пуски уже совершались парами. 4 февраля в полет отправилась первая венерианская станция, сделанная в ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва. Ракета-носитель «Молния» впервые смогла вывести КА на орбиту, а вот разгонный блок не сработал, и станция, проходившая по документам как «объект 1ВА», к Венере не ушла. Если бы пуск был аварийным, о нем можно было бы умолчать — Советское правительство очень не любило признавать неудачи — но спутник-то был! И тогда в сообщении ТАСС было на весь мир объявлено о запуске тяжелого спутника массой 6483 кг и успешном выполнении поставленных при этом научно-технических задач. Никакого другого имени у него, кстати, не было: встречающееся в некоторых источниках название «Спутник-7» было дано западными аналитиками, что называется, «для определенности».

Кстати, именно неоправданная во многих случаях завеса секретности, окружавшая советскую космическую программу, порождала огромное количество слухов и домыслов. И после пуска «тяжелого спутника» 4 февраля на западе многие считали, что русские неудачно запустили человека в космос.

А 12 февраля в полет отправилась вторая станция типа 1ВА. Ей повезло больше — ракета отработала успешно, разгонный блок тоже, и советские газеты вышли с огромными шапками о запуске первой в мире автоматической межпланетной станции к Венере. (Потом, задним числом, ей дали название «Венера-1».)

В те времена представления ученых о Венере были весьма скудны и противоречивы. Всерьез рассматривалась гипотеза о том, что ее поверхность покрыта океаном, и поэтому первые советские КА к Венере рассчитывались на приводнение. В их конструкцию входил «сахарный замок» — сахар должен был растаять в воде, после чего раскрывались антенны спускаемого аппарата — а советский вымпел делался в виде сферы, способной плавать в океане. Как же эти представления были ошибочны…

Но «Венера-1» так и не долетела до своей цели. Второй и последний сеанс связи с ней состоялся 17 февраля на расстоянии 1.9 млн км от Земли, а 3 марта аппарат был признан погибшим. 19 мая молчащая неуправляемая станция прошла на расстоянии 100 тыс. км от Венеры.

Новые автоматические межпланетные станции отправлялись к Венере в каждое астрономическое окно запуска (то есть благоприятное взаиморасположение Земли и Венеры, чтобы полет прошел с наименьшими энергозатратами; для Венеры этот срок составляет примерно 19 месяцев), но венерианскую программу преследовала полоса неудач:

Амс венераТри аппарата семейства 2МВ, два посадочных и один орбитальный, были потеряны в авариях осенью 1962 года — 25 августа, 1 и 12 сентября. Во всех трех случаях не сработал разгонный блок Л, четвертая ступень «Молнии». Никакого объявления о пусках опубликовано не было, а американский и британский каталоги пополнились «Спутниками» с номерами 19, 20 и 21. Зато в это астрономическое окно повезло американцам — Mariner 2 в декабре прошел мимо Венеры и передал данные съемки и дистанционных измерений.

Первый аппарат типа 3МВ было решено запустить вне астрономического окна, 11 ноября 1963 г., с целью тестирования самой станции и технологий полета к Венере. Увы, станция вновь осталась на околоземной орбите. Она получила официальное название «Космос-21», но в сообщении ТАСС не говорилось, как обычно, что все системы аппарата работают нормально, а программа выполняется успешно.

Второй экспериментальный аппарат погиб из-за аварии ракеты «Молния» 19 февраля 1964 г. Первая штатная станция семейства 3МВ осталась на околоземной орбите 27 марта 1964 г. под именем «Космос-27». На этот раз маскировка была полной — ТАСС сообщил, что вся установленная на борту аппаратура работает штатно.

Относительный успех пришел 2 апреля 1964 г., когда в сторону Венеры ушел «Зонд-1». С самого начала была зарегистрирована негерметичность орбитального отсека КА, аппарат был обречен — потому ему, собственно, и не дали имя «Венера». Тем не менее, почти два месяца связь с ним удалось поддерживать через передатчик спускаемого аппарата, а 14 мая даже была проведена коррекция траектории. Связь прекратилась 25 мая 1964 г., станция прошла мимо Венеры уже мертвой.

Четвертое по счету астрономическое окно «открылось» в конце 1965 года. Казалось, наконец-то пришел долгожданный успех! АМС «Венера-2» и «Венера-3» благополучно отправились в путь 12 и 16 ноября 1965 года, чтобы весной следующего года достичь далекой планеты. Не повезло лишь третьей станции, оставшейся в таблице запусков под именем «Космос-96».

Но вновь судьба повернулась к нам не той стороной! «Венеру-2», несмотря на перегрев приемника и плохое прохождение команд в 26 сеансах связи, довели почти до Венеры. 27 февраля 1966 г. она должна была пройти мимо планеты и отснять ее с расстояния 24 тыс. км. Увы, отправленную ей программу работы на день пролета станция не приняла и никаких данных о Венере не передала.

Еще более обидной была потеря «Венеры-3». Да, впервые в истории человечества космический аппарат, созданный на Земле, достиг другой планеты и вошёл в ее атмосферу. На подлете «Венера-3» отделила сферический спускаемый аппарат диаметром 0,9 м с термозащитным покрытием, оснащённый системой радиосвязи, научными инструментами. Он также нес специальный вымпел, который должен был доставить на планету. Спускаемый аппарат вошел в атмосферу Венеры 1 марта 1966 года — но последний и самый главный сеанс связи не состоялся, и никакой информации о его судьбе так и не было получено.

Амс венераНаконец, первым по-настоящему большим успехом СССР оказалась межпланетная станция «Венера-4» (её спускаемый аппарат вы можете видеть на фотографии слева), запущенная 12 июня 1967 года. В отличие от предыдущих станций, «Венера-4» и ее несчастливый близнец «Космос-167» (вы, конечно, легко догадались, что с ним случилось) была изготовлена коллективом Георгия Николаевича Бабакина на Машиностроительном заводе имени С.А.Лавочкина.

«Венера-4» достигла цели 18 октября. Спускаемый аппарат с набором научной аппаратуры благополучно отделился и впервые в истории космонавтики провел прямые измерения состава атмосферы Венеры при спуске в ней на парашюте. Спускаемый аппарат мог работать при температуре вплоть до +425°C и при давлении до 10 атмосфер, причем для увеличения шансов на успех он десантировался на ночную сторону планеты. Перед стартом он был подвергнут стерилизации с целью предотвращения переноса на Венеру земных микроорганизмов.

Сигнал прекратился внезапно через 95 минут после начала спуска, на 25-26 км ниже начальной точки, когда за бортом было +280°C и 15 атмосфер. Сначала всем казалось, что это и был момент посадки и что «Венере-4» удалось дойти до поверхности в рабочем состоянии. И лишь через несколько недель после сличения данных «Венеры-4» с измерениями с американской станции Mariner 5, которая прошла мимо планеты 19 октября, стало ясно: это ошибка. В действительности на высоте около 28 км аппрарат был раздавлен атмосферным давлением, оказавшимся намного больше предусмотренного при конструировании.

В следующее окно, 5 и 10 января 1969 года, в полет отправились две станции: «Венера-5» и «Венера-6». В первый раз оба пуска прошли удачно, и две АМС легли на курс к Венере. По своей конструкции они были аналогичны «Венере-4», за исключением спускаемого аппарата, который был рассчитан на работу при давлении до 25 атмосфер. По-хорошему, этого было мало, но на более серьезную модернизацию не хватало времени.

Обе станции достигли планеты и сбросили спускаемые аппараты: «Венера-5» достигла цели 16 мая 1969 года, а «Венера-6» — 17 мая. После раскрытия парашютов у спускаемых аппаратов включались научные приборы и начиналась передача научной информации на Землю. Весь спуск на парашютах занимал около 50 минут, после чего на высоте 18 километров при давлении около 27 атмосфер оба СА были раздавлены.

Для проведения измерений в нижних слоях атмосферы и на поверхности Венеры были необходимы спускаемые аппараты, способные выдерживать внешнее давление более 100 атм и иметь теплоизоляцию, обеспечивающую работу бортовой аппаратуры при температуре окружающей среды до +475°С.

Амс венера«Венера-7», запущенная 17 августа 1970 года (вторая станция, запущенная 22 августа, осталась на околоземной орбите и получила официальное именование «Космос-359»), разрабатывалась и строилась с учетом опыта полетов предыдущих АМС. Спускаемый аппарат (его разрез — слева) был сконструирован заново, и он должен был работать не менее 30 минут на поверхности при температуре до +540°С и давлении до 150 атмосфер. Теоретические значения, полученные для поверхности планеты были такими: 500°С и 100 атмосфер, так что СА был построен с запасом. На всякий пожарный случай.

Спустя 120 суток после старта, 15 декабря 1970 года, станция «Венера-7» достигла планеты. При входе в атмосферу произошло разделение орбитального и спускаемого аппаратов. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с. При этом максимальные перегрузки достигали 350 единиц. На высоте около 55 км от поверхности Венеры, при внешнем давлении порядка 0,7 атмосферы система автоматики осуществила ввод в действие парашюта.

15 декабря в 8 часов 34 минут 10 секунд спускаемый аппарат станции «Венера-7» впервые в мире совершил мягкую посадку на поверхность Венеры. В общей сложности он передавал на Землю информацию в течение 53 минут, в том числе около 20 минут с поверхности Венеры. Измеренная температура у поверхности Венеры составила 475°±20°С; она соответствовала давлению 90±15 атмосфер.

В следующее астрономическое окно в далекий путь вновь отправились две станции. «Венера-8» была запущена 27 марта 1972 года, а её копия — 31 марта. Второй пуск, по печальной венерианской «традиции», был неудачным. Первые три ступени ракеты-носителя отработали штатно, обеспечив выведение головного блока на опорную околоземную орбиту, однако на межпланетную траекторию станция не вышла вследствие аварии разгонного блока. Аппарат, получивший название «Космос-482», остался на околоземной орбите.

Автоматическая станция «Венера-8» по целям и задачам полета практически полностью повторяла станцию «Венера-7». По результатам полета предыдущей станции была скорректирована модель атмосферы планеты, что позволило проектировать новый спускаемый аппарат под реальные условия с небольшим запасом. Вместо расчетного давления 150 атмосфер было принято 105 атмосфер, а вместо 540° — 493°С. Снижение максимальных значений температуры и давления атмосферы Венеры позволило уменьшить толщину стенки приборного отсека СА, что дало возможность снизить вес спускаемого аппарата на 38,5 кг.

В одной из лабораторий 601-й кафедры стоит препарированная копия АМС «Венера-8». На её программе и конструкции мы остановимся подробнее. А в конце я кратко расскажу, как развивалась венерианская программа дальше.

(c) Russos, 2010

12 фотографий, общий вес 2,0 мегабайт

Венера-8
Амс венера

1. Спустя 117 суток после старта, 22 июля 1972 года, станция «Венера-8» достигла планеты. При входе в атмосферу Венеры от станции отделился спускаемый аппарат. В процессе аэродинамического торможения в атмосфере, при котором аппарат испытывал перегрузки до 335 g, его скорость снизилась с 11,6 км/с до 250 м/с, после чего на высоте ~55 км в действие была введена парашютная система. С раскрытием парашюта началась передача научной и служебной информации.
(c) Russos, 2010

2. После 55 минут плавного спуска на парашюте в атмосфере аппарат совершил посадку на освещенной стороне Венеры в 500 км от утреннего терминатора вблизи экватора, причем вертикальная скорость в момент касания составила 8,3 м/с. Прием радиосигнала и телеметрической информации продолжался еще в течение 50 минут после посадки. Все это время бортовые системы и научные приборы работали нормально, что позволило получить полную информацию не только об атмосфере Венеры, но и об условиях на ее поверхности.
Программа полета станции «Венера-8» была выполнена полностью.
(c) Russos, 2010

3. С целью определения освещенности поверхности планеты, необходимой для проведения на ней фотосъемки на спускаемых аппаратах следующего поколения, комплекс научной аппаратуры спускаемого аппарата был дополнен фотометром ИОВ 72. Помимо него на СА было установлено различное научное оборудование.
(c) Russos, 2010

4. Начинка АМС — сложная электронная схема, где многие операция были взаимосвязаны и автоматизированы. Все это было реализовано без каких-либо компьютеров с помощью программно-временного устройства.
(c) Russos, 2010

5. ПВУ — установленный на борту космического аппарата электронный прибор, осуществляющий выдачу команд управления бортовыми системами в заданные моменты времени. Программа выдачи команд (последовательность и временные интервалы между ними) может быть установлена заранее (например, при подготовке к полёту) или задаваться в полёте с Земли по командной радиолинии; в последнем случае необходимо устройство для запоминания вводимой программы. ПВУ позволяет осуществлять управление космическим аппаратом при отсутствии радиовидимости и в промежутках между сеансами радиосвязи с Землёй.
(c) Russos, 2010

6. Корректирующая Двигательная Установка для коррекции орбиты АМС и для торможения перед входом в атмосферу Венеры.
(c) Russos, 2010

7. Уникальная информация, переданная со спускаемого аппарата «Венеры-8», существенно расширила наши знания о планете Венера, в том числе об условиях на ее поверхности.
(c) Russos, 2010

8. А вот так вот «Венера-8» выглядит в лаборатории. Слева направо: спускаемый аппарат (целый), распотрошенный приборный отсек и двигательный отсек с КДУ. Сверху — большая антенна.
(c) Russos, 2010

9. Какое-то оборудование.
(c) Russos, 2010

10. И ещё провода, трубки и приборы.
(c) Russos, 2010

11. Спускаемый аппарат АМС семейства «Венера». Предположительно «Венера-7», но я очень сильно не уверен.
(c) Russos, 2010

12. Спускаемый аппарат «Венеры-8» по поверхности планеты.
(c) Russos, 2010

Установленный фотометр показал, что освещенность поверхности Венеры при угле Солнца 5,5° составляет 350±150 люкс, что свидетельствует о том, что поверхности планеты достигает лишь небольшая часть солнечного излучения. Если же Солнце находится в зените, то освещенность должна составить не менее 1000-3000 люкс, что вполне достаточно для получения фотоизображений. Поэтому следующие миссии к Венере уже имели задачу произвести фотосъемку на её поверхности.

«Венера-8» стала последней станцией первого поколения, рассчитанной на использование РН «Молния». Последующие аппараты проектировались уже под тяжелый «Протон». Из-за этого в астрономическое окно 1973 года запусков не было, а в июне 1975 года к Венере отправились два совершенно новых аппарата: «Венера-9» и −10</a>. Оба пуска прошли успешно, и в октябре аппараты достигли поверхности планеты, откуда впервые в мире передали фототелевизионные изображения — панорамы.

Изображение с «Венеры-9»
Амс венера

Изображение с «Венеры-10»
Амс венера

Советские исследования Венеры продолжались до 1985 года, когда посадку на ее поверхность осуществили спускаемые аппараты с АМС «Вега-1» и «Вега-2». Помимо спускаемых аппаратов были запущены аэростатные зонды, которые дрейфовали на высоте 50-60 километров. Каждый зонд проработал около 46 часов, пройдя за это время путь в 12 000 километров со средней скоростью 250 км/ч.

А в промежутке между «Венерой-8» и «Вегами» были запущены АМС с порядковыми номерами 11-16 (причем, аварийных пусков уже не было). Цветные панорамы поверхности впервые были получены на «Венерах» №№ 13 и 14; на них же с помощью бура были взяты и исследованы образцы грунта. На «Венере-13» также впервые была осуществлена запись звука на другой планете — это оказался гром. Две станции — «Венера-15» и −16</a> — провели успешную радиолокационную съемку поверхности Венеры с орбиты с более высоким качеством, чем до них американский Pioneer Venus Orbiter.

После 1985 года СССР и Россия не производили никаких запусков для исследований Венеры. Будут ли они в ближайшее время — неизвестно. Всего в СССР было осуществлено 30 запусков в сторону этой планеты, из которых успешными можно признать 15.

Ссылки по теме:
Кафедра № 601 МАИ — «Космические системы и ракетостроение»
Луна-9 — Жесткий путь к мягкой посадке

Ссылки для самостоятельного изучения:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Программа_Венера
http://galspace.spb.ru/index33.html
http://znaniya-sila.narod.ru/solarsis/venus/ven_051.htm
http://www.laspace.ru/rus/venera.php
http://mentallandscape.com/V_DigitalImages.htm

Огромное спасибо Амс венераbuchwurm за то, что мой корявый тест привел в нормальный вид и добавил интересные факты из венерианской эпопеи.

© Russos, 2010

Источник: russos.livejournal.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.