К ПЛАНЕТАМ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Методы небесной механики, поставившей себе на службу быстродействующие электронные машины, позволяют теоретически рассчитать траекторию полета к любой планете Солнечной системы едва ли не на любой момент времени. Однако далеко не в любой момент времени полеты осуществимы по инженерным соображениям.

Планируя космические полеты, приходится то и дело примирять зачастую в высшей степени противоречивые требования. Во глазе угла при планировании полетов стоят энергетические возможности вывода космического аппарата на траекторию.

Энергетически выгодно, чтобы от аппарата в конце разгона требовалась по возможности меньшая скорость,- тогда с помощью той же ракеты-носителя удалось бы вывести на траекторию больший полезный груз. Однако, с другой стороны, очевидно, что полет не должен быть чересчур затяжным. Чем скорее космический аппарат достигнет цели, тем больше вероятность успеха его миссии. Но с этой точки зрения скорость аппарата в конце разгона должна быть побольше,

Желательно, чтобы удаление аппарата от Земли к моменту встречи с планетой было минимальным,- это может значительно упростить выдачу на борт радиокоманд и прием на Земле передаваемых аппаратом сообщений. Однако вовсе не желательно, чтобы в тот же период времени аппарат наблюдался с Земли возле Солнца,- это привело бы к большим дополнительным радиопомехам. И уж совсем недопустимо, чтобы аппарат во время сеанса связи оказался заслоненным от Земли диском планеты.

Никакой запуск космического аппарата не может быть абсолютно точным. Он сопряжен с неизбежными случайными ошибками в наборе скорости и в задании направления движения. Хотелось бы в связи с этим, чтобы траектория была по возможности менее «капризна», менее чувствительна к погрешностям во время разгона.

На все указанные ограничения накладываются еще очень жесткие требования, связанные с астрономической навигацией в ходе полета.

Схема полета советской межпланетной автоматическрй станции 'Венера-4' от Земли к Венере. Слева вверху - общий вид станции 'Венера-4'

Схема полета советской межпланетной автоматической станции «Венера-4» от Земли к Венере. Слева вверху - общий вид станции «Венера-4».

В свете всех этих противоречивых требований поневоле встает вопрос о «золотой середине», или, как говорят конструкторы, об «оптимальном решении».

Планета Венера совершает один оборот вокруг Солнца за 224,70 земных суток. Для наблюдателя на Земле, вместе с которой он также непрерывно кружится вокруг Солнца, цикл смены видимого на небе положения Венеры относительно Солнца занимает 583,92 суток, или, грубо говоря, 20 месяцев. С тем же периодом - астрономы называют его синодическим - повторяются и «окна», когда целесообразно осуществлять старт к Венере. Моменты времени, удобные для стартов к другим планетам, также повторяются в соответствии с их синодическими периодами. Синодический период Марса составляет около 26 месяцев (2 года 1 месяц 20-даей).

Вот перечень «окон», во время которых возможны старты космических аппаратов в оптимальных условиях:

к Венере
1961, январь-февраль («Венера-1»)
1962, август («Маринер-2»)
1964, март-апрель
1965, октябрь-ноябрь («Вене-ра-2» и «Венера-3»)
1967, май-июнь («Венера-4» и «Маринер-5»)
1969, январь («Венера-5» и «Венера-6)
1970, август («Венера-7»)
1972, март-апрель («Венера-8»)
1973, октябрь-ноябрь 
1975, май-июнь
1977, январь
1978, август 
1980, март-апрель 

к Марсу
1960, сентябрь-октябрь, 
1962, октябрь-ноябрь («Марс-1») 
1964, ноябрь-декабрь («Маринер-4» и «Зонд-2») 
1966, декабрь, 1967, январь
1969, февраль-март («Маринер-6» и «Маринер-7»)
1971, май («Марс-2», «Марс-3», «Маринер-9») 
1973, июль-август 
1975, август-сентябрь 
1977, сентябрь-октябрь 
1979, октябрь-ноябрь.

Разумеется, что «окна» имеют известную «ширину», так что реальный полет может быть осуществлен несколько раньше или позже теоретически предвычисленного срока.

Время, необходимое для полетов к Венере и Марсу, тоже можно оценить заранее. Полет до Венеры занимает около 120 - 150 суток, время полета к Марсу может колебаться от 237 до 281 суток.

До того времени, когда пишется эта книга, к Венере ушло в общей сложности 10 космических станций. Первый в мире запуск в сторону этой планеты был предпринят 12 февраля

1961 г. - стартовала советская «Венера-1». Следующая возможность - лето 1962 г. - использовалась американскими учеными: к Венере направился «Маринер-2». «Окно» весной 1964 г. не было использовано для запусков, а в ноябре 1965 г. отправились в путь советские космические посланцы «Венера-2» и «Венера-3». С разрывом в два дня стартовали в середине июня 1967 г. советская «Венера-4» и американский «Маринер-5».

Советская межпланетная станция «Венера-4» находилась в полете 128 суток. Преодолев силу земного притяжения и пройдя по гелиоцентрической орбите путь в 350 млн. км, она 18 октября 1967 г. доставила к Венере сферический контейнер весом 383 кг, который на парашюте плавно спускался в атмосфере этой загадочнейшей из планет.

Уникальным результатом этого запуска было непосредственное определение ряда важных параметров атмосферы Венеры. Спускаясь на парашюте, автоматическая станция в течение 94 минут передавала данные о состоянии атмосферы на участке с перепадом высот в 28 км. При этом давление за бортом станции возрастало от 1 до 20 ат, а температура повышалась с +25° до+270° С.

Но самыми интересными среди научных задач, решавшихся на «Венере-4», были эксперименты по определению химического состава атмосферы. Они выполнялись с помощью так называемых газоанализаторов. Патроны-газоанализаторы представляют собой металлические сосуды, в которых после введения пробы венерианского «воздуха» может идти какая-либо характерная химическая реакция, указывающая на наличие углекислого газа, кислорода, азота, воды или других веществ.

В результате этих экспериментов было установлено, что атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа. Кислород, водяные пары и азот содержатся в ней в очень незначительных количествах.

Разница между знаниями о Венере до и после полета «Вене-ры-4» была огромна. Раньше они отличались исключительной неопределенностью. Радиоастрономы, например, давно утверждали, что температура поверхности Венеры очень высока. Однако против этого утверждения приводились серьезные возражения; результаты радиоастрономических наблюдений интерпретировались иногда как следствие существования ионосферного слоя или же тихих электрических разрядов в атмосфере, а вовсе не как результат действительно высокой температуры поверхности.

Если говорить об атмосфере Венеры, то разные наблюдения приводили к очень противоречивым результатам. Так, давления назывались и очень большие, и вполне умеренные; большинство же исследователей склонялось, пожалуй, к оценкам давления порядка 5 ат у поверхности.

Благодаря замечательной победе советской науки ученые наконец-то встали на твердую почву фактов, достоверных экспериментальных данных.

Станции «Венера-5» и «Венера-6» провели одновременное глубокое зондирование атмосферы Венеры сразу в двух районах, отстоящих один от другого на несколько сот километров. Они вели передачи в процессе спуска на участках в 36-38 км при перепаде давлений от 0,5 до 27 ат,

Полет сразу двух станций позволил уточнить данные о составе атмосферы Венеры. Концентрация углекислого газа в ней по данным с этих станций составляет 95±2%. Содержание азота вместе с инертными газами составляет 2 - 5%, а количество кислорода оказалось не превышающим 0,4%.

Первая мягкая посадка на Марс спускаемого аппарата советской межпланетной автоматической станции «Марс-3». Спускаемый аппарат был отделен от межпланетной станции, после чего произошло включение тормозного двигателя спускаемого аппарата для перевода его на траекторию встречи с планетой. При входе в марсианскую атмосферу спускаемый аппарат сначала аэродинамически тормозился, а потом - после сбрасывания тормозного конуса - продолжал спуск на парашюте. На заключительном этапе посадки парашют отстреливался и включался двигатель мягкой посадки. Опустившийся на поверхность Марса аппарат автоматически занимал рабочее положение

В соответствии с рассчитанными на основании этих данных моделями атмосферы Венеры температура ее поверхности должна составлять 420 - 500° С, а среднее давление атмосферы у поверхности достигать 100 - 110 ат.

Дальнейшее изучение атмосферы Венеры продолжалось с помощью спускаемых аппаратов станций «Венера-7» в декабре 1970 г. и «Венера-8» в июле 1972 г.

На американских космических аппаратах серии «Маринер» выполнялось фотографирование марсианской поверхности. Уже снимки «Маринера-4» развенчали теорию сплошных, отчетливо наблюдаемых «каналов». Не оказалось их и на гораздо более подробных снимках с «Маринера-6» и «Маринера-7». Снимки Марса, сделанные с космического аппарата «Маринер-9», показали большое разнообразие структур марсианской поверхности: протяженные, изломанной формы борозды, напоминающие земные овраги, кратеры, вулканические формы рельефа и многое другое. Были сфотографированы также спутники Марса Фобос и Деймос.

Космические аппараты сфотографировали высокие облака в атмосфере Марса и одну из белых полЯрных шапок. Полярные шапки содержат, по-видимому, очень мало «настоящего», водяного льда, а состоят преимущественно из твердой углекислоты - того самого сухого льда, которым так широко пользуются у нас продавцы мороженого.

2 декабря 1971 г. впервые в истории космонавтики спускаемый аппарат автоматической станции «Марс-3» произвел мягкую посадку на поверхность Марса. Станции «Марс-2» и «Марс-3» стали искусственными спутниками Марса.

Ученые, разумеется, планируют полеты не только к Венере и Марсу, но и к другим планетам Солнечной системы. Особенно заманчивой кажется идея воспользоваться для этой цели силой притяжения ближайших планет: например, послать космический аппарат мимо Марса, но с таким расчетом, чтобы сила притяжения Марса изменила его траекторию и вытолкнула космический аппарат дальше по направлению к Юпитеру.