Автоматические межпланетные станции

Автоматические межпланетные станции (АМС) - разведчики Вселенной. Автоматы всегда предшествуют проникновению человека в космос. До первого полета человека в космическое пространство условия на орбите были изучены автоматическими спутниками. До первой экспедиции на Луну ее тщательно исследовали автоматические станции. Более того: автоматические межпланетные станции могут быть направлены к таким планетам, в такие области Солнечной системы, где физические условия слишком сложны, чтобы туда мог проникнуть человек по крайней мере в ближайшие десятилетия, а может быть и века.

Автоматические межпланетные станции - беспилотные космические летательные аппараты, предназначенные для полета к другим небесным телам с целью изучения Солнечной системы - межпланетного пространства, Луны, планет, Солнца, комети др. Часто на АМС устанавливаются приборы для астрономических исследований, регистрирующие космические лучи галактического происхождения, электромагнитное излучение в различных диапазонах спектра от небесных объектов, находящихся за пределами Солнечной системы.

К этой категории космических летательных аппаратов относятся автоматические лунные станции (АЛС), специально предназначенные для исследования Луны, и космические зонды для исследования межпланетной среды, магнитных полей, микрометеоритов, околосолнечной области (например, зонды "Гелиос").

АМС запускаются многоступенчатыми ракетами-носителями, которые, как правило, сначала выводят их на промежуточные околоземные орбиты, а затем сообщают им вторую космическую скорость и выводят их на межпланетные орбиты.

Всего до 1 января 1986 г. были запущены 94 АМС: 47 в СССР, 42 в США, 2 в США по совместному проекту с ФРГ, 2 в Японии, 1 в Куру (Французская Гвиана) Европейским космическим агентством. С помощью этих автоматических станций были проведены исследования Луны, межпланетного пространства, Солнца, планет Венера, Марс, Меркурий, Юпитер и Сатурн.

Исследования осуществлялись по различным схемам: в пролетном (облетном) варианте при пролете АМС на близком расстоянии от небесного тела, на основе измерений на участке максимального сближения (например, американские АМС "Маринер" и "Пионер", некоторые советские АМС "Марс"); в варианте спутника Луны или планеты (например, советская автоматическая лунная станция "Луна-10"); в варианте посадки на небесное тело (например, советские АЛС "Луна-9", "Луна-17", американские "Сервейер"). В последние годы чаще всего исследования велись по смешанным вариантам: АМС совершала облет небесного тела или выводилась на орбиту его искусственного спутника, от нее отделялся отсек или спускаемый аппарат, который совершал посадку на Луну или планету. По такой смешанной схеме велись исследования Венеры советскими АМС "Венера" и исследования Марса американскими АМС "Викинг".

АМС оснащались разнообразной научной аппаратурой. С ее помощью проведены исследования и сделаны открытия, коренным образом изменившие наши представления о Солнечной системе. Было обнаружено, что межпланетное пространство заполнено истекающим от Солнца в радиальном направлении со скоростями от 200 до 1000 км/с солнечным ветром, вместе с которым движется как бы "вмороженное" в него магнитное поле. Довольно подробно изучена Луна: сфотографирована поверхность, исследованы окололунное пространство, характеристики гравитационного поля, химический состав и физико-механические свойства лунного грунта. Три советские АЛС - "Луна-16", "Луна-20" и "Луна-24" - доставили на Землю образцы лунного грунта. Советские АМС серии "Венера" провели комплексные исследования атмосферы Венеры и ее поверхности, обнаружили необычайные условия на этой планете: плотную углекислую атмосферу, высокое давление (около 9 МПа) и температуру (около 500°С) на поверхности. Каждый запуск АМС к Венере становился новым шагом в этом направлении, расширял, углублял наши знания о природе этой планеты. Так, АМС "Венера-13" и "Вене-ра-14" в марте 1982 г. позволили решить три принципиально новые и важные задачи: определение микрофизических свойств частиц и структуры облаков; бурение поверхностного слоя, взятие проб грунта и прямое определение химического - состава горных пород Венеры; передачу на Землю цветных панорам поверхности планеты с круговым обзором. АМС "Венера-15" и "Венера-16" в октябре 1983 г. были выведены на орбиты искусственных спутников Венеры и передали на Землю уникальные изображения поверхности планеты, полученные с помощью радиолокаторов бокового обзора. На снимках высокого качества видны отдельные геологические образования, различные ландшафтные зоны, детали рельефа. Эти результаты по радиозондированию поверхности Венеры имеют фундаментальное значение для понимания геологической истории планет Солнечной системы. Интересные данные получены о Марсе, Юпитере, Меркурии, Сатурне и его кольцах. Важные эксперименты были выполнены при полете АМС "Вояджер-1" и "Вояд-жер-2" при пролете вблизи Юпитера и Сатурна.

По конструкции, составу служебной и научной аппаратуры АМС достаточно своеобразны. Поскольку они функционируют в условиях, где нет плотной среды, конструкторы придают им форму, определяемую только поставленными задачами. Правда, посадочные отсеки и спускаемые аппараты, предназначенные для снижения и работы в атмосфере Марса и особенно Венеры, имеют обтекаемую форму и защитные экраны.

Состав служебных систем АМС связан с условиями, в которых им приходится функционировать и вести измерения. Как правило, они оборудуются системами астроориентации, т. е. в качестве опорных ориентиров используются звезды. Электропитание обеспечивают солнечные батареи или радиоизотопные источники электроэнергии, если аппаратуре приходится функционировать на расстоянии 3-5 а. е. от Солнца, где плотность солнечной энергии мала. Поскольку АМС приходится передавать полезную информацию на Землю с огромных расстояний, они имеют крупные параболические антенны, диаметр которых достигает 2-3 м. АМС оборудуются также двигательными установками для коррекций траекторий на межпланетных участках полета, перехода на орбиту вокруг планеты и маневрирования в околопланетном пространстве.

Массы АМС самые различные: от десятков до тысяч килограммов. Например, АМС "Венера-10" имела массу 5033 кг.

Состав научной аппаратуры АМС определяется ее задачами. Если полет к какой-либо планете носит первый рекогносцировочный характер, то измерения стремятся провести по возможно более широкой программе с учетом того, что известно о планете из астрономических наблюдений. В дальнейшем ставится более узкая, конкретная задача. Так, например, для изучения атмосферы планеты состав приборов комплектуется, исходя из желания получить максимально полную информацию о составе атмосферных газов, структуре атмосферы, метеорологических условиях на планете.

На АМС устанавливаются телевизионные камеры для съемок планеты, магнитометры для регистрации магнитных полей, приборы для измерения заряженных частиц, датчики для регистрации микрометеоритов в межпланетном и околопланетном пространстве. Если стоит задача исследовать атмосферу небесного тела, то добавляются приборы для определения химического состава атмосферы, ее температуры, давления и плотности. Если АМС предстоит работать на поверхности планеты, она оборудуется аппаратурой для изучения химического состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а иногда (например, АМС "Викинг") специальными приборами для обнаружения признаков жизнедеятельности биологических организмов.

Автоматическая межпланетная станция 'Марс-3'

Автоматическая лунная станция 'Луна-9', доставившая на Землю образцы лунного грунта

Автоматическая лунная станция 'Луна-16', доставившая на Землю образцы лунного грунта

Автоматическая межпланетная станция 'Венера-10'

Принципиально новые задачи были поставлены перед АМС "Вега-1" и "Вега-2", запущенными 15 и 21 декабря 1984 г. с космодрома Байконур. Обе АМС аналогичны по конструкции и назначению и созданы в Советском Союзе. Научная программа полета станций предложена советскими учеными, научная аппаратура, установленная на них, разработана и изготовлена в рамках международного проекта "Венера - комета Галлея" и предназначена для исследований планеты Венера и кометы Галлея. В создании научной аппаратуры и оборудования АМС "Вега" принимали участие ученые и специалисты СССР, Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии. Научная программа полета состоит из двух основных этапов. На первом этапе АМС исследуют планету Венера, на втором - комету Галлея.

В июне 1985 г. АМС "Вега-1" и "Вега-2" успешно выполнили научные задачи первого этапа исследований. 9 июня 1985 г. от станции "Вега-1" отделился спускаемый аппарат, который 11 июня при входе в атмосферу Венеры разделился на посадочный аппарат и аэростатный зонд. Оболочка аэростатного зонда (диаметр 3,4 м) после его отделения была наполнена гелием, и зонд в течение 46 часов совершал дрейф в атмосфере на высоте около 50 км. К оболочке зонда была подвешена гондола с передающим радиокомплексом и научной аппаратурой, предназначенной для измерений параметров атмосферы и облачного слоя Венеры. Уникальный эксперимент по аэростатному зондированию атмосферы Венеры проводился впервые в мировой практике. Посадочный аппарат совершил мягкую посадку на поверхность планеты, где выполнил комплекс научных исследований.

Автоматическая межпланетная станция 'Вега'

В создании научной аппаратуры посадочного аппарата и аэростатного зонда вместе с советскими учеными принимали участие специалисты Франции.

13 июня 1985 г. к Венере подлетела АМС "Вега-2". От нее также отделился спускаемый аппарат, который разделился на аэростатный зонд и посадочный аппарат. Аэростатный зонд снизился на парашюте и дрейфовал в атмосфере планеты на высоте 54 км, проводя регулярные измерения метеорологических параметров.

Посадочный аппарат совершил мягкую посадку на ночную сторону Венеры. С помощью установленного на нем грунтозаборного устройства на поверхности планеты проведено бурение поверхностного слоя грунта, взятие проб и их анализ с целью определения элементного состава пород в новом районе планеты.

После отделения спускаемых аппаратов АМС "Вега-1" и "Вега-2" прошли на расстоянии, соответственно, 39 тыс. км и 24,5 тыс. км от поверхности Венеры и продолжили полет к комете Галлея, встреча с которой должна состояться в первой половине марта 1986 г.

Встреча двух АМС с кометой Галлея даст возможность впервые в истории космонавтики провести непосредственные комплексные исследования этой кометы с пролетной траектории. Станции с интервалом в несколько дней должны пройти на расстоянии около 10 тыс. км от ядра кометы, при этом они пересекут ее атмосферу (кому). Планируется изучение ядра кометы оптическими приборами (телевизионными камерами и спектрометрами), изучение характеристик и химического состава пылевых частиц, покидающих ядро кометы, и измерения заряженных частиц, нейтрального газа и магнитных и электрических полей в атмосфере кометы. Масса научной аппаратуры для исследования кометы Галлея - 253 кг.

Для исследования кометы Галлея запущены также 2 японских АМС (MS-5T в январе 1985 г. и "Планета-А" - в августе 1985 г.) и АМС "Джотто" (в июле 1985 г.), созданная западно-европейскими учеными. Научные программы всех АМС взаимно дополняют друг друга.