08.11.2007

40 лет со дня полета первой станции на Венеру

В этом году исполнилось 40 лет со дня знаменательного полета "Венеры-4" - первой в мире автоматической станции, пославшей на Землю сигналы с другой планеты. С этого времени начался новый этап в исследованиях ближайшей к нам соседки в Солнечной системе - Венеры, ее изучение с помощью космических аппаратов.

За "Венерой-4" последовали "Венера-6" (1969 г.), "Венера-7" (1970 г.), "Венера-8" (1972 г.). Выполненные ими исследования позволили установить главные параметры атмосферы планеты. Стало очевидным, что, несмотря на, казалось бы, сходство Земли и Венеры по основным планетным характеристикам - массе, размерам, получаемому от Солнца теплу, венерианская атмосфера совсем не похожа на земную.

Первые открытия

В атмосферах планет все взаимосвязано. Например, химический состав нижних слоев зависит от того, какие газы могут "убегать" в межпланетное пространство из верхней атмосферы. Плотность и химический состав частиц в облаках - от присутствия в атмосфере газовых составляющих, способных конденсироваться. Таких составляющих может быть очень мало - сотые и тысячные доли процента, но и этого достаточно для образования частиц.

Малые составляющие способны повысить температуру атмосферы на сотни градусов, если они сильно поглощают излучение в инфракрасной области. Скорость и направление ветра зависят от разных температур в различных областях планеты. Однако эти разницы, в свою очередь, сглаживаются атмосферными движениями. Понять, как устроена и "работает" конкретная атмосферная "машина", можно только на основании комплексных исследований. Поэтому возможности первых автоматических станций "Венера" вскоре перестали удовлетворять требованиям ученых: не хватало места и полезной массы для размещения сложных научных приборов и слишком мало передавалось информации по каналам связи.

С 1975 г. стали запускаться станции второго поколения (начиная с "Венеры-9") с посадкой спускаемых аппаратов на поверхность планеты и работой там в течение достаточно продолжительного времени. После отделения спускаемых аппаратов исследования продолжались с орбиты искусственных спутников планеты и с пролетных траекторий. "Венера-15" и "Венера-16" выполнили с близкого расстояния радиолокационную съемку поверхности планеты.

Забытая планета

Самая сложная задача в исследованиях Венеры выпала на долю автоматических станций "Вега-1" и "Вега-2". Прежде чем отправиться на встречу с кометой Галлея, они взяли курс на Венеру. Спускаемые аппараты станций состояли из двух частей: "классического" посадочного аппарата и аэростатного зонда - совершенно нового средства планетных исследований. В отличие от посадочных аппаратов, дающих вертикальный профиль (разрез) метеорологических характеристик атмосферы, аэростатный зонд, плывущий на той или иной высоте, перемещаясь со скоростью ветра, позволял получить горизонтальный профиль и одновременно изучить атмосферную динамику. Выяснилось, что вся Венера охвачена мощной зональной, т.е. направленной вдоль широты, циркуляцией. На высотах 60-70 км скорость ветра составляет порядка 100 м/с. По мере приближения к поверхности планеты она уменьшается и ниже 10 км становится около 1 м/с.

Такая интенсивная циркуляция на медленно вращающейся планете - явление трудно объяснимое, как и многие другие открытия, сделанные на Венере с помощью космических аппаратов. Единственным реальным способом найти ответы на возникшие вопросы было дальнейшее накопление информации, проведение более тонких экспериментов. Однако как отечественная, так и мировая космическая наука решили обратить свои взоры на Марс. Европейская станция "Венера-Экспресс" стала первым в последние два десятилетия космическим аппаратом, предназначенным для исследований Венеры.

Российские ученые были привлечены к проекту на самых ранних стадиях его подготовки, внесли значительный вклад в разработку научной программы и аппаратуры и стали полноправными участниками миссии. Возврат к "забытой планете" с использованием современного космического аппарата, оснащенного мощным комплексом научной аппаратуры, позволил провести глобальный обзор физических и химических процессов в атмосфере, существенно уточнить результаты первого этапа изучения нашей соседки космическими средствами, дополнить их новыми данными.

В частности, если на Марсе вода обнаружена в виде подповерхностного льда, то на Венере она, вероятно, улетучилась в межпланетное пространство. Об этом свидетельствуют полученные с "Венеры-Экспресс" данные о содержании дейтерия и водорода в верхней атмосфере планеты, превышающем в 150 раз аналогичный показатель для атмосферы Земли. Однако ограниченность методов дистанционного зондирования, т.е. с орбиты искусственного спутника планеты, не позволило этой миссии закрыть все неясности в понимании природы Венеры. Так, малоисследованной осталась проблема минералогии поверхности и ее взаимодействия с атмосферой, геологической эволюции и особенно внутреннего строения. Решение этих и других задач требует контактных исследований в атмосфере и на поверхности, и важно, чтобы они были длительными.

Прицел на будущее

В Федеральную космическую программу на 2006-2015 гг. включен проект "Венера-Д" (Венера Долгоживущая) с началом научно-исследовательских работ в 2007 г. и запуском станции в период 2016-2018 гг. Научная аппаратура десантируемого на поверхность планеты модуля должна будет сохранять работоспособность в условиях высоких температур (около 735 К) и давления (порядка 90 атм.) в течение примерно месяца. Для сравнения, посадочные аппараты предыдущих венерианских станций "жили" на поверхности Венеры не более полутора часов.

Рассматривается возможность совместить российскую миссию "Венера-Д" с европейской программой планетных исследований. Один из обсуждаемых вариантов предусматривает запуск космического аппарата с космодрома Куру ракетой-носителем "Союз-2" с разгонным блоком "Фрегат". В состав межпланетной станции войдут: европейский орбитальный модуль, созданный на базе "Венеры-Экспресс", российский посадочный аппарат новой, оригинальной конструкции; европейский аэростат для исследований в атмосфере планеты и, возможно, со сбрасываемыми в разных ее районах небольшими зондами с исследовательской аппаратурой.

Поскольку миссия станет совместной, во всех сегментах предусмотрен обмен посадочными местами для научной аппаратуры. Европейские приборы могут быть установлены на российском спускаемом аппарате, а российские - на европейском орбитальном модуле и в гондоле аэростата. Также возможно участие в миссии небольшого японского аэростата, который в отличие от европейского высотного, будет работать в 35 км от поверхности. Сочетание измерений на разных уровнях даст много дополнительной информации.

Андрей КИСЛЯКОВ

Источники:

1. 'Золотой Рог', №78 2007 г.