Современная эпоха — время величайших достижений естествознания и техники — характеризуется все возрастающей ролью космических исследований, открывающих новые возможности для более глубокого познания природы.

Исследование околоземного пространства сочетается с изучением дальнего космоса, полеты человека — с запусками автоматических станций к планетам Солнечной системы и к Луне.

Мы стали свидетелями того, как сбываются пророческие слова Константина Эдуардовича Циолковского: «Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

Человек все настойчивей проникает в космос, изучает его и ставит на службу своим интересам.

Запуски искусственных спутников позволили понять, какое огромное влияние на атмосферу и ионосферу Земли оказывает припланетное космическое пространство и какие процессы развиваются в нем.

Спутники метеорологической системы «Метеор» обеспечивают систематическую передачу данных о процессах, происходящих в атмосфере, и тем самым позволяют своевременно предупреждать корабли, самолеты и население угрожаемых районов о надвигающихся штормах, тайфунах и других стихийных бедствиях. Они позволяют более точно предсказывать состояние погоды в различных районах нашей планеты, что имеет огромное экономическое значение для всех стран.

Прочно вошли в быт миллионов людей, находящихся в самых удаленных уголках нашей страны, передачи Центрального телевидения и видеотелефонная связь через спутник «Молния-1» с использованием наземной сети приемных станций «Орбита».

Большую программу космических исследований с помощью пилотируемых космических кораблей «Союз» и «Аполлон» и орбитальных станций «Салют» и «Скайлэб» осуществляют Советский Союз и США.

Систематические исследования космоса ведут советские автоматические станции.

Полетами советских автоматических станций «Луна-9» и «Луна-10» впервые были решены задачи мягкой посадки на Луну и создания искусственного спутника Луны.

Межпланетные автоматические станции «Зонд-5», «Зонд-6», «Зонд-7» и «Зонд-8» впервые были возвращены на Землю из дальнего космического полета с результатами научных измерений на борту.

Успешно продолжается исследование Луны и Марса советскими автоматическими станциями. В сентябре 1970 года автоматическая станция «Луна-16» доставила на Землю лунный грунт, взятый в в районе Моря Изобилия, в ноябре 1970 года «Луноход-1», доставленный на Луну станцией «Лу-на-17», проложил первую колею на лунной поверхности в районе Моря Дождей и в течение 10,5 месяцев проводил научные исследования по десятикилометровой трассе. В сентябре 1971 года на окололунную орбиту была выведена автоматическая станция «Луна-19», которая более года проводила исследования Луны. В феврале 1972 года автоматическая станция «Луна-20» доставила на Землю лунный грунт из материкового района Луны. С 16 января по 17 апреля 1973 года в переходной зоне море — материк Моря Ясности, преодолев 37 километров лунного бездорожья, произвел уникальные исследования «Луноход-2», доставленный на поверхность Селены автоматической станцией «Луна-21».

27 ноября и 2 декабря 1971 года после шестимесячного космического полета на орбиту спутников Марса были выведены станции «Марс-2» и «Марс-3», и спускаемый аппарат станции «Марс-3» впервые совершил посадку на поверхность этой планеты. Автоматические станции «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7» в феврале-марте 1973 года, завершив программу исследований, передали на Землю новые уникальные данные об этой планете.

Впервые были проведены прямые исследования в атмосфере планеты при снижении спускаемого аппарата.

Советские ученые продолжают систематические исследования Венеры с помощью космических аппаратов, начатые автоматической станцией «Венера-4» в 1967 году.

Успешно был завершен еще один важный космический эксперимент. Автоматическая межпланетная станция «Венера-8», стартовавшая 27 марта 1972 года, достигла планеты Венера. 22 июля спускаемый аппарат станции «Венера-8» после аэродинамического торможения в верхних слоях атмосферы совершил плавный спуск на парашюте и мягкую посадку на освещенной части поверхности Венеры.

На поверхность планеты были доставлены вымпелы с барельефом основателя Советского государства Владимира Ильича Ленина и Гербом Союза Советских Социалистических Республик.

Впервые в истории космонавтики проведены научные исследования поверхности Венеры и определены параметры атмосферы планеты на ее освещенной стороне.

Добыты новые научные данные о свойствах поверхности и атмосферы Венеры. Сделан еще один шаг в познании Вселенной.

5 февраля 1974 года на пути к Меркурию американский космический аппарат «Маринер-10», пролетая около Венеры на расстоянии около 6000 километров, провел научные исследования и фотографирование облачного слоя планеты.

Программа исследования планет Солнечной системы автоматическими станциями продолжается.

Задача настоящей книги — рассказать о советской программе изучения планеты Венера с помощью автоматических станций.

На небосклоне Венера в своем таинственном, манящем блеске появляется перед земным наблюдателем то вечером на западе, то утром на востоке, но никогда ночью, поэтому в древности люди считали, что это две звезды: вечерняя — Веспер и утренняя — Люцифер. Однако уже древнегреческий ученый Пифагор знал, что в действительности это одна звезда. Она получила имя Венус (Венеры) — одной из богинь римской мифологии — богини красоты. Славяне за яркость и удивительный блеск ласково называли ее Вечерницей.

Для обозначения Солнца, Луны и планет астрономы употребляют знаки весьма древнего происхождения. Знаком Венеры служит изображение ручного зеркала — эмблема женственности и красоты.

Проводя оптические наблюдения за Венерой, ученые установили, что она движется вокруг Солнца почти по круговой орбите на среднем расстоянии от него в 108,2 миллиона километров; свой полный оборот вокруг Солнца она совершает за 224 дня 16 часов 49 минут, при этом средняя скорость движения по орбите составляет 35 километров в секунду. Видимый радиус планеты был оценен примерно в 6100 километров. Зная эти величины, а также возмущения, оказываемые Венерой на движение других небесных тел, ученые рассчитали ее массу — 0,8136 от массы Земли и среднюю плотность вещества Венеры — 5,12 грамма в одном кубическом сантиметре.

Венера — самая близкая к нам планета. В своем движении по орбите она периодически занимает относительно Солнца и Земли два диаметрально противоположных положения, получивших названия нижнего соединения, когда Венера находится между Солнцем и Землей, и верхнего соединения, когда Солнце находится между Землей и Венерой. При этом минимальное расстояние между Венерой и Землей составляет около 42 миллионов километров (нижнее соединение) и максимальное — 258 миллионов километров (верхнее соединение).

Период между двумя нижними соединениями — называемый синодическим — равен 584 суткам. Объясняется это тем, что за сутки Венера проходит 1/225 часть своей орбиты, а Земля 1/365. Следовательно, в своем движении по орбите за сутки Венера опережает Землю на 1/584 часть окружности.

Вид Венеры в телескоп при разных фазах (западная элонгация)

Взаимное положение Земли, Венеры и Солнца в нижнем соединении, когда они располагаются на одной прямой, именуется явлением прохождения Венеры через диск Солнца. Эту картину можно наблюдать даже невооруженным глазом. Однако свидетелем этого явления может стать далеко не каждый, так как периодичность прохождения Венеры составляет 8; 105,5; 8 и 121,5 лет. В прошлом столетии это явление наблюдалось 9 декабря 1874 года и 8 декабря 1882 года. И только 8 июня 2004 года и 6 июня 2012 года оно повторится вновь.

В 1610 году Галилео Галилей, наблюдая Венеру в подзорную, трубу, впервые обнаружил и описал последовательное изменение ее фаз, аналогичное Луне. Он не был сначала уверен в правильности своего наблюдения и не решался сообщить о нем открыто. Поэтому сведения об этом открытии Галилей зашифровал в латинскую фразу-анаграмму и лишь впоследствии, окончательно убедившись в верности своего предположения, расшифровал ее, переставив в ней буквы: «Мать любви подражает видам Цинтии». Мать любви — богиня Венера, а Цинтия — одно из древних названий Луны.

В нижнем соединении, когда Венера находится на самом близком расстоянии от Земли, она всегда обращена к нам неосвещенной стороной, и поэтому наиболее крупная ее фаза нам совершенно не видна. Отходя от этого положения «нововенерия», планета принимает вид серпа, диаметр которого тем меньше, чем серп шире. Полный диск Венеры виден под углом к Солнцу 10 градусов, наибольший серп — под углом 64 градуса.

В 1761 году первый русский академик Михаил Васильевич Ломоносов, наблюдая Венеру в момент ее прохождения по солнечному диску, установил, что в начале прохождения, когда Венера только небольшой частью нашла на Солнце, вокруг остального диска планеты, со стороны темного фона, вспыхивает яркий ободок. При дальнейшем движении, когда Венера полностью вошла на диск Солнца и сместилась к противоположному краю на 1/10 своего диаметра, на краю Солнца наблюдается «пупырь», который вначале увеличивается, а затем исчезает вместе с небольшим сегментом диска планеты. Аналогичные явления наблюдал Ломоносов и при схождении Венеры с Солнца.

Кроме того, Ломоносов отмечал, что в момент внешнего и внутреннего «касания» Венеры и Солнца край Солнца становился неясным и оба диска как бы сливались.

Впервые эти явления Ломоносов объяснил наличием у Венеры мощной атмосферы, а точнее явлением рефракции, возникающим при прохождении солнечных лучей через плотную атмосферу Венеры.

О своих наблюдениях в труде «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санктпетербургской императорской Академии наук майя 26 дня 1761 года» Ломоносов писал: «...когда ее (Венеры) передний край стал приближаться к солнечному краю и был около десятой доли венерианского диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила... Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края...» И далее: «По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земнаго».

Прохождение Венеры по солнечному диску (по рисункам М. В. Ломоносова)

Свое открытие Ломоносов подтвердил рисунками, сделанными им во время наблюдения прохождения Венеры, и схемой хода солнечных лучей сквозь атмосферу Венеры. Рассмотрим эту схему. LO — луч, идущий от Солнца к наблюдателю в случае отсутствия атмосферы. LdhO — луч, идущий от Солнца к наблюдателю при наличии атмосферы у Венеры. Этот луч будет иметь двойное преломление в точках d и h на границе атмосферы. При этом условно считаем, что в этих точках плотность среды резко меняется.

В результате этого наблюдатель будет видеть точку L на продолжении луча OhR.

Следовательно, край Солнца будет казаться наблюдателю смещенным (образование «пупыря»).

Значительно чаще, чем прохождение Венеры по солнечному диску, наблюдаются явления покрытия Венерой звезд. Этому явлению, позволяющему продолжить исследования Венеры, посвятили свои работы многие астрономы.

Наблюдая покрытие Венерой звезд Регула, звезд созвездия Близнецов и др., ученые отмечали, что звезды появлялись из-за диска Венеры не мгновенно, как это бывает при покрытии этих звезд Луной.

Вначале возникало едва заметное свечение, затем от темного края планеты отделялась не очень яркая звездочка, но через 1,5-2 секунды яркость звезды достигла почти максимума, и затем, по мере удаления от поверхности Венеры, яркость продолжала возрастать.

Это явление они объясняли так же, как и Ломоносов, наличием атмосферы у Венеры, которая, по их расчетам, должна иметь толщину от 80 до 110 километров.

Атмосфера Венеры оказалась столь «знатною», что даже нынешние мощные оптические телескопы не в силах заглянуть за ее плотную облачную завесу, которая скрывает от нас ее облик. Вот почему долгое время оставались неизвестными скорость вращения Венеры вокруг своей оси, температура и агрегатное состояние ее поверхности — каменистая твердь, водная гладь или расплавленная лава? Не могли ученые уверенно ответить и на вопрос, каков рельеф планеты.

Визуально или путем фотографирования удалось заметить на диске Венеры лишь неясные темные или светлые пятна. Они имеют изменчивую форму и наблюдаются в течение нескольких дней или недель. Некоторые из них нестойкие и через двое-трое суток после появления исчезают с яркого фона планеты. Но встречаются и довольно устойчивые пятна больших размеров.

С развитием науки и техники появились новые методы исследований планет Солнечной системы: методы спектрографии, радиоастрономии, радиолокации.

Спектрометрические исследования и радионаблюдения по-существу положили начало новому этапу в изучении Венеры, ибо только с их помощью удалось получить новые данные о Венере, надежно скрытой от наблюдателей плотной атмосферой.

В своем развитии оптическая астрономия прошла путь от подзорной трубы Галилея до современных сложнейших оптических устройств — рефракторов, рефлекторов и зеркально-линзовых систем.

Рефрактор — телескоп, в котором изображение небесных светил создается вследствие преломления световых лучей в линзовом объективе и рассматривается через окуляр, фотографируется либо исследуется с помощью спектрографа, фотометра и т. п.

Разрешающая способность телескопа тем больше, чем больше диаметр объектива. Но одновременно с увеличением диаметра возрастает и толщина линз, составляющих объектив телескопа, а следовательно, возрастает поглощение света в линзах.

В связи с этим объективы с диаметром больше одного метра практически разрешающую способность рефракторов не увеличивают. Кроме того, рефракторы обладают существенными недостатками: хроматической оберацией — окрашиванием изображения и сферической оберацией — рассеиванием света на краях линзы. По этим причинам более широкое распространение в настоящее время получили рефлекторы.

Рефлектор — отражательный телескоп. Его основными частями являются вогнутое зеркало (главное зеркало) и окуляр.

Размеры главных зеркал рефлекторов значительно превосходят диаметры объективов рефракторов, в связи с этим разрешающая способность рефлекторов выше.

В настоящее время действует рефлектор обсерватории Маунт-Паломар США, диаметр главного зеркала которого равен 508 сантиметрам.

В последние годы разработаны и созданы новые средства оптических астрономических наблюдений — телевизионные и электронные телескопы.

Названия телескопов — телевизионный и электронный — не совсем правильны. Системы этих типов употребляются не самостоятельно, а в комбинации с оптическими телескопами. Следовательно, эти системы являются скорее комплексными приемниками (детекторами) излучения, а не самостоятельными телескопами.

Телевизионный и электронный телескопы представляют собой рефрактор или рефлектор, в фокусе которого устанавливается передающая телевизионная трубка (в телевизионном телескопе) или электронно-оптический преобразователь (в электронном телескопе), переводящие инфракрасное изображение объекта в видимое, или же просто электронный усилитель изображения.

Оптические наблюдения, проводимые обсерваториями, находятся в прямой зависимости от состояния атмосферы. Облачность, дождь, снег, туман, высокая турбулентность атмосферы, запыленность воздуха, резкие перепады температур — все это затрудняет проведение исследований. Поэтому в настоящее время, как правило, стремятся разместить обсерватории высоко в горах или в районах с сухим климатом и большим количеством ясных ночей в году.

В последнее время астрономы подняли на самолетах и воздушных шарах астрономические приборы в верхние слои атмосферы, а используя ракеты и космические аппараты, они послали агрономические инструменты за пределы атмосферы. В результате наблюдений, проведенных с применением новой техники, удалось значительно расширить наши астрономические познания, используя для наблюдений диапазоны волн, не доступные для исследований в земных условиях.

С помощью ракетных зондов были проведены исследования ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Для регистрации этих излучений было применено малогабаритное и малоинерционное оборудование.

Для исследования инфракрасной полости спектра более пригодными оказались воздушные шары. Они, во-первых, позволяют поднимать сравнительно большие телескопы и спектрометры на высоту более 25 километров, оставляя при этом внизу 99,9 процентов всех водяных паров, резко уменьшающих прозрачность земной атмосферы для инфракрасного излучения. Во-вторых, скорость воздушных потоков на больших высотах мала, и это позволяет в течение длительного времени проводить наблюдения с почти неподвижного воздушного шара, что необходимо для регистрации излучения больших длин волн.

С помощью телескопов, оснащенных спектрометрами и фурье-спектрометрами, поднятых на воздушных шарах в верхние слои атмосферы Земли, проводятся высокоточные эксперименты по спектроскопии Венеры и других небесных светил.

В 1932 году в верхней атмосфере Венеры над облачным слоем был обнаружен углекислый газ CO₂. Многие ученые считали, что его концентрация — не более 5-10 процентов, а основной составляющей атмосферы планеты, по аналогии с земной атмосферой, является азот. Но обнаружить азот не удавалось. Позднее, в 60-х годах было установлено наличие хлористого и фтористого водорода НСl и HF, угарного газа СО, кислорода O₂, водяных паров и некоторых других соединений. Присутствие в атмосфере Венеры хлористого и фтористого водорода, угарного газа и других может указывать на наличие активной вулканической деятельности на планете. Но процентное содержание газов, составляющих атмосферу Венеры, и состав облачного слоя планеты, который так хорошо отражает солнечный свет и делает эту планету самым ярким светилом на ночном небосклоне (кроме Луны), оставались неизвестными.

В процессе спектрометрических исследований Венеры был выдвинут ряд гипотез о составе облачного слоя. При этом одни исследователи утверждали, что облака состоят либо из паров воды, либо из кристаллов льда, другие, что это кристаллы углекислого газа, третьи, что это мелкие частицы нашатыря NH₄Cl, четвертые, что это пылевые облака, поднятые с поверхности планеты мощными конвективными потоками, и совсем недавно высказано предположение, что возможной составляющей облаков может быть частично гидратированное хлористое железо 2H₂O FeCl₂.

Радиоастрономия как новое средство исследования Вселенной, как новое направление в науке возникла в начале 30-х годов нашего столетия.

Луна, планеты, звезды, галактики да и само межзвездное пространство в той или иной мере излучают радиоволны практически всевозможных частот. Например, Солнце излучает миллиметровые, сантиметровые, дециметровые, метровые, декаметровые и т. д. радиоволны, т. е. практически радиоволны любой частоты, потоки которых со всех сторон космического пространства устремляются к Земле. Радиационные пояса, магнитосфера и земная атмосфера экранируют поверхность Земли от излучений, идущих из глубин космического пространства. Это имеет как положительную, так и отрицательную сторону. С одной стороны, — это спасение для организмов, развивающихся на Земле. С другой стороны, атмосфера не пропускает из космического пространства большую часть излучений, которые несут человеку сведения о космосе. Азот, кислород и озон атмосферы поглощают ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи, экранируя таким образом Землю от жестких компонентов коротковолновой части электромагнитого спектра Солнца. Помимо этого, водяные пары и углекислый газ поглощают длинноволновую часть инфракрасного излучения, испускаемого Землей, и тем самым предохраняют поверхность Земли от чрезмерного охлаждения. Одновременно с этим водяной пар, углекислый газ и озон атмосферы интенсивно поглощают инфракрасное излучение Солнца (частично пропуская излучение в диапазоне волн от 8 до 13 микрон) и тем самым предохраняют Землю от перегрева.

Следовательно, из всего рассмотренного спектра электромагнитных волн земной поверхности достигают волны оптического диапазона от 0,3 до 2,5 микрона, частично волны инфракрасного диапазона от 8 до 13 микрон и радиоволны от 10² микрон (миллиметровые волны) до 2·10⁷ микрон (20-метровые волны).

При этом для волн, близких 10⁴ микрон, становится заметным изменение «прозрачности» атмосферы от дождя, снега и тумана. Волны более 2·10⁷ микрон отражаются от ионизированных верхних слоев и не проходят сквозь атмосферу. Таким образом, из общего известного нам спектра электромагнитных волн для астрономических исследований можно использовать сравнительно небольшие участки.

Радиоастрономические наблюдения в довольно широкой области могут производиться независимо от состояния атмосферы и условий видимости днем и ночью. Оптические же наблюдения, как отмечалось выше, возможны только в ясную погоду, в основном ночью.

Радиоволны слабо поглощаются газом и межзвездной пылевой материей. Это дает нам возможность изучать более полно и подробно нашу звездную систему — Галактику, большая часть которой скрыта для визуальных наблюдений темными облаками межзвездной пыли.

Важными астрономическими величинами, характеризующими любое небесное тело, являются: размеры, расстояние от Земли в каждый момент времени, скорость движения по орбите, направление вращения вокруг собственной оси, температура поверхности и атмосферы, газовый состав атмосферы.

На многие из поставленных вопросов радиоастрономия дает определенные ответы. Исследование небесных тел можно вести в активном и пассивном режимах. При пассивных исследованиях мы «слушаем» радиосигналы, идущие от небесного тела, сравниваем их с эталоном и, анализируя полученные материалы, узнаем интересующие нас параметры.

При активном методе — радиолокации — на исследуемое тело мы посылаем радиосигнал на определенной волне и определенной мощности; принимая отраженный радиосигнал и анализируя его, мы также получаем определенные сведения об исследуемом теле.

Оба метода равнозначны и дополняют друг друга.

Первая радиолокация Венеры была произведена в США в 1958 году. Однако отраженные сигналы были весьма слабыми и результаты эксперимента мало надежными.

Впервые успешная радиолокация Венеры советскими учеными была выполнена в 1961 году. Послав «порцию» радиосигналов с помощью передающей аппаратуры и направленной антенны, переходили на прием отраженного сигнала, используя ту же антенну и радиоприемное устройство. Зная скорость распространения волн, направление, в котором послан сигнал, учитывая доплеровское смещение частоты сигнала от различных краев планеты, были измерены расстояния до планеты, скорость ее перемещения по орбите, скорость и направление вращения и «шероховатость» поверхности планеты. По программе международного сотрудничества радиолокация Венеры проводилась с помощью разнесенных на большое расстояние друг от друга (2000 километров) советской передающей антенны Центра дальней космической связи, находящейся в Крыму, и радиотелескопа обсерватории Джодрел Бенк (Англия). При этом были определены те же параметры Венеры, что и в 1961 году, но с большей точностью. Эти эксперименты проводились в 1965— 1966 годах. Радиолокация Венеры и других планет, а также Луны успешно продолжается и в настоящее время.

Основным инструментом радиоастрономических наблюдений служат антенна и радиоприемник, называемые вместе радиотелескопом.

Приемная антенна и приемник радиотелескопа отличны от антенны и приемника обычного радиовещания. Дело заключается в том, что на антенну бытового приемника приходит сравнительно сильный сигнал, и для его приема достаточно небольшой антенны, простого приемника, иногда даже детекторного. Другое дело радиосигналы из космоса. Они очень слабы и для их приема необходимы очень большие антенны и очень чувствительные приемники.

При увеличении размеров антенны (увеличении разрешающей способности) и повышении чувствительности приемника одновременно с приемом малого полезного сигнала в приемник попадет большое количество радиопомех, приходящих со всех сторон, забивающих слабый космический шум (полезный для радиоастронома сигнал). Чтобы избавиться от помех, были разработаны и созданы направленные антенны, принимающие преимущественно радиоволны, идущие по определенному направлению. Принцип устройства антенны радиотелескопа очень схож с принципом устройства оптического телескопа.

Для увеличения разрешающей способности радиотелескопа существует два пути — уменьшение длины волны и увеличение диаметра телескопа. Но в выборе длины волны мы не вольны, она определяется объектом исследования. Кроме того, чем меньше длина волны, тем тщательней должна быть выполнена поверхность телескопа и тем труднее создать приемные устройства. Большие диаметры телескопов с поверхностью, позволяющей работу на всех длинах волн радиодиапазона, — вот наиболее хороший вариант.

Но с увеличением диаметра стоимость телескопа возрастает как третья и даже более высокая степень его размера. Кроме того, в несколько раз увеличиваются и технические трудности, связанные с созданием таких телескопов.

Сейчас строятся разные типы радиотелескопов, параболические антенны, синфазные антенны, антенны переменного профиля, кресты Мильса и особенно широкое распространение получили интерферометры.

Интерферометр создается из двух или нескольких радиотелескопов сравнительно небольших размеров, удаленных друг от друга и соединенных между собой высокочастотным кабелем.

Разрешающая способность интерферометра определяется уже не диаметром входящих в него радиотелескопов, а расстоянием между ними.

В качестве примера интерферометра, состоящего из восьми 16-метровых параболических антенн, может служить антенна Центра дальней космической связи Советского Союза, примером параболической антенны может служить большой радиотелескоп диаметром 76 метров, установленный в обсерватории Джодрел Бенк (Англия), на котором ведет исследования известный английский ученый Ловелл. Эти сооружения имеют возможность разворачиваться в нужном направлении с высокой точностью как по углу места, так и по азимуту и отслеживать движение межпланетных автоматических станций и небесных тел. Как правило, радиотелескопы работают в двух режимах: на прием и на передачу.

Как уже отмечалось, успешные радиолокационные исследования Луны и планет были начаты в СССР, США, Англии и других странах почти одновременно в 1961 году. Результаты первых измерений скорости вращения Венеры были различны и оценивались от 100 до 400 суток.

Измерения отраженного сигнала от Венеры, проведенные в 1962 и 1964 годах около нижних соединений планеты, позволили получить более точные и полные данные. Было установлено, что наилучшее совпадение расчетных и экспериментальных данных имеет место при обратном вращении Венеры с периодом 230±25 суток. Сравнением результатов измерений 1962 и 1964 годов было установлено, что ось вращения Венеры почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты.

Радиолокационные исследования последних лет с применением более совершенных и точных приборов позволили определить, что период вращения планеты составляет 243,1 ±0,2 земных суток (вращение обратное), а радиус твердого тела Венеры равен 6052±2,5 километра.

Если теперь, зная период вращения и период обращения Венеры, оценить длительность венерианских суток, то она окажется равной 117 земным суткам. В течение венерианского года наблюдатель на Венере увидит два восхода и два захода Солнца.

Анализ отраженного сигнала, полученного от поверхности Венеры, показал также, что поверхность Венеры относительно гладкая, диаметр центрального отражающего пятна составил 1800 километров (около 15 процентов полного диаметра, в то время как у Луны — 10 процентов полного диаметра). Гладкость Венеры для радиодиапазона несколько меньше лунной; возможно наличие склонов до 10-15 градусов.

Но не только эти данные интересовали астрономов. Возник вопрос: а нельзя ли с помощью радиоастрономии проникнуть за облачное покрывало и попытаться оценить температуру поверхности планеты?

При проведении измерений яркостной температуры Венеры во время ее различных фаз в районе нижнего соединения еще раз экспериментально было показано, что направление вращения Венеры обратное, отличное от других планет. В самом деле, в случае прямого (т. е. направленного в ту же сторону, что и движение по орбите) вращения Венеры при восточных элонгациях к Земле обращена утренняя сторона планеты, а при западных — вечерняя. Учитывая тепловую инерцию поверхности планеты, можно ожидать, что при восточных элонгациях темная часть диска уже остыла, а освещенная еще не полностью нагрелась; при западных элонгациях наоборот, темная часть планеты еще не успела остыть, а освещенная уже нагрета. Следовательно, усредненная по видимому диску планеты яркостная температура при одинаковых площадях освещенной части диска окажется ниже для восточных элонгации, чем для западных. В результате этого должно произойти смещение момента наступления минимума яркостной температуры в сторону восточных элонгации, т. е. до нижнего соединения. В случае обратного направления вращения минимум яркостной температуры следует ожидать после нижнего соединения.

Полученные экспериментальные данные показали, что имеет место смещение минимума яркостной температуры в сторону западных элонгации, что также свидетельствовало об обратном направлении вращения.

При проведении в 1966 году измерения радиоизлучения Венеры на волне 3 см была определена яркостная температура, которая оказалась равной примерно 570 К или +300°С! Такой температуры ученые не ожидали и поэтому решили проверить результаты этого эксперимента. Вновь и вновь на различных обсерваториях в Советском Союзе и в Соединенных Штатах Америки производились измерения радиотемператур Венеры при разных ее фазах, на различных волнах. Результаты получились самые неожиданные: на самых коротких, миллиметровых волнах (от 3 до 10 мм) яркостная температура довольно резко возрастает от 300 К или + 30°С до 410 К или + 140°С (разброс ±60°); на сантиметровых волнах температура Венеры вначале возрастает от 420 К или +150°С (при волне 1 см) до 570 К или +300 С (при волне 4 см) и затем немного падает до 540 К или +270°С (при волне 10 см), изменяясь с фазой на 40-70° в каждую сторону, на более длинных, дециметровых волнах температура медленно падает примерно до 520 К или +250°С.

Это разнообразие температур объяснить случайными ошибками наблюдений было невозможно, так как определение температуры производилось независимо десятками исследователей в разных местах и на разных радиотелескопах. Следует также отметить, что в каждый эксперимент входили сотни отдельных измерений, а результаты получались близкими.

Но поверхность Венеры должна иметь определенную температуру, которая независима ни от инструмента, использованного для измерений, ни от места измерений, ни от длины волны, на которой проводился эксперимент. Эти рассуждения справедливы только в том случае, если мы измеряем тепловое радиоизлучение, т. е. излучение нагретого тела, испускающего инфракрасные лучи и радиоволны. Но может иметь место не тепловое радиоизлучение, а излучение, связанное с электромагнитными процессами, например, атмосферные шумы, возникающие при грозовых разрядах, и другие. Так чем же вызван этот разброс температуры у Венеры и каким процессом можно объяснить столь высокое ее значение?

Для объяснения этих явлений одновременно были выдвинуты три гипотезы.

Наиболее распространенной была парниковая гипотеза К. Сагана. Саган считал, что поверхность Венеры действительно имеет температуру 570— 620 К ( + 300 ÷ 350°С) и от ее раскаленной поверхности сантиметровые радиоволны доходят до Земли, не испытывая поглощения ни в атмосфере, ни в облачном слое планеты. Миллиметровые волны поглощаются парами воды, содержащимися в атмосфере Венеры, и излучаются не поверхностью планеты, а некоторым подоблачным, относительно прозрачным слоем ее атмосферы.

Но в результате каких процессов возникла и чем поддерживается эта высокая температура планеты?

Парниковая гипотеза дает следующее объяснение. Венера напоминает гигантский парник. Видимая часть спектра солнечных лучей, несущая основную долю энергии, преодолевая облачный слой планеты, теряет на отражение около 76%, своей энергии и, претерпев на пути к поверхности планеты многократное рассеяние частицами облаков и молекулами газов атмосферы, нагревает и атмосферу и поверхность Венеры. Нагретая поверхность планеты должна отдавать свое тепло, иначе температура поверхности будет возрастать бесконечно. Поверхность, нагретая до нескольких сот градусов, отдает тепло в космос в основном в виде инфракрасного излучения. Но на своем пути в атмосфере это излучение встречает углекислый газ и пары воды, которые поглощают значительную долю излучения и дополнительно нагревают подоблачный слой атмосферы и поверхность. Этот процесс разогрева продолжается до наступления термодинамического равновесия.

В этих условиях парниковая модель атмосферы Венеры, состоящей в основном из углекислого газа, имеет следующий вид. У поверхности планеты температура 570-620 К (+300 ÷ +350°С), давление 2-5 кгс/см², при удалении от поверхности понижение температуры происходит по адиабатическому закону, и у границы облаков на высоте около 36 км она равна 230-270 К (-40 ÷0°С|, при давлении 0,4-0,1 кгс/см².

Облака в основном состоят из паров воды и кристаллов льда и, возможно, из кристаллов углекислого газа.

Далее до высоты уровня затмения (начало непрозрачного слоя атмосферы Венеры, находящегося, по Сагану, на высоте 110 км) температурный градиент равен 0°С. Давление на этой высоте имеет значение 2·10^-6 кгс·см². Уровень затмения характеризуется тем, что здесь находится тонкий слой облаков, предположительно состоящий из (С₃О₂) и поглощающий ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения.

Против парниковой гипотезы есть одно существенное возражение: для объяснения термодинамического равновесия, наступающего при температуре 570-620 К ( + 300 ÷ +350°С), давление 2-5 кгс/см², для углекислой атмосферы необходимо наличие в атмосфере Венеры до 3% водяных паров от общего состава атмосферы. А такого количества паров воды в атмосфере Венеры нет.

Другая гипотеза — эолосферная — была выдвинута Э. Эпиком. По этой гипотезе поверхность Венеры тоже накалена до 570-620 К ( — 300 ÷ +350°С), но причиной этого является не солнечная радиация, а ветер, очень сильный ветер, поднимающий тучи пыли и за счет трения частиц пыли и газа нагревающий поверхность планеты. Зона сильных ветров на Венере, которую Эпик назвал эолосферой по имени бога ветра Эола, располагается от поверхности планеты до слоя облаков. Солнечное излучение поглощается пылью и вообще не доходит до поверхности. По этой модели на Венере всегда темно, жарко, пыльно и ветренно. Свою гипотезу Эпик подтвердил математическими расчетами, на основании которых было установлено, что двух процентов солнечной энергии, падающей на Венеру, достаточно для обеспечения необходимой энергией венерианских ветров. Источником энергии, поддерживающим ураганные ветры, является зона облачного слоя и лежащая поверх нее тропосфера. Здесь происходит поглощение солнечной энергии и возникает мощная атмосферная циркуляция, порождающая ветры эолосферного слоя, заполненного мелкой дисперсной (светлой окраски) пылью, например, карбоната кальция, магния или силикатов.

Модель атмосферы, по Эпику, выглядит следующим образом: химический состав атмосферы — смесь азота и углекислого газа; температура у поверхности, как отмечалось, 570 -620 К ( + 300 ÷+350°С); давление — 4 кгс/см². Температурный градиент (по высоте) равен примерно 10 град/м, и на границе верхнего слоя плотных облаков H≈22 км) температура равна 350-400 К | +80 ÷ +130°С), а давление ≈ 0,6 кгс/см². Выше, на высоте H = 35 км, расположен тонкий облачный слой, непрозрачный для ультрафиолета, где температура составляет 234 К (— 36°С), давление 0,08 кгс/см². Выше этого слоя температурный градиент до уровня затмения равен 0 град/м. На этой высоте, как полагает Эпик, давление должно быть равным 2·10^-6 кгс/см². Химический состав атмосферы, температурный режим, граница облаков и состав облаков принимались такими же, как и у парниковой модели. Но эолосферная гипотеза не нашла себе сторонников. Слишком много было в ней неясных мест, которым не было дано объяснений (каков характер циркуляции, являющейся источником нагрева поверхности планеты, как связать по этой модели наличие воздушных вертикальных потоков в эолосфере с мощной горизонтальной циркуляцией, которая должна иметь место между дневной и ночной сторонами планеты и др.). Наблюдения советских и американских радиоастрономов, установивших зависимость яркостной температуры Венеры от ее фазы (т. е. от времени суток Венеры), окончательно опровергли эолосферную модель.

Рассмотрим третью гипотезу — ионосферную модель атмосферы, — которая длительное время конкурировала с парниковой. Согласно этой модели, предложенной Д. Джонсоном в 1961 году, атмосфера Венеры на большой высоте имеет мощную электроактивную среду — ионосферу, толщиной до 100 км, которая является источником высокотемпературного излучения 600 К (+330°С) в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн. Механизмом, ответственным за испускание радиоволн, являются в этом случае свободно-свободные переходы электронов в поле ионов. Причем эта среда обладает интересным свойством; она оптически тонка — прозрачна — для волн миллиметрового диапазона и оптически толста — не прозрачна — для более длинных волн. Наблюдаемая на миллиметровых волнах яркостная температура 350 — 400 К (+80 ÷ + 130°С) обусловлена поверхностью планеты.

К сказанному надо добавить, что давление у поверхности, согласно расчетам Джонсона, должно составлять 0,3-1 кгс/см². Далее, до облачного слоя, который находится на высоте H≈17 км и отражает ультрафиолетовое и инфракрасное (8-13 км) излучения, температура падает до 220 К [-50°С), а давление до 0,04-0,1 кгс/см². Выше облачного слоя до уровня затмения (который, по Джонсону, находится на Н ≈ 80 км) простирается прозрачная область, где температурный градиент равен 0 град, м. На границе уровня затмения давление составляет 2·10 кгс/см². Толщина атмосферы Венеры, по этой гипотезе, составляет около 200 км и состоит она только из углекислого газа, продуктов его диссоциации, а также из ионов.

Расчеты показали, что для того чтобы обеспечить температуру в +330 С, ионосфера Венеры должна обладать электронной концентрацией 10 см^-3, в то время, как у Земли в ионосфере электронная концентрация составляет 10⁶ см^-3 и такого же порядка электронная концентрация должна иметь место и у Венеры.

Было сделано много попыток подтвердить наличие высокой электронной концентрации ионосферы Венеры:

— и солнечным корпускулярным излучением, являющимся мощным источником ионизации;

— и наличием в атмосфере большого числа молекулярных ионов молекул, потерявших один электрон;

— и полупрозрачной ионосферой с высокой электронной температурой (5270 К, около + 5000°С) в области максимальной концентрации электронов и с более холодным слоем, расположенным выше;

— и скважной (дырчатой) ионосферой, имеющей отдельные области с высокой электронной концентрацией — ионосферные облака.

Но все эти попытки экспериментами и расчетами были опровергнуты, и ионосферная модель атмосферы Венеры, как и эолосферная, оказалась похороненной.

Так чем же все-таки объяснить различия при регистрации температур поверхности Венеры, каково агрегатное состояние поверхности, от какой среды отражаются радиоволны?

В 1964 году советский ученый А. Д. Кузьмин совместно с американским ученым Барри Кларком приступил к наблюдениям Венеры с помощью подвижного радиоинтерферометра, состоящего из двух 27-метровых параболоидов (обсерватория Оуэнс Баллей, Калифорния). Был измерен радиус твердого шара Венеры: 6057 км (до этого астрономы измеряли лишь радиус облачного слоя). Отсюда определилась и средняя высота облаков — от 40 до 60 км над поверхностью планеты, что облегчило последующий расчет модели атмосферы Венеры.

Измерения поляризации радиоизлучения Венеры показали, что его источником является твердая поверхность, а не атмосфера и не облака, так как только гладкая твердая поверхность может дать излучение, частично поляризованное на краях диска планеты.

Следовательно, поверхность Венеры раскаленная. Но везде ли одинакова ее температура? Наблюдения показали, что самая горячая точка там, где солнце в зените, здесь поверхность нагрета до + 480°С. В противоположной точке — до +360°С. Самыми холодными точками планеты, как и следовало ожидать, оказались ее полюсы, имеющие температуру около + 250°С.

Диэлектрическая проницаемость вещества Венеры была определена в результате измерения дифференциальной поляризации радиоизлучения. Она оказалась равной 2,5 % — заметно ниже, чем у земных песков (3,5%), скальных пород (5%), и во много раз ниже, чем у воды (80%). В результате этих измерений было установлено, что наружный слой Венеры — рыхлый и что там не может быть больших скоплений воды или иной жидкости.

Диэлектрическую проницаемость поверхностного покрова Венеры определили и по коэффициенту отражения радиоволн. Для волн в 10 и 70 см он оказался равным 3,7-5%, а на волне 3 см — 1% вместо 10%.

Советский радиоастроном Г. М. Стрелков, анализируя данные радиоастрономических наблюдений, предложил свою теорию, которая объясняет разнобой температур поверхности Венеры и образование парникового эффекта в ее атмосфере. Согласно этой теории, поверхность Венеры состоит из наружного очень рыхлого слоя, находящегося на твердом скальном основании. Толщина рыхлого слоя несколько сантиметров. Радиоволны длиной 3 см отражаются именно от этого слоя. Более длинные волны отражаются от плотного основания — подложки, характеризуемой диэлектрической проницаемостью, как у плотных песков и даже у некоторых скальных пород. Когда мы принимаем собственное излучение Венеры, часть излучения подложки отражается от границы и не доходит до нас. Вот почему диэлектрическая проницаемость, по поляризационным наблюдениям, оказывается заниженной. «Завал» температур на дециметровых волнах, очевидно, вызван тем, что волны приходят к нам с большей глубины, т. е. от подложки, и также испытывают двойное отражение при переходе через границы двух сред.

Для объяснения механизма образования парникового эффекта Г. М. Стрелков отказался от (бытовавшей для простоты рассуждений) «серой», т. е. одинаково поглощающей все лучи атмосферы Венеры, и посчитал, что этот эффект обусловлен избирательной способностью водяного пара поглощать излучения лишь в определенном интервале длин волн. Если учесть это свойство водяного пара, то нужный парниковый эффект может быть достигнут, согласно этой теории, при содержании углекислого газа — 5%, водяного пара — 0,07% и при давлении у поверхности 10 кгс/см². Слой осажденной воды в этом случае составит около 9 г/см², что согласуется с определениями количества водяного пара над облаками.

Эти исследования значительно укрепили позиции парниковой гипотезы модели атмосферы Венеры.

В последнее время наряду с парниковой моделью все большим вниманием у ученых пользуется циркуляционная гипотеза Ричардсона — Гуди, предполагающая механический перенос тепла от экваториальной зоны к полюсам за счет различия температур в этих районах.

Воздух поднимается над тропиками к полюсам, спускается вниз и возвращается к тропикам близ поверхности.

При этом предполагается наличие большой непрозрачности атмосферы в инфракрасном диапазоне излучений.

Расчеты показывают, что связанные с этой конвекцией движения атмосферы могут в верхних пограничных слоях доходить до 30 м/с. При этом горизонтальные разности температур будут быстро ликвидироваться (что подтверждается результатами радиоинтерферометрических измерений). Кроме того, глубинные потоки, хотя и очень медленно перемещающиеся, могут быть адиабатическими и порождать адиабатический градиент температуры и без притока солнечной радиации.

Возможно последующие эксперименты покажут, что именно глубинная циркуляция подобного рода объясняет высокие температуры Венеры.

Как видно, недостатка в гипотезах нет, и ученые справедливо называли и называют Венеру таинственной планетой. И, несмотря на то, что вся мощная техника планетной астрономии — радиотелескопы и радиолокаторы, оснащенные чувствительнейшими квантовыми усилителями и гигантскими антеннами, оптические телескопы с инфракрасными приемниками и совершенной спектральной аппаратурой — была направлена на получение новой информации о физических характеристиках планеты, истолкование полученных данных не было однозначным.

Исследования истинных физических условий на Венере, резко отличающихся от земных, представляют исключительный научный интерес. Эти волнующие вопросы могли быть разрешены только с помощью автоматических межпланетных станций, направляемых к планете, облетающих ее на малом расстоянии или спускающихся непосредственно в глубь ее атмосферы и на ее поверхность.

4 октября 1957 года советский человек сделал первый и наиболее важный шаг на пути преодоления земного тяготения — на околоземную орбиту был выведен первый искусственный спутник Земли. Началась эра космических исследований Вселенной, предсказанная основателем школы реактивного движения — великим русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским.

Ученые получили в свои руки новый инструмент, с помощью которого они смогли проводить исследования непосредственно в космическом пространстве.

Идея создания многоступенчатой ракеты-носителя, способной выводить на космические трассы аппараты для проведения исследований космического пространства, Луны и планет, принадлежащая также Циолковскому, была воплощена в металл конструкторским коллективом, которым руководил ученик Циолковского и его последователь академик С. П. Королев, в содружестве с рядом других институтов, организаций и заводов.

Длителен путь создания ракеты-носителя — от чертежного стола конструктора до цеха окончательной сборки на полигоне.

Трехступенчатая ракета (ее вы можете увидеть на Выставке достижений народного хозяйства в Москве) имеет общую длину 38 метров, диаметр у основания (по стабилизаторам) равен 10,3 метра. Первая и вторая ступени ракеты состоят из центрального и четырех навесных боковых ракетных блоков.

Длина центрального блока — 28 метров, максимальный диаметр 2,95 метра. Каждый из четырех боковых блоков имеет длину 19 метров при диаметре — 3 метра.

Длина третьей ступени вместе с головным блоком и обтекателем составляет — 10 метров, а диаметр — 2,58 метра.

Силовая установка ракеты состоит из шести жидкостных ракетных двигательных блоков (в каждом блоке четыре двигателя), развивающих суммарную максимальную тягу 600 тс и суммарную полезную мощность в полете 20 миллионов лошадиных сил. Третья ступень ракеты сообщает станции скорость, бóльшую второй космической скорости, — 11,2 километра в секунду. Достижение второй космической скорости открыло возможность межпланетных полетов по заранее заданным траекториям. Это позволило начать с 1959 года с помощью автоматических станций систематическое изучение межпланетного пространства. Луны, Венеры и Марса. Для обеспечения космического полета к Венере и проведения непосредственных прямых исследований необходимо было решить целый комплекс сложнейших проблем.

Нужно было, во-первых, используя законы небесной механики, обеспечить такую траекторию полета и такой режим полета станции, чтобы она, преодолев силу земного притяжения и двигаясь под воздействием силы притяжения Солнца, могла в заданной точке космического пространства встретиться с Венерой. Взаимное расположение Земли и Венеры в пространстве непрерывно изменяется из-за различия их периодов обращения вокруг Солнца, однако любая из конфигураций повторяется через 584 суток, при этом, как уже было сказано выше, в момент нижнего соединения расстояние от Земли до Венеры наименьшее, а в верхнем соединении расстояние Земля — Венера наибольшее. Это оказывает существенное влияние на выбор траекторий полета.

Во-вторых, выбранной траектории полета должна соответствовать возможно меньшая скорость движения станции в конце активного участка полета — это позволит при имеющихся мощностях двигателей ракеты-носителя направить в космический полет станции с наибольшим полезным грузом.

В-третьих, время полета должно быть наименьшим, так как по мере увеличения продолжительности полета возрастает опасность столкновения станции с микрометеорами и вероятность выхода из строя элементов аппаратуры станции под воздействием факторов космической среды.

В-четвертых, должны быть строго выдержаны начальные значения параметров межпланетной траектории, так как ошибки в скорости на несколько метров в секунду или в ориентации станции на несколько градусов сделают свидание с Венерой невозможным.

В-пятых, для обеспечения надежной радиосвязи во время встречи станции с Венерой желательно, чтобы Венера была возможно ближе к Земле.

В-шестых, выбранная траектория должна обеспечить возможно меньшую скорость входа в атмосферу Венеры, так как при этом уменьшаются перегрузки и величина нагрева, воздействующие на спускаемый аппарат, что позволяет уменьшить массу конструкции спускаемого аппарата и его теплозащиты.

Поскольку нельзя выбрать траекторию, удовлетворяющую сразу всем этим требованиям, задача состоит в выборе наиболее выгодной межпланетной траектории.

Попробуем выбрать траекторию, отвечающую полету к Венере по кратчайшему пути.

Такой полет может быть осуществлен, если станция будет «падать» на Солнце по прямой линии, т. е. когда в момент встречи со станцией Венера находится в нижнем соединении.

При такой траектории перелет будет продолжаться около 25 суток, и пройденный путь будет равен немногим более 42 миллионов километров.

Чтобы станция «падала» на Солнце, скорость ее движения по орбите относительно Солнца после старта должна равняться нулю. Для этого требуется сообщить станции скорость 29,76 километра в секунду (гелиоцентрическая скорость Земли) и направить ее в сторону, противоположную движению Земли по орбите вокруг Солнца. Кроме того, необходимо еще преодолеть силу земного притяжения. Как показывают расчеты, скорость станции для обеспечения «падения» на Солнце должна равняться 31,8 километра в секунду. Такие скорости на современном этапе развития техники создать нельзя. Таким образом, покинуть Солнечную систему оказывается проще, чем «упасть» на Солнце.

Схема взаимного положения Венеры и Земли при прямом полете на Венеру

Есть еще один существенный недостаток, связанный с перелетом на Венеру по кратчайшему пути, — в момент встречи с планетой станции радиоизлучения Солнца будут «забивать» сигналы станции, так как при этом Венера будет находиться в нижнем соединении и передать с борта станции информацию будет очень трудно.

Рассмотрим теперь вторую, выгодную в энергетическом отношении, траекторию перелета.

Эта траектория касательная как к начальной, так и к конечной круговым орбитам (Земли и Венеры), и для полета по ней требуется наименьшая затрата топлива. Однако полет по такой траектории имеет свои отрицательные стороны.

Прежде всего — это сложность вывода станции на траекторию полета. Дело в том, что на границе сферы действия Земли, там, где возмущающее ускорение от Солнца уравнивается ускорением Земли (сфера эта имеет радиус 900 тысяч километров, а центром ее является Земля), скорость станции должна составлять 2,5 километра в секунду и должна быть направлена строго в сторону, противоположную движению Земли. Причем малые ошибки в направлении или величине ускорения в момент старта вследствие длительного полета (около шести месяцев) могут привести к большому промаху у финиша, так как станция, двигаясь по этой орбите, описывает ровно половину эллипса.

Схема полета на Венеру по гомановской орбите(с наименьшим расходом топлива)

Кроме того, расстояние между Землей и Венерой в момент встречи станции с Венерой будет около 90 миллионов километров.

Таким образом, выбрав путь к Венере с наименьшим расходом топлива, мы тем самым усложняем вывод станции на траекторию полета, удлиняем время полета и расстояние между Землей и Венерой в момент встречи.

Рассмотрим теперь один из промежуточных вариантов траектории, оптимальный для данного веса станции, энергетических возможностей ракеты и длительности полета. Этому варианту соответствуют траектории, по которым в настоящее время совершаются полеты автоматических межпланетных станций к Венере.

При движении по таким траекториям время перелета станции длится от 3 до 4 месяцев, а расстояние в момент встречи между Землей и Венерой составляет примерно 70 миллионов километров. Солнце при этом не мешает радиосвязи.

Есть, правда, неудобство — это точная дата старта, которую безапелляционно диктуют нам астрономические часы.

Перелет можно совершать тогда, когда Земля в момент отлета станции опережает Венеру в угловом движении вокруг Солнца примерно на 45°.

Оптимальная траектория полета автоматической межпланетной станции к Венере

ПЕРВЫЕ СТАРТЫ

Первый выход на межпланетную трассу к Венере был предпринят 12 февраля 1961 года, когда с борта тяжелого спутника Земли в направлении планеты стартовала советская автоматическая станция «Венера-1» массой 643,5 килограмма.

Основными задачами запуска этой станции являлись: проверка методов вывода космического объекта на межпланетную трассу, проверка сверхдальней радиосвязи и управления космической станцией, уточнение масштаба Солнечной системы и проведение ряда физических исследований.

Связь со станцией «Венера-1» поддерживалась до 27 февраля 1961 года, когда расстояние от Земли составляло 23 миллиона километров. В то время это было рекордом дальней космической связи.

Наряду с советскими учеными вопросами исследования Венеры занимаются и ученые США. Первая попытка американских ученых запустить в июле 1962 года к Венере космический аппарат «Маринер-1» оказалась неудачной. Сразу после старта из-за неполадок в системе управления ракета отклонилась от намеченного курса и была подорвана.

Схема сближения станции «Венера-3» с планетой Венера

В августе 1962 года к Венере стартовал американский аппарат «Маринер-2».

Полет «Маринера-2» был успешным. 14 декабря 1962 года аппарат прошел мимо Венеры на расстоянии около 35 тысяч километров и принес первые научные результаты — данные, относящиеся к физическим свойствам самой Венеры. По результатам траекторных измерений движения станции в поле тяготения Венеры была уточнена масса планеты (0,81485 земной). Было установлено, что магнитное поле Венеры очень слабое и не превышает 5 гамм на расстоянии 35 тысяч километров, что в 20-40 раз меньше напряженности магнитного поля Земли на том же расстоянии. Счетчик космических лучей не обнаружил на этом расстоянии роста числа заряженных частиц, что говорит об отсутствии радиационных поясов у Венеры. Кроме того, с помощью радиометра были произведены измерения радиотемпературы в различных точках диска планеты. Эти измерения дали подтверждение в пользу гипотезы горячей поверхности планеты. Сведения, хотя и были новыми, но не позволяли ответить на основные вопросы, интересовавшие ученых.

Наступил ноябрь 1965 года. В путь отправились сразу две станции — «Венера-2» и «Венера-3».

Станция «Венера-2» была запущена 12 ноября 1965 года, станция «Венера-3» — 16 ноября 1965 года.

Каждая из станций состояла из двух герметических отсеков — орбитального и специального. Специальным отсеком «Венеры-3» являлся спускаемый аппарат, выполненный в виде шара диаметром 900 миллиметров.

В спускаемый аппарат был помещен вымпел — металлический глобус Земли. Внутри глобуса находилась медаль с гербом нашей Родины.

Измерение параметров траектории полета станций и прогнозирование их движения осуществлялись специальным бортовым и наземным комплексами радиоизмерительных средств и вычислительными центрами. В результате траекторных измерений, выполненных после вывода станции «Венера-2» на межпланетную орбиту, было установлено, что траектория полета станции близка к расчетной, и поэтому не было необходимости проводить коррекцию. 27 февраля автоматическая станция «Венера-2» прошла на расстоянии 24 тысяч километров от поверхности планеты.

Траектория полета советских автоматических межпланетных станции к Венере: 1 — старт «Венеры-2» 12 февраля 1965 года; 2 — старт «Венеры-3» 16 февраля 1965 года; 3 — прилет «Венеры-3» 1 марта 1966 года; 4 — старт «Венеры-4» 12 июня 1967 года; 5 -прилет «Венеры-4» 18 октября 1967 года; 6 — старт «Венеры-5» 5 января 1969 года; 7 — старт «Венеры-6» 12 января 1969 года; 8 — прилет «Венеры-5» 16 мая 1969 года; 9 — прилет «Венеры-6» 17 мая 1969 года

Коррекция траектории полета станции «Венера-3» была проведена 26 декабря, когда станция находилась на расстоянии около 13 миллионов километров от Земли. В результате проведенного маневра 1 марта 1966 года станция «Венера-3» достигла Венеры и доставила на поверхность ее вымпел. Так была проложена первая межпланетная трасса и доказана возможность достижения планет Солнечной системы.

За время полета со станцией «Венера-3» было проведено 63 сеанса связи, со станцией «Венера-2» — 26 сеансов.

Эксперименты, выполненные с помощью автоматических станций «Венера-2» и «Венера-3», позволили решить ряд важных задач межпланетных полетов и получить данные о космическом и околопланетном пространстве в год спокойного Солнца. Разнообразный материал траекторных измерений явился большой ценностью для изучения проблем сверхдальней связи и межпланетных перелетов.

При полете «Венеры-2» и «Венеры-3» исследовались физические условия в межпланетном пространстве: магнитные поля, космические лучи, потоки заряженных частиц малых энергий, потоки солнечной плазмы и их энергетические спектры, космические радиоизлучения и микрометеоры.

Полет «Венеры-2» и «Венеры-3» показал, что условия работы станций в непосредственной близости от планеты Венера еще слабо изучены — при приближении к планете наблюдался рост температуры, превышающий расчетные значения, радиосвязь со станциями нарушалась. Эти же явления наблюдались и на космическом аппарате «Маринер-2».

После запусков станций «Венера-2» и «Венера-3» прошло полтора года. Приближался новый наиболее благоприятный астрономический срок запуска станций к Венере.

В течение этих полутора лет ученые и конструкторы на основании материалов, полученных со станций «Венера-2» и «Венера-3», разрабатывали новый эксперимент, совершенствовали детали, узлы, приборы и системы. В многочисленных цехах заводов замыслы и расчеты инженеров и ученых воплощались в реальные конструкции.

В лабораториях и на стендах изготовленные узлы, приборы, детали и системы подвергались многократным проверкам и испытаниям. Их «пытали» и жаром и холодом, давлением и вакуумом, подвергали действию коварных солнечных лучей и таким перегрузкам на центрифугах, что они становились в несколько сот раз тяжелее.

Сколько на этом пути творческого созидания было бессонных ночей, знают только создатели новой станции.

«ВЕНЕРА-4» -
ВПЕРВЫЕ В АТМОСФЕРЕ ПЛАНЕТЫ

Наступил день 12 июня 1967 года. В 5 часов 39 минут в далекий космический путь отправилась автоматическая межпланетная станция «Венера-4».

Более четырех с лишним месяцев продолжался космический полет. За это время станция 114 раз входила в связь с Землей и передала большой объем информации о процессах, происходящих в космическом пространстве, и о работе бортовых систем станции.

18 октября 1967 года в 7 часов 34 минуты по московскому времени станция «Венера-4», преодолев около 350 миллионов километров пути, вошла в верхние разреженные слои атмосферы планеты. От станции отделился спускаемый аппарат, который огненной стрелой прочертил венерианский небосклон, затормозился в атмосфере планеты и на парашюте совершил почти полуторачасовой спуск, во время которого велась передача научной информации о давлении, температуре, плотности и химическом составе газов в атмосфере Венеры.

Впервые в атмосфере таинственной планеты были проведены научные исследования.

Каковы же результаты этого уникального космического эксперимента?

Измерения, выполненные на трассе Земля — Венера, подтвердили многие данные, полученные в прежних межпланетных полетах. Вместе с тем эти измерения показали, что в 1967 году интенсивность вспышек солнечных космических лучей, характеризующая солнечную активность, возросла в сотни раз по сравнению с 1964 -1965 годами.

Наблюдениями на припланетном участке траектории было установлено, что поток космических частиц высоких энергий (до расстояния в 5 тысяч километров от поверхности Венеры) оставался постоянным и был равен потоку вдали от планеты. Ниже величина потока уменьшалась в связи с его поглощением планетой. Этот результат свидетельствует о том, что у Венеры нет радиационных поясов, подобных земным.

Измерения магнитного поля показали, что Венера не обладает магнитным полем, дипольный момент которого был бы более трех десятитысячных долей дипольного магнитного момента Земли.

Этот результат опроверг бытовавшее до тех пор мнение, что у всех планет Солнечной системы имеются магнитные поля, подобные земному.

Измерения потоков солнечной плазмы вблизи планеты показали, что на расстояниях от 19 до 12— 13 тысяч километров от поверхности планеты происходит значительное возрастание потоков солнечной плазмы. Это объясняется прохождением станции через фронт ударной волны, образующейся при обтекании планеты как твердого тела сверхзвуковым потоком солнечного ветра с «вмороженным» в него магнитным полем.

Концентрация заряженных частиц в области верхней атмосферы Венеры (высоты более 100 километров) не превышает 1000 частиц в кубическом сантиметре, т. е. на два порядка меньше максимальной концентрации заряженных частиц в ионосфере Земли. Эти данные внесли ясность в спорный вопрос об ионосфере Венеры и отмели толкование, что концентрация заряженных частиц в ионосфере Венеры на несколько порядков выше концентрации в ионосфере Земли.

Было установлено, что уже на расстоянии около 10 тысяч километров от поверхности планеты в ее атмосфере присутствует нейтральный водород, образующий водородную корону Венеры, которая содержит в тысячу раз меньше водорода, чем верхняя атмосфера Земли. Атомарный кислород до высоты 200 километров не был обнаружен.

И, наконец, о главном, чего с нетерпением ждали ученые всего мира. Известно, сколь противоречивы были данные о температуре, давлении, плотности и составе газов в атмосфере Венеры. Теперь ученые имели в своих руках данные физических характеристик атмосферы планеты, полученные непосредственно из ее толщи.

Было установлено, что:

— основным компонентом атмосферы Венеры является углекислый газ — 90 ± 10 процентов. Кислорода — больше 0,4 процента, но меньше 1,5 процента, воды — не более 1,6 процента, азота — менее 7 процентов;

— на высоте 55 километров температура атмосферы равнялась 25°С и при снижении спускаемого аппарата до высоты 27 километров (окончание связи) она повысилась до — 270°С;

Данные измерений, выполненных автоматической межпланетной станцией «Венера-4» в атмосфере планеты

— атмосферное давление и плотность при снижении спускаемого аппарата с высоты 55 километров до 36 километров (предел измерений приборов) изменялись соответственно от 1 до 18,5 килограмма и 1,2·10^-3 до (16,5 ÷ 18,3) 10^-3 граммов на кубический сантиметр, что в среднем на порядок превышает максимальное значение плотности земной атмосферы.

Первоначально полагалось, что измерения были проведены вплоть до поверхности планеты.

Интересно отметить, что при столь высоких давлениях и плотности атмосферы Венеры закипание воды должно происходить при температуре свыше 200°С.

Автоматическая станция «Венера-5»

Как видим, условия на Венере далеко не райские и для человеческого существования совсем неподходящие.

Через сутки после спуска в атмосфере Венеры станции «Венера-4» вблизи планеты пролетел американский космический аппарат «Маринер-5», который с расстояния более 4000 километров производил радиопросвечивание верхних слоев атмосферы. Полученные им данные могли быть интерпретированы только после обработки результатов исследований состава атмосферы планеты, выполненных станцией «Венера-4», а также благодаря использованию данных, добытых в результате радиолокационных исследований Венеры.

Научные данные, полученные «Венерой-4», помогли понять и объяснить многие явления, происходящие на этой планете.

Но многие вопросы оставались еще не решенными, многие данные не были известны. Какие давление, плотность, температура и состав атмосферы у поверхности планеты? Каков состав облачного слоя и пород, слагающих поверхность? Какие процессы, происходящие на Венере, ответственны за высокие значения параметров атмосферы планеты и необычный ее состав? Каковы скорости воздушных потоков в атмосфере? Темно или светло на поверхности Венеры?

По последнему вопросу (да и по остальным) было много толкований.

Одни ученые утверждали, что благодаря мощному облачному покрову и большим давлениям свет к поверхности Венеры не приходит, другие придерживались обратного мнения — солнечный свет, рассеиваясь в облаках, создает ровное свечение небосвода без теней, как бывает на Земле в облачный серый день. Третьи считали, что большая плотность атмосферы настолько сильно искривляет ход световых лучей (явление сверхрефракции), что наблюдатель, находящийся на Венере, не может видеть края ее горизонта, а видит, образно говоря, собственный затылок.

«ВЕНЕРА-5» — «ВЕНЕРА-6» — 20 КИЛОМЕТРОВ ДО ПОВЕРХНОСТИ!

Проанализировав ставшие уже историей данные, полученные со станций «Венера-4», и наметив новые задачи, ученые и конструкторы решили подготовить к очередному астрономическому сроку (начало января 1969 года) запуск на Венеру новых космических аппаратов.

Вновь наступила горячая пора у конструкторов, рабочих и испытателей. По данным полета станции «Венера-4», в конструкцию новых станций вносятся необходимые изменения. И снова жесткие, придирчивые испытания каждого узла, каждой системы, каждой детали холодом, огнем, вакуумом, давлением и солнечными излучениями, вибрацией и перегрузками.

Но вот все это уже позади. Перед нами созданные гением советских людей межпланетные автоматические станции образца 1968 года — сестры-близнецы «Венера-5» и «Венера-6», которым предстоит отправиться в далекий межпланетный рейс.

Закончены заводские испытания. Теперь станциям и ракетам-носителям, любовно называемым конструкторами «лошадками», предстоит далекий путь на космодром.

Компоновка автоматической межпланетной станции «Венера-5»: 1 — кольцо крепления станции к разгонному блоку; 2 — блок автоматики управления микродвигателями системы ориентации; 3 — баллоны высокого давления системы ориентации; 4 — осушители орбитального отсека; 5, 6, 10, 12 — датчики системы астроориентации; 7 — коллекторы газовой системы ориентации; 8 — корректирующая двигательная установка (КДУ); 9 — баллоны КДУ; 11 — бленда датчика ориентации; 13 — орбитальный отсек; 14 — ультрафиолетовый фотометр; 15 — остронаправленная параболическая антенна; 16, 24 — малонаправленные антенны; 17 — радиатор системы терморегулирования; 18, 19, 20 — микродвигатели системы ориентации; 21 — счетчик космических частиц; 22 — панели солнечных батарей; 23 — спускаемый аппарат; 25 — бликозащитный экран датчиков системы астроориентации

Вымпелы станции «Венера-5»

Только там, в светлом эллинге сборки, после целой серии испытаний и проверок, впервые встретятся станция и ракета-носитель, чтобы соединиться, встать на стартовый стол и на ревущей огнедышащей упряжке реактивных двигателей подняться в космическую даль и там навсегда расстаться.

И хотя мы уже мало удивляемся, читая в газетах о запусках спутников серии «Космос», спутников дальней космической связи «Молния-1», метеорологических спутников системы «Метеор», многотонных научных лабораторий «Протон», автоматических станций, следующих к Луне, Венере, не следует забывать, что каждый запуск ракеты с космическим аппаратом на борту — это итог самоотверженного труда тысяч специалистов. Каждый запуск — это радостный и тревожный праздник для всех, кто принимал участие в создании нового космического аппарата. Это день его рождения.

Приближается запуск станций «Венера-5» и «Венера-6».

Запуск двух однотипных автоматических станций преследовал цель провести практически одновременно измерение параметров атмосферы Венеры в двух различных районах планеты. Это придавало космическому эксперименту по исследованию атмосферы Венеры новое качество.

Астрономические часы строго определили месяц, дни, часы, минуты и секунды, когда Земля займет наивыгоднейшее положение для старта.

Наступил день 5 января 1969 года. Космодром. 9 часов 38 минут. Истекают последние секунды перед стартом. Напряжены и полны сосредоточенного внимания люди на командном пункте, наблюдательных пунктах, в Центре дальней космической связи в координационно-вычислительном центре. Коротко, по-деловому звучат в репродукторах и наушниках последние слова команд: «Ключ на дренаж», «Пуск», «Протяжка два», «Зажигание», «Отрыв ШР», «Подъем».

Автоматическая станция «Венера-6»

Громоподобный раскат обрушивается на Землю. Основание ракеты скрывается в клубах дыма и пламени. Тело ракеты вздрагивает, приподнимается со стола и вначале медленно, а затем все быстрее и быстрее устремляется ввысь, унося с собой раскаленные столбы пламени, шлейф дыма и потрясающий рев реактивных двигателей.

Прошло всего несколько десятков секунд, еще не рассеялись облака дыма и пыли на старте, и только сверкающая точка да слабый гул, несущийся из небесной выси, говорят о свершившемся событии. А в репродукторе опять слышен спокойный голос: «30 секунд, полет нормальный», «100 секунд, полет нормальный», «Отделилась первая ступень — полет нормальный», «Последняя ступень с автоматической станцией вышла на орбиту спутника Земли — полет нормальный», «Параметры орбиты...»

На светящейся карте в зале координационно-вычислительного центра луч прочерчивает проекцию пути ракеты.

И вот, когда светящаяся точка движется над простором Атлантического океана в районе Гвинейского залива, голос оператора сообщает: «Положение ракеты нормальное», «Наступает время второго старта», «Сработали пирозапалы», «Зажигание», «Старт», «Двигатель последней ступени отработал расчетное время», «Произошло разделение», «Центр дальней космической связи ведет прием телеметрической информации», «Раскрылись антенны и панели солнечных батарей», «Давление и температура в отсеках станции, ток солнечных батарей в норме», «Связь со станцией устойчивая», «Станция вышла на траекторию полета к Венере, близкую к расчетной!!!».

Ровно через пять дней в полет ушла и станция «Венера-6».

Впереди около четырех месяцев полета станций по тернистым дорогам космического пространства к своей цели — Венере.

Теперь власть над станциями берут в свои руки радисты и специалисты по управлению. Они с помощью автоматических радиосредств, приборов управления, установленных на борту станций и на Земле, будут вести с ними дальний «радиоразговор». Это они будут узнавать, как работают приборы и системы станций, какой температурный режим и какое давление в их отсеках. Это они совместно с баллистиками будут проводить траекторные измерения, определять, по какой дороге в космосе совершают станции свой путь.

На полную мощность заработали электронновычислительные машины координационно-вычислительного центра, переводящие голос радиосигналов станций в понятные специалистам колонки цифр и графиков.

На светящемся табло координационно-вычислительного центра неоновые огоньки в общепонятной форме высвечивают значения различных параметров, характеризующих работу аппаратуры и систем станций, а также время их полета с начала старта.

Пока станции будут совершать четырехмесячный полет к Венере, познакомимся с их устройством.

Как вы помните, станции отправились в полет закутанными в свое белоснежное одеяние — теплоизоляцию, цель которой вместе с системой терморегулирования обеспечить в герметических отсеках и на корпусе станции заданный программой полета температурный режим.

Освободим станцию, ну хотя бы «Венеру-5», на время от ее космической «шубы», подадим команды на механизмы, управляющие раскрытием панелей солнечных батарей и антенн, и ознакомимся с ее устройством. Она похожа и непохожа на своих предшественниц — «Венеру-2», «Венеру-3» и «Венеру-4». Она взяла от них все, что прошло испытание космосом, отбросив или переделав те элементы конструкции и системы, целесообразность и надежность которых не были подтверждены в полете ее предшественниц.

Основным силовым элементом конструкции станции является цилиндрический орбитальный отсек, к которому, с одной стороны, монтируется корректирующая двигательная установка, а с противоположной, на специальных замках, — спускаемый аппарат — научная лаборатория, предназначенная для проведения исследований в атмосфере Венеры. К орбитальному отсеку крепятся панели солнечных батарей, которые в полете, будучи постоянно ориентированы на Солнце, преобразуют световую энергию в электрическую и подзаряжают буферные батареи — химические источники электрической энергии — орбитального отсека спускаемого аппарата. На панелях солнечных батарей установлены две конические спиральные антенны бортового радиокомплекса.

На орбитальном отсеке смонтированы: параболическая (остронаправленная) антенна радиокомплекса, основание которой выполняет роль радиатора-теплообменника системы терморегулирования, оптические датчики системы астроориентации; исполнительные органы системы астроориентации — микродвигатели, работающие на сжатом газе; баллоны со сжатым газом; датчики научных приборов, обеспечивающие проведение научных исследований на трассе полета и в околопланетном пространстве.

Перед стартом для уменьшения габаритных размеров панели солнечной батареи и антенны складываются, а по окончании работы двигателей последней ступени ракеты-носителя происходит отделение станции, и все указанные элементы конструкции занимают рабочее положение.

Орбитальный отсек представляет собой герметический контейнер, рассчитанный на работу в космических условиях. В контейнере размещаются аппаратура, приборы и системы станции, необходимые на трассе перелета Земля — Венера. К ним относятся: бортовой радиокомплекс; системы терморегулирования и управления; блоки системы астроориентации; научная аппаратура; система энергопитания; химические источники тока.

Как уже отмечалось, при разработке всех этих приборов и систем особое внимание было обращено на обеспечение высокой надежности работы всего комплекса. Помимо суровых испытаний, которым подвергались все приборы и системы станции, в схемах приборов, аппаратуры и систем широко применено резервирование — дублирование, а в некоторых случаях, в особо ответственных местах, и тройное резервирование блоков, приборов, а зачастую и целых схем.

Каждая из перечисленных систем станции выполняет в полете строго определенные функции, предписанные ей программой полета.

Рассмотрим работу одной из основных систем станции — радиокомплекса орбитального отсека.

Радиокомплекс состоит из двух частей — приемной и передающей, которые работают в нескольких режимах, обеспечивая: управление приборами, аппаратурой и системами станций (командная радиолиния); телеметрические измерения (непосредственная передача значений параметров, характеризующих работу всех систем станции в сеансах связи); регистрацию на запоминающем электронном устройстве, воспроизведение и передачу на Землю накопленной между сеансами связи научной информации и данных о работе системы астроориентации; проведение совместно с наземным радиокомплексом траекторных измерений — определение местонахождения станции по угловым координатам, скорости и дальности.

Прием управляющих сигналов-команд, передача информации с борта станции на Землю и проведение траекторных измерений на трассе перелета Земля — Венера осуществляются через одну из трех антенн, установленных на борту станции: остронаправленную параболическую диаметром 2330 миллиметров или одну из двух всенаправленных антенн в зависимости от задач сеанса связи и степени удаления станции от Земли.

В состав радиокомплекса для решения поставленных задач входят два комплекта приемников, два комплекта передатчиков, дешифраторы, блоки автоматики и формирования сигнала, модулирующие устройства, задающие генераторы, телеметрические коммутаторы и целый ряд других блоков и устройств. Управление работой этого сложного радиокомплекса осуществляется либо автоматически от бортового программно-временного устройства, либо по радиокомандам с Земли.

Каждый сеанс радиосвязи имеет свое определенное значение и должен выполняться строго в соответствии с установленной программой, так как все команды логически увязаны одна с другой и невыполнение одной из них может задержать проведение сеанса или вовсе отменить его.

В зависимости от назначения проводятся следующие сеансы связи:

— приземный, в котором тщательно проверяется работа всех бортовых систем и проводятся траекторные измерения;

— типовой сеанс телеметрических измерений и передачи научной информации на траектории полета;

— типовой сеанс траекторных измерений на траектории полета, в котором определяются дальность, скорость станции и ее положение в пространстве;

— сеанс астрокоррекции траектории полета станции;

— припланетный сеанс связи до входа в атмосферу Венеры.

Говоря о работе радиокомплекса станции, нужно отметить ту трудность, которую вносят в его работу космические расстояния. На Земле мы привыкли к тому, что радиоволны, посланные с радиостанции, достигают приемников мгновенно. Совсем другое дело связь на межпланетных расстояниях — от подачи команды до ее исполнения проходит несколько минут. На завершающем этапе полета от подачи команды до получения ответа с борта станции проходит время, за которое можно спокойно сделать зарядку или выпить стакан чая с пирожным. Так что команды с Земли подаются в соответствии с теми временными интервалами, которые определены программой полета.

Схема полета станции «Венера-5» с сеансами связи: 1 — приземный сеанс связи; 2 — сеанс связи на остронаправленной антенне; 3 — сеанс астрокоррекции; 4 — сеанс связи на малонаправленной антенне; 5 — припланетный сеанс

Между сеансами связи радиоаппаратура станции находится в дежурном режиме, т. е. включен только один комплект приемника и соответствующая электронная аппаратура, обслуживающая командную радиолинию станции. По получении команды с Земли управляющие устройства подключают те или иные блоки радиокомплекса, системы и аппаратуру станции, которые по этой команде должны вступить в работу.

В соответствии с заложенной программой автоматически или по командам с Земли происходит переключение комплектов приемо-передающей аппаратуры и блоков радиокомплекса.

Таким образом, в случае выхода из строя какого-либо прибора или элемента схемы его всегда готов заменить резервный прибор или резервная схема.

Нужно отметить, что за все время полета станций «Венера-5» и «Венера-6» к подобным мерам прибегать не пришлось. Аппаратура работала безотказно.

Говоря о работе космического радиокомплекса, нужно помнить и о других больших трудностях, которые крайне усложняют радиосвязь. К ним относятся прежде всего радиошумы, исходящие от Солнца, других звезд, созвездий и туманностей. Ведь радиосигналы станции на больших расстояниях слабеют и становятся соизмеримыми с шумами. Сигналы надо, как говорят радисты, выделить из этих шумов, отфильтровать, усилить и превратить в четкие сигналы, которые фиксируются на магнитной ленте запоминающих устройств Центра управления, вводятся в вычислительные машины и преобразуются в цифровые или графические данные.

Другой причиной, усложняющей радиосвязь, является большое нарастание скорости движения станции во время подлета к планете, когда передается наиболее ценная научная информация. При этом в соответствии с так называемым эффектом Доплера происходит изменение длины радиоволны в связи со значительным изменением скорости передатчика относительно наземного приемника.

С этими трудными задачами блестяще справились инженеры и операторы в Центре дальней космической связи, обеспечившие надежную работу приемных антенн и всей аппаратуры.

Когда видишь эти восемь 16-метровых чаш антенны Центра дальней космической радиосвязи, собранных на одной ферме, кажется невероятным, что эта махина высотой с десятиэтажный дом может с точностью в несколько угловых минут отслеживать полет станции, двигаться на своих опорах с удивительной легкостью, выполняя волю операторов.

Для нормальной работы бортовой радиокомплекс и все остальные системы станции должны быть обеспечены электроэнергией.

В состав системы энергопитания станции помимо солнечных батарей — полупроводниковых преобразователей, которые занимают площадь 2,5 квадратных метра, и химических батарей-аккумуляторов входят преобразователи тока, блок контроля источников питания, счетчик ампер-часов и система регулирования.

Антенна Центра дальней космической связи

Указанные устройства обеспечивают работу систем станции в диапазоне от десятков до нескольких сот ватт потребляемой мощности.

В связи с тем, что световой поток от Солнца при приближении станции к Венере возрастает по закону квадрата расстояния, а следовательно, возрастает и количество электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, что может привести к перезарядке химических источников тока, в программе полета предусмотрены соответствующие переключения участков панелей солнечной батареи, позволяющие поддерживать величину тока в заданных пределах.

Одной из основных жизненно важных систем станции, от нормальной работы которой зависит успешная работа остальных систем, является система терморегулирования. В начале полета она должна предохранить станцию от замерзания, а при подлете к Венере — от всеиспепеляющих лучей Солнца. Задачи диаметрально противоположные.

Необходимый тепловой режим элементов конструкции и бортовых систем обеспечивается сочетанием пассивных и активных способов терморегулирования.

Пассивная система терморегулирования представляет собой теплоизоляцию и соответствующие красочные покрытия; теплоизоляция не позволяет резко меняться тепловому потоку как в минусовую, так и в плюсовую сторону, а окраска поверхности обеспечивает необходимое теплоизлучение излишков тепла конструкцией станции или, наоборот, его приобретение там, где температура на элементах конструкции не должна понижаться ниже заданного предела.

Активный способ реализуется воздушной системой терморегулирования герметических отсеков с вентиляторами обдува, теплообменником-радиатором, датчиками температуры, системой регулирования, трубопроводами и клапанами.

К работе этой системы были предъявлены самые высокие требования во время стендовых отработок на Земле.

Но не все режимы работы можно проверить испытаниями в земных условиях. Например, невозможно воспроизвести состояние невесомости в течение длительного времени, при котором картина распределения тепла в отсеках станции коренным образом меняется, так как в этом случае из теплового обмена целиком и полностью исключается конвекция. Поэтому в системе терморегулирования помимо вентилятора, который обеспечивает обмен воздуха между отсеками станции и теплообменником, в местах с наибольшим тепловыделением поставлен ряд вентиляторов обдува, которые работают тогда, когда работает тепловыделяющий прибор или система.

Работает система терморегулирования по следующему циклу. В течение полета основным источником тепла в отсеках станции является работающая аппаратура станции. Происходит постепенное повышение температуры в отсеках. При достижении верхнего предела срабатывания по команде от термодатчика открывается клапан, воздух из отсека поступает в теплообменник (холодный контур), отдает его стенкам тепло, которое излучается в космос. Сам воздух охлаждается и вновь поступает в отсеки станции, где отбирает тепло от нагретых приборов и опять возвращается в теплообменник. Так продолжается до тех пор, пока температура в отсеках не понизится до нижнего предела срабатывания; тогда клапан закрывается, и весь цикл с накоплением тепла повторяется вновь.

В таком режиме система терморегулирования работает примерно половину времени полета. А затем уже существенное влияние на баланс тепла станции начинает оказывать лучистая энергия Солнца. Поэтому предусмотрен режим постоянного включения холодного контура, обеспечивающий необходимый тепловой режим в отсеках станции на второй половине пути.

Кажется все просто, но этой простоты удалось добиться лишь благодаря опыту полетов предыдущих станций, большой серии наземных экспериментов и кропотливой работе конструкторов и инженеров-расчетчиков.

В результате система терморегулирования сработала в полете блестяще; нигде в отсеках станции температура не превышала 20-25°С. Наиболее благоприятный режим для работы всех приборов и систем станции был обеспечен.

Положение корабля на океанских просторах определяет штурман с помощью небесных светил. Произведя расчет и вычислив отклонение корабля от заданного курса, он подает команду рулевому на изменение курса, а в машинное отделение — команду на изменение скорости корабля с тем, чтобы обеспечить своевременное прибытие его в порт назначения.

Так и наши посланцы, станции «Венера-5» и «Венера-6», должны были прибыть точно на пункт назначения — планету Венера — в определенное время, чтобы момент их прибытия мог быть зафиксирован Центром дальней космической связи, расположенным на территории Советского Союза.

Роль штурмана дальнего плавания и силовой установки на наших станциях выполнили система астроориентации и корректирующая двигательная установка. Как они справились с этой задачей?

Основных режимов работы системы астроориентации три.

Первый режим — так называемый режим постоянной солнечной ориентации. В этом режиме панели солнечной батареи всегда направлены на Солнце и обеспечивают подзарядку химических источников тока — аккумуляторов. Не будь этого режима, станция через несколько дней вышла бы из строя.

Этот режим обеспечивается с помощью оптико-электронного датчика постоянной солнечной ориентации. Если Солнце находится в центре поля зрения датчика, то сигнал рассогласования равен нулю, и никакие управляющие команды на исполнительные органы (микродвигатели) системы управления не поступают.

Если Солнце уходит из поля зрения датчика, то наступает разбаланс электронных цепей, система управления включает управляющий микродвигатель, который сообщает станции необходимый импульс и возвращает ее в исходное положение.

Ввиду того, что режим ориентации панелей солнечной батареи жизненно важен для работы всех систем станции, он задублирован режимом гироскопической закрутки станции вокруг оси, перпендикулярной поверхности панелей солнечной батареи.

Предварительно с помощью другого солнечного датчика панели ориентируются на Солнце.

Второй режим — режим ориентации параболической антенны на Землю. В этом режиме, когда наиболее эффективно используется вся мощность бортового передатчика, так как радиосигналы фокусируются антенной в узкий пучок и направляются на Землю, имеется возможность осуществить передачу наибольшего количества информации при максимальной величине сигнала. Это особенно важно, когда станция удалена от Земли на десятки миллионов километров.

Для проведения этого режима в системе астроориентации имеются две подвижные «трубы» — одна с солнечным, другая с земным датчиками.

По данным траекторных измерений, проведенных с помощью бортового и наземного радиокомплексов, вычисляются значения двух углов — угла между продольной осью станции и направлением на Солнце и угла Солнце — станция — Земля.

По радиолинии значения этих углов передаются в блок памяти системы управления. По команде с Земли солнечная и земная «трубы» выставляются (разворачиваются) на эти углы, после чего начинается сеанс ориентации на Землю.

При этом с помощью микродвигателей системы управления солнечный датчик разворачивается в направлении на Солнце, затем происходит совмещение продольной оси станции с направлением на Солнце, после чего станция разворачивается вокруг своей оси до захвата Земли земным датчиком; при этом параболическая антенна оказывается направленной на Землю с точностью в несколько угловых минут, и начинается сеанс радиосвязи с Землей.

По окончании этого сеанса станция с помощью тех же микродвигателей, системы управления и солнечных датчиков переводится опять в режим постоянной солнечной ориентации.

Третий режим — режим коррекции траектории.

Как уже отмечалось, во время выведения станций на траекторию полета к Венере и во время полета на них действуют сила тяги двигательной установки, импульсы от двигателей системы стабилизации, поля тяготения Земли, Солнца, Луны и планет и целый ряд других факторов. Величины воздействующих сил не всегда известны точно и не все их можно учесть. В результате этого истинная траектория полета станций отличается от расчетной. Очевидно, требуется определить величину этого расхождения и соответствующим образом скорректировать траекторию полета станций. По данным траекторных измерений было выяснено это расхождение, были определены величина и направление корректирующих импульсов и значения углов, на которые предварительно должны быть развернуты станции в пространстве перед коррекцией.

По радиолинии значения величин углов, время работы корректирующей двигательной установки были переданы в виде уставок (цифрового кода) в электронные блоки памяти станций.

Наступил очень ответственный режим полета станций — режим коррекции.

В этом режиме необходима высокая точность ориентации и работы корректирующей двигательной установки.

Опорными светилами при проведении этого сеанса являлись Солнце и звезда Сириус. Относительно направлений на эти светила и осуществлялась ориентация станций; для этого были рассчитаны значения углов ориентации, заложенные в память станций.

Во время сеансов коррекций обе станции были соориентированы таким образом, чтобы при работе корректирующей двигательной установки можно было ликвидировать рассогласование между траекториями — истинной и расчетной, обеспечить попадание станций в заданные районы Венеры и прилет их в расчетное время — около 9 часов по московскому времени 16 мая 1969 года для станции «Венера-5» и 17 мая 1969 года для станции «Венера-6», когда Венера находилась в зоне радиовидимости антенн Центра дальней космической радиосвязи.

Район входа в атмосферу Венеры выбирался с учетом следующих соображений. Так как максимум диаграммы направленности передающей антенны спускаемого аппарата совпадает с его продольной осью, то при спуске на парашюте диаграмма направленности будет совпадать с местной вертикалью. Если во время снижения направление местной вертикали будет совпадать с направлением Венера — Земля, то, очевидно, сигнал, принимаемый на Землю, будет наиболее сильным. Поэтому наиболее благоприятный район входа станции в атмосферу Венеры лежит в центре видимого с Земли диска планеты.

При этих условиях подлет к Венере осуществляется всегда с теневой стороны планеты, и точка входа в атмосферу находится на неосвещенной стороне Венеры. Для станций «Венера-5» и «Венера-6» точка входа в атмосферу Венеры находилась на ночной стороне планеты на расстоянии 2700 километров от линии терминатора, т. е. границы дня и ночи.

Вход аппарата в атмосферу планеты должен быть осуществлен под определенным углом. При столь плотной атмосфере, какая наблюдается на Венере, величина угла входа аппарата в атмосферу имеет большое значение. Слишком крутой вход приводит к резкому возрастанию перегрузок и значительному нагреву спускаемого аппарата во время аэродинамического торможения в атмосфере планеты, что может привести к его разрушению. При малых углах входа, т. е. пологом входе, возможен «незахват» космической станции атмосферой планеты, при этом торможение в верхних слоях атмосферы окажется недостаточным и вместо погружения в атмосферу произойдет рикошет — станция, изменив свою траекторию, пролетит мимо планеты. Поэтому существует некоторый допустимый диапазон углов входа в атмосферу.

Для станций «Венера-5» и «Венера-6» углы входа в атмосферу планеты составили 63-65 градусов относительно местного горизонта, а скорость входа — 11,18 километра в секунду.

Для осуществления ориентации станций требуются очень небольшие моменты сил, создаваемые микродвигателями. Величина моментов, возникающих при работе корректирующего двигателя, на несколько порядков превышает величину моментов от микродвигателей, поэтому после окончания процесса ориентации станции по Солнцу и звезде Сириус перед включением корректирующего двигателя в работу вступает гироскопическая система стабилизации, управляющая работой двигателей стабилизации и обеспечивающая стабилизацию станции до окончания работы корректирующего двигателя.

14 и 16 марта 1969 года, когда станции «Венера-5» и «Венера-6» находились от Земли на расстоянии соответственно 15,5 и 15,7 миллиона километров, в строго расчетное время по команде от бортовых программно-временных устройств включились корректирующие двигатели, которые, проработав заданное время, перевели станции на траектории, обеспечивающие попадание их в заданный район планеты Венера.

Траекторные измерения, проведенные после сеанса коррекции, подтвердили правильность баллистических расчетов и высокую точность их реализации. Момент входа станций в атмосферу Венеры прогнозировался с точностью в несколько секунд, а координаты района входа — с точностью до 200 километров. Поскольку первая коррекция была выполнена с высокой точностью, второй коррекции не потребовалось, хотя программой полета она и предусматривалась.

Наступил новый этап работы. Приближались припланетные сеансы связи и проведение исследований при снижении спускаемых аппаратов в атмосфере Венеры.

Необходимо было еще и еще раз проверить аппаратуру орбитальных отсеков и спускаемых аппаратов станций и всю наземную командно-приемную часть радиокомплекса.

Что же представляет собой спускаемый аппарат?

Спускаемый аппарат по форме близок к шару, диаметром около одного метра, массой 405 килограммов. Наружная поверхность шара, особенно его нижняя часть, снабжена мощной теплозащитой, задерживающей приток тепла с поверхности шара в герметический контейнер во время движения спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы. Ведь спускаемый аппарат входит в атмосферу со второй космической скоростью — около 11 километров в секунду, и за ударной волной, возникающей перед аппаратом, в результате аэродинамического торможения температура превышает 10 000°С. От такой температуры поверхность спускаемого аппарата не горит, а просто испаряется.

Кроме того, во время торможения возникают громадные перегрузки, в результате которых сила тяжести каждого элемента спускаемого аппарата примерно в 450 раз больше, чем на Земле в нормальных условиях.

Только эти два обстоятельства показывают, какие трудности стояли перед создателями спускаемого аппарата.

Спускаемый аппарат состоит из двух изолированных друг от друга отсеков: верхнего — парашютного и нижнего — приборного.

В парашютном отсеке размещается двухкаскадная парашютная система, состоящая из тормозного и основного парашютов. Ткань этих парашютов сохраняет необходимую механическую прочность при температурах выше 500°С.

В этом отсеке также находятся передающая антенна радиокомплекса, датчики научной аппаратуры и антенны радиовысотомера. Парашютный отсек снабжен сбрасываемой герметической крышкой.

Спускаемый аппарат

В приборном отсеке спускаемого аппарата размещаются бортовой радиопередатчик, программно-временное устройство, блоки автоматики, телеметрическая система, радиовысотомер, аккумуляторная батарея, система терморегулирования и научная аппаратура.

Для повышения устойчивости движения спускаемого аппарата в атмосфере Венеры и уменьшения амплитуды его колебаний в нижней его части установлен специальный механический демпфер.

В спускаемых аппаратах находились космические паспорта станций — вымпелы с барельефом Владимира Ильича Ленина и изображением Герба Советского Союза.

Нужно отметить, что спускаемые аппараты станций «Венера-5» и «Венера-6» были подвергнуты конструктивным изменениям по сравнению со спускаемым аппаратом станции «Венера-4». Ведь спускаемый аппарат станции «Венера-4» создавался в то время, когда диапазон предполагаемых давлений и температур у поверхности Венеры колебался от одного до сотен килограмм-сил на квадратный сантиметр и от -30 до +400 С, поэтому он был создан на среднюю модель атмосферы Венеры и мог выдерживать давление около 20 кгс/см².

Значения параметров атмосферы, полученные в результате предварительной обработки со станции «Венера-4» при отметке радиовысотомера, равной 28 километрам, и в более глубоких слоях, хорошо совпали с величиной пройденного пути при снижении аппарата в атмосфере планеты с момента получения отметки высоты до момента прекращения связи. Полученные при этом данные хорошо согласовались со значением высоты, рассчитанным из условий гидростатического равновесия атмосферы.

Такое совпадение результатов, полученных разными методами, давало основание сделать вывод, что измерение параметров атмосферы производилось спускаемым аппаратом станции «Венера-4» до самой поверхности планеты.

В результате дальнейшей тщательной обработки данных, полученных зондированием атмосферы Венеры станцией «Венера-4», вместе с данными последних радиоастрономических, радиолокационных исследований, а также с данными, полученными с аппарата «Маринер-5», ученые высказали предположение, что значения давления и температуры у поверхности планеты более высокие, чем показывала станция «Венера-4». При этом учитывалась одна особенность в работе радиовысотомера станции «Венера-4»: показаниям радиовысотомера могли соответствовать два значения высоты, различающиеся друг от друга в 30-40 километров. Это явление неоднозначности свойственно всем радиовысотомерам с периодической модуляцией частоты, а незнание свойств атмосферы Венеры могло привести к тому, что раскрытие парашюта и начало измерений начались значительно раньше расчетных значений высоты за верхним порогом неоднозначности. Поэтому были высказаны соображения, что измерения, производимые со спускаемого аппарата станции «Венера-4», были начаты на высоте 55 километров, а не на 28 километрах и прекратились на высоте 27 километров над поверхностью планеты, когда внешнее давление атмосферы, достигнув величины, большей предельной для прочности корпуса спускаемого аппарата, вдавило верхнюю крышку приборного отсека и привело к нарушению работы аппаратуры радиокомплекса. В связи с этим при дальнейшем снижении спускаемого аппарата станции «Венера-4» измерения не производились.

Компоновка спускаемого аппарата: 1 — тормозной парашют; 2 — основной парашют; 3 — крышка пиротолкателя; 4 — передающая антенна; 5 — датчик плотномера; 6 — пазовый зарядный клапан; 7 — осушитель; 8 — вентилятор системы терморегулирования; 9 — гермовывод; 10 — блок коммутации; 11, 16 — датчики ускорения; 12 — передатчик; 13 — механический демпфер колебаний; 14 — блок питания; 15 — бортовой передатчик; 17 — программно — временое устройство; 18, 19, 20 — элементы конструкции наружной теплозащиты; 21 — внутренняя теплоизоляция; 22 — система терморегулирования; 23 — корпус спускаемого аппарата; 24 — пиротолкатель; 25 — крышка парашютного отсека; 26 — антенна радиовысотомера; 27 — газоанализатор

При подготовке нового эксперимента заманчиво было усилить корпусы спускаемых аппаратов станций «Венера-5» и «Венера-6», чтобы они провели зондирование атмосферы вплоть до поверхности планеты. Но поскольку упрочнение корпусов спускаемых аппаратов в 5-8 раз, как требовало того атмосферное давление у поверхности Венеры, приводит к сильному утяжелению их и, как следствие, к уменьшению состава научной аппаратуры, и на столь коренную переработку конструкции спускаемого аппарата просто не хватало времени — астрономические сроки пуска были близки, — то было признано нерациональным вносить столь серьезные изменения в конструкцию и состав научной аппаратуры спускаемого аппарата.

Основная цель, которую наметили ученые запуском станций «Венера-5» и «Венера-6», заключалась в повышении точности измерений химического состава, параметров атмосферы и соответствующих им высот и в увеличении глубины проникновения в атмосферу Венеры.

В связи с этим корпусы спускаемых аппаратов станций были упрочнены так, чтобы выдерживать наружное давление до 25-27 кгс см² и более высокие по сравнению с «Венерой-4» температуры и перегрузки.

Для увеличения скорости снижения спускаемого аппарата в атмосфере Венеры в четыре раза была уменьшена площадь основного парашюта, так как парашют станции «Венера-4» был рассчитан на меньшие значения плотности атмосферы планеты.

Данные измерений, выполненных автоматической станцией «Венера-5» в атмосфере планеты

Состав научной аппаратуры спускаемых аппаратов был также частично изменен. Был установлен новый, более совершенный радиовысотомер, в котором полностью исключалась возможность неоднозначности измерений.

ВХОД И СНИЖЕНИЕ В АТМОСФЕРЕ ВЕНЕРЫ

Раннее утро 16 мая 1969 года. Розовый горизонт подернут туманом. Солнце еще не взошло, и Венера сияет на небосклоне в своем удивительном блеске.

Утреннюю тишину Центра дальней космической связи прорезал звук сирены, и автоматические устройства медленно привели в движение две приемные антенны.

Восемь шестнадцатиметровых параболических чаш каждой антенны нацелены на далекую Венеру и, кажется, прислушиваются к ее голосу.

Но нет, не Венеру слушают они сейчас, они улавливают сигналы, которые посылает станция «Венера-5» с расстояния в 67 миллионов километров на Землю. Величина сигналов, ослабленных космической далью, настолько мала, что они становятся соизмеримыми с радиошумом самого космоса, и только эти антенны, оснащенные чувствительными устройствами с параметрическими усилителями, охлаждаемыми жидким азотом, могут уловить их.

Насколько это трудная задача, может показать сравнение, сделанное одним из создателей этих антенн. «Представьте себе, — говорит он, — в Черное море вылили стакан кипятка и Вы должны особым термометром измерить, насколько повысилась температура моря». Аналогичную задачу и решали в Центре дальней космической связи во время снижения спускаемого аппарата на парашюте в атмосфере Венеры.

Утром 16 мая 1969 года со станцией был начат припланетный сеанс связи, на борт станции был выдан ряд служебных команд, подготовивших системы станции к проведению завершающего этапа полета. Сигналы, подтверждающие исполнение каждой команды станцией, приходили на Землю через восемь минут. Последний припланетный сеанс радиосвязи со станцией «Венера-5» был осуществлен при подлете к планете Венера за два часа до входа в ее атмосферу. Начинался он по команде программно-временного устройства во время, заданное с Земли в предыдущем сеансе связи. В течение 8 минут были произведены контрольные траекторные измерения для уточнения влияния гравитационного поля Венеры и внесения необходимых поправок в баллистические расчеты. Затем была передана телеметрическая информация о состоянии бортовых систем.

Спускаемый аппарат станции «Венера-5» был отделен от орбитального отсека перед входом в атмосферу планеты на расстоянии 37 тысяч километров, а станции «Венера-6» — на расстоянии 25 тысяч километров от Венеры.

Радиосвязь с орбитальными отсеками станций «Венера-5» и «Венера-6» поддерживалась вплоть до входа их в плотные слои атмосферы.

После входа в плотные слои атмосферы (в 9 часов 01 минуту по московскому времени 16 мая 1969 года] для спускаемого аппарата станции «Венера-5» начался наиболее сложный этап полета — аэродинамическое торможение.

При аэродинамическом торможении температура за ударной волной у поверхности спускаемого аппарата в его лобовой части достигала 11 000°С, кинетическая энергия переходила в тепловую, в результате этого скорость спускаемого аппарата за короткое время уменьшилась примерно с 11 километров в секунду до 210 метров в секунду. После этого в строго расчетное время специальные датчики произвели включение автоматики спускаемого аппарата, управляющей вводом в действие парашютной системы и включением научной аппаратуры. Автоматы ввели в действие тормозной, а затем основной парашюты, антенны радиопередатчика, радиовысотомера, научную аппаратуру. Начался плавный спуск аппарата в атмосфере Венеры и передача научных данных на Землю.

Естественно, что в те минуты, когда окутанный плазмой спускаемый аппарат вступил в единоборство с венерианской атмосферой, связи с ним не было, и в помещениях оперативных групп и руководства Центра дальней космической связи царила напряженная тишина. И велика же была радость людей, когда на трубке осциллографа забился зеленый зайчик сигнала со спускаемого аппарата и из динамика прозвучал торжествующий голос информатора: «Есть сигнал!».

Сеанс радиосвязи со спускаемым аппаратом станции «Венера-5» начался в 9 часов 02 минуты по московскому времени. За все время спуска аппарата связь с ним была устойчивой. Сеанс радиосвязи продолжался 53 минуты. К моменту прекращения связи со спускаемым аппаратом станции «Венера-5» внешнее атмосферное давление достигло значения примерно 27 кгс/см², что было предельным для прочности внешней оболочки аппарата. Во время снижения температура внутри спускаемого аппарата изменялась незначительно: с 13°С в начале участка снижения до 28°С в конце его. Это свидетельствовало о надежности как внешнего теплозащитного покрытия, предохраняющего аппарат от кратковременных, но чрезвычайно высоких тепловых потоков, возникающих при аэродинамическом торможении, так и внутреннего слоя теплоизоляции, который предохранял аппарат от нагревания в атмосфере Венеры за длительный период спуска на парашюте, когда температура атмосферы поднялась примерно до 300°С.

Сеансы связи при подлете к планете и при снижении станции «Венера-6» в атмосфере Венеры происходили аналогично: вход в плотные слои венерианской атмосферы спускаемого аппарата станции «Венера-6» произошел 17 мая в 9 часов 05 минут, сеанс радиосвязи во время спуска на парашюте в атмосфере планеты продолжался в течение 51 минуты.

ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТРАССЕ ПОЛЕТА
И В ОКОЛОПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Во время полета по трассе Земля — Венера автоматические станции «Венера-5» и «Венера-6» проводили измерения солнечных и галактических космических лучей, исследования межпланетной плазмы и рассеянного ультрафиолетового солнечного излучения.

Аппаратура, установленная на орбитальных отсеках станций для измерения космических лучей, позволяла регистрировать протоны с энергией от 1 до 12 миллиардов электронвольт, а также протоны с энергией, большей 30 миллионов электрон-вольт, и электроны с энергией, большей 0,1 миллиона электронвольт. Как показали измерения, выполненные станциями «Венера-5» и «Венера-6», общий уровень потока галактических космических лучей стал ниже, чем в июне-октябре 1967 года во время полета автоматической станции «Венера-4», примерно на 15 процентов и примерно на 40 процентов по сравнению с данными, полученными станциями «Зонд-3» и «Венера-2» в декабре 1965 года. Это связано с циклической деятельностью Солнца и свидетельствует о возросшем потоке неоднородных магнитных полей, идущем от Солнца.

Во время полета станции «Венера-5» и «Венера-6» было зарегистрировано большое увеличение интенсивности потоков солнечных протонов с энергией 1-4 миллиона электронвольт, из них 12 значительных. Четыре увеличения интенсивности отличались сложной структурой и большой продолжительностью: каждое из них длилось не менее семи суток. Интенсивность потоков во много раз превосходила уровень галактического фона. Это можно объяснить возросшей активностью Солнца, выразившейся в появлении группы хромосферных вспышек большой силы, происходивших в этот период.

Вблизи Венеры были получены новые данные о структуре потоков околопланетной плазмы. Ранее, при полетах космических аппаратов, было установлено, что межпланетное космическое пространство заполнено потоками плазмы, имеющими скорости, равные нескольким сотням километров в секунду. В связи с тем, что потоки плазмы движутся от Солнца, они получили название солнечного ветра. Эта плазма «намагничена» — она несет с собой магнитное поле.

Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли было хорошо изучено при запусках искусственных спутников Земли и космических аппаратов, но, как ведет себя плазма вблизи планет, не обладающих собственным магнитным полем, до полета к Венере советских и американских межпланетных станций не было известно.

Впервые резкие изменения концентрации плазмы, связанные с одновременным изменением напряженности магнитного поля в окрестности Венеры, наблюдались 18 октября 1967 года при помощи ловушки заряженных частиц и магнитометра, установленных на советской станции «Венера-4». Потоки межпланетной плазмы регистрировались также на «Венере-5» и «Венере-6». Наибольший объем информации был получен с помощью ловушек, установленных на станции «Венера-6». При приближении станции к планете были зарегистрированы изменения величин потоков и плазмы, характерные для области обтекания Венеры солнечным ветром. При этом фронт, где происходили изменения потоков плазмы, наблюдался на расстоянии примерно 28 000 километров от поверхности планеты, а станция «Венера-4» пересекла этот фронт на расстоянии 19 000 километров от поверхности планеты. Это объясняется тем, что станции «Венера-5» и «Венера-6», так же как и «Венера-4», опустились на ночную сторону планеты, но дальше от терминатора, границы дня и ночи, и поэтому пересечение фронта резкого изменения потока заряженных частиц произошло на большем расстоянии от планеты.

Фотоэлектрические фотометры для измерения рассеянного ультрафиолетового излучения в окрестности планеты и в межпланетной среде, установленные на обеих станциях, показали, что, как это наблюдалось и при полете станции «Венера-4», интенсивность излучения в линии атомарного водорода возрастает при приближении к планете. По результатам измерений была вычислена плотность атомарного водорода в удаленных областях околопланетного пространства. Оказалось, что первые признаки наличия водородной короны появились уже на расстоянии в 25 000 километров от центра планеты, и на расстоянии около 10 000 километров плотность водородной короны оказалась равной примерно 100 атомам в кубическом сантиметре.