"Техника-молодежи" 1968 г №1, обл, вкл, с. 5-6
 |
|
 СХЕМА 1 И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПОЛЕТА СТАНЦИИ «ВЕНЕРА-4»: 1. Выведение на промежуточную орбиту ИСВ; 2. Выход на траекторию полета к Венере; 3. Коррекция; 4. Припланетный сеанс. Радиосвязь с Землей на параболической антенне; 5. Торможение спускаемого аппарата в атмосфере Венеры; 6. Спуск на парашюте. Проведение научных измерений и передача информации на Землю. Посадка. |
  |
| В |
Существует ошибочное мнение о том, что запуски в сторону Венеры приурочены к земным событиям. В действительности пригодные даты старта ограничены узким диапазоном времени и зависят от возможностей существующих ракет-носителей. Удобное расположение планет сохраняется примерно в течение месяца. Именно в эти сроки требуются минимальные скорости выведения. Затем наступает почти 19-месячный перерыв. При вертикальном разгоне земное тяготение тормозит ракету. Поэтому последний ракетный блок с автоматической станцией «Венера-4» сначала был выведен на околоземную орбиту, а затем стартовал почти по касательной к ней.
Сообщив станции скорость 11 350 м/сек, ракетный блок отделился. После этого наступает время «разумной жизни» станции «Венера-4».
Эта жизнь начинается с того, что электронное программное устройство включает систему ориентации. Ее гироскопические измерители определяют скорость, с которой вращается станция после отделения от ракетного блока. Затем включаются микродвигатели, гасящие беспорядочное вращение станции.
Но вот скорость погашена. «Венера-4» начинает программный разворот. Она, как разумное существо, ищет Солнце. Чувствительными полями оптического датчика станция просматривает небесную сферу.
Наконец Солнце «поймано». Счетно-решающее устройство дает команду на переход к режиму постоянной солнечной ориентации, позволяющей держать лопасти солнечных батарей направленными на Солнце. В таком положении станции придется лететь долгие месяцы. Режим работы должен быть предельно экономичным, и микродвигатели переходят на импульсный ритм.
Толчок. Солнечный зайчик начинает скользить по полю электронно-оптического датчика, «следящего» за Солнцем. Вот «зайчик» касается границы датчика, и тотчас следует толчок в обратную сторону. Вместе со станцией покачиваются и направленные на Солнце панели солнечных батарей. Ничтожна скорость этих колебаний. Она сравнима со скоростью часовой стрелки в движении по циферблату часов. Но она все-таки существует.
Действие на станцию ничтожных сил, таких даже, как солнечное давление, порождает неизбежное движение. Поэтому полет в ориентированном положении требует непрерывного расходования топлива.
Наоборот, для движения по траектории работа двигателя совсем не нужна. «Венера-4» летела по инерции в полях тяготения Солнца и планет. При выведении она была отстрелена против движения Земли относительно Солнца. Поэтому в угловом околосолнечном движении станция сначала отставала от Земли, но потом, падая на Солнце, перегнала ее. Тем временем Венера спешила по своей орбите к намеченному району встречи. Но чтобы встреча эта состоялась, необходима была коррекция...
Этот достойный восхищения и блестящий успех является новым триумфом советской науки, что особенно знаменательно накануне 50-летия Октябрьской революции. Индира ГАНДИ |
Очень трудно прицельным выстрелом с Земли достичь планеты Венера. Ошибки в скорости выведения всего в 1 м/сек и в отклонении у Земли всего в 10 угловых минут приводят к промаху в десятки тысяч километров. Такое же отклонение дает ошибка во времени старта ракеты всего на одну минуту.
В сеансах радиосвязи Земля регулярно опрашивала станцию, уточняя ее положение в космическом пространстве.
Расстояние до Земли определяли по времени прохождения радиосигнала до станции и обратно. По изменению частоты сигнала — эффекту Доплера — узнавали скорость ее удаления. По углам наблюдения с Земли — угловые координаты.
Координационно-вычислительный центр уточнял траекторию полета. Станция находилась на пролетной траектории и должна была пролететь вблизи Венеры на расстоянии в 160 тыс. км. Для превращения пролетной траектории в попадающую было необходимо изменить скорость станции.
Реактивный толчок, необходимый для изменения межпланетного пути, может быть направлен поперек, назад или под любым углом к траектории.
Система астрокоррекции способна ориентировать станцию в нужном положении. Но сначала необходимо выбрать, от чего вести отсчет. При «солнечно-звездной» коррекции опорной системой служит направление на звезды и Солнце.
В назначенное время по командам с Земли начинается поиск светил — сначала Солнца, а затем звезды Канопус. Вот их лучи попали в оптические трубки. После этого ось двигателя занимает требуемое положение в пространстве.
Программно-временное устройство передает управление гироскопам. Один из них «запоминает» положение станции в пространстве. Другой выключает двигатель при достижении заданной скорости.
Несомненный и потрясающий взлет советской техники, которая выдержала строжайший экзамен. За этой смелостью и, я бы даже сказал, дерзостью стоят величие научного и технического прогресса, могучая индустриальная база страны, которая отмечает полувековой юбилей своего расцвета. Профессор Михаил ХУНЦ (Польша) |
Коррекция способна изменить не только траекторию станции, но и время полета. Это особенно важно, ибо встреча станции с Венерой должна происходить тогда, когда ее можно наблюдать из центра дальней космической радиосвязи.
29 июля 1967 года «Венерой-4» была произведена коррекция. Последующая обработка траекторных измерений показала: встреча с планетой-целью произойдет 18 октября.
На борту «Венеры-4» по-прежнему «трудились» солнечные батареи, непрерывно генерируя ток. В промежутках между радиосеансами избыточная энергия передавалась буферным химическим аккумуляторам. Работали блоки автоматики, датчики и исполнительные органы системы ориентации. Система терморегулирования создавала принудительную циркуляцию в «атмосфере» станции, ибо в невесомости нет привычной для нас естественной конвекции. Снаружи станцию защищал теплоизоляционный костюм. Но он же не выпускал тепло, выделявшееся работающими приборами. Его нужно было выводить из-под защитной «шубы» и излучать в космическое пространство.
...А в парашютном отсеке «Венеры-4» лежали пока в сложенном виде тормозной и основной парашюты, да научные приборы спускаемого аппарата ждали, когда пробьет их час.
Припланетный сеанс начался на расстоянии в 45 тыс. км от Венеры. Непрерывно поддерживая связь с Землей, станция начала погружение в атмосферу загадочной планеты.
...18 октября в 7 час. 30 мин. московского времени наземные пункты связи зарегистрировали: радиопередатчик «Венеры-4» молчит.
В это время на автоматической станции началась операция разделения: лопнула одежда теплоизоляции. Пиропатроны отстрелили стяжные ленты и оттолкнули от орбитального отсека спускаемый аппарат. Сначала он плыл на раскаленной подушке газов венерианской атмосферы. Затем сработали парашюты, и радиосвязь возобновилась. Через полтора часа аппарат достиг поверхности Венеры. 94 мин. работал его передатчик, пока не исчерпалась энергия аккумуляторов.
«Венера-4» не займет свое место в музеях освоения космоса. Вместо нее будут демонстрироваться, наверное, ее никелированные двойники. Но имя «Венера-4» навсегда останется в летописи космической эры.
ТОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ПОЛЕТА СТАНЦИИ ОЧЕНЬ СЛОЖНЫ И ПОД СИЛУ ЛИШЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ, НО ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЕ, ПРИКИДОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ МОГУТ БЫТЬ ДОВОЛЬНО ПРОСТЫМИ. ВОТ НЕКОТОРЫЕ ИЗ НИХ.
При неограниченных энергетических ресурсах ракет-носителей пуск к планетам можно было бы совершать каждый день. Но ограниченные возможности ракет заставляют запускать станции только в строго определенные дни.
Оптимальная траектория полета к планетам — это эллипс, касающийся орбит Земли и Венеры. Для удачного пуска необходимо рассчитать время старта станции так, чтобы в момент ее подхода к орбите Венеры там находилась сама планета. Поэтому устанавливаются периоды выгодных для старта дней.
Период между запусками можно подсчитать по простой формуле, которая дает хорошие результаты:
Станции «Венера-2», «Венера-3» были запущены в ноябре 1965 года. Добавив к этой дате 1 год и 7 месяцев, получим июнь 1967 года.
Действительно, 12 июня 1967 года была запущена «Венера-4». В таблице приведены значения величин Т для других планет солнечной системы.
| Планета | Т |
| Меркурий Венера Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон | 0,320 года 1,60 года 2,13 года 1,09 года 1,03 года 1,01 года 1,007 года 1,004 года |
Для дальних планет периодичность оптимальных пусков становится близкой к земному году. Это объясняется тем, что эти планеты имеют малые скорости движения по орбите и пуски как бы совершаются в одно и то же место небосвода, а следовательно, в одно и то же время года.
КАК ПОДСЧИТАТЬ ВРЕМЯ ПОЛЕТА К ПЛАНЕТАМ?
Время полета к планетам рассчитывается по закону Кеплера: квадраты периодов обращении планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их траекторий — эллипсов. Время полета от Земли до Венеры — это полпериода обращения АМС вокруг Солнца. Большая полуось траектории АМС приближенно является полусуммой 
где L Земли, L Венеры — расстояние Земли и Венеры от Солнца.
По закону Кеплера
Полет по траектории Земля — Венера должен длиться 0,40 Тземли, то есть 4,8 месяца, «Венера-4» летела 4 месяца и 6 дней.
ЛЕГКО ЛИ ПОПАСТЬ В СОЛНЦЕ?
Солнце — центр нашей системы, его масса несоизмеримо больше массы планет. Оно центр притяжения, вокруг которого вращаются планеты и покинувшие Землю космические аппараты. А легко ли улететь из солнечной системы навсегда, разорвав ее притяжение?
Для ответа на эти вопросы на рисунке приведен график потребных скоростей разгона космического корабля от Земли для достижения разных планет.
Для достижения Марса, Венеры требуется сравнительно небольшая скорость — 11,3-12 км/сек.
Для достижения самой дальней планеты нашей солнечной системы — Плутона — 16,6 км/сек, а вот попасть в Солнце почти невозможно.
Для этого земному аппарату необходимо сообщить скорость более 30 км/сек.
Ну, а как же полет к звездам? Для этого космическому кораблю нужна всего лишь «третья» космическая скорость — 16,7 км/сек, почти в два раза меньшая, чем для полета на нашу собственную звезду Солнце.
 Венера — океан и горы. Такой ее предполагали увидеть астрономы. «Нет, на Венере нет гор», — утверждали другие. «Вот типичный венерианский пейзаж, — уверяли третьи. — Низкие облака и огнедышащие горы — такова планета загадок». |
ПЛАНЕТА УТРАЧЕННЫЕ ИЛЛЮЗИИ И НОВЫЕ НАДЕЖДЫ | Ф. ЗИГЕЛЬ, доцент |
| В |
Древние наблюдатели долгое время были убеждены в существовании двух необычно ярких Венер — утренней и вечерней. Потребовалось немало времени и усилий, прежде чем это заблуждение стало очевидным: не две звезды, а одна планета периодически появляется в сиянии то утренней, то вечерней зари.
В древнем Китае ее называли Тай-Ли, то есть Белолицей Красавицей. Вавилонские жрецы считали Венеру небесным воплощением богини Иштар. Пожалуй, у всех народов, кроме индусов, изумительно красивый блеск Венеры вызывал ассоциации с богинями любви и красоты. (Гомер называл Венеру «прекраснейшей из звезд небесных».)
Впрочем, все это не мешало изуверскому религиозному культу Венеры, и еще в прошлом столетии в Полинезии Утренней звезде приносились человеческие жертвы...
В эпоху средневековья, когда астрологические заблуждения одержали временную победу над астрономией, Венере приписывались «влияния» не только «благоприятные», но и несколько неожиданные. Составители гороскопов всерьез утверждали, что «под знаком Венеры» родятся царицы и легкомысленные женщины, аптекари и пьяницы, вольнодумцы и разбойники...
Начало семнадцатого века ознаменовано появлением телескопической астрономии. Одно из самых удивительных открытий Галилея — фазы Венеры. Именно они и их изменения наглядно иллюстрируют основной тезис Коперника — обращение планет вокруг Солнца.
Потрясающе! Фантастически, просто не верится, но ато сигналы с поверхности Венеры. Первая межпланетная связь человека! Бернард ЛОВЕЛЛ, |
Вторая половина восемнадцатого века, 1761 год. Михайло Ломоносов, наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца, приходит к открытию, что Венера «окружена знатною воздушною атмосферою, таковою, лишь бы не большею, какова обливается и вокруг шара земного». Постепенно складывается представление о земноподобности Венеры. Венера, почти равная по размерам Земле, согреваемая Солнцем в еще большей степени, чем земной шар, кажется миром солнечным, теплым, уютным.
Успешная передача научных материалов с планеты Венера советской автоматической станцией «Венера-4» — это «поистине замечательное достижение». Кеннет ГЭТЛЕНД, Мягкая посадка автоматической станции «Венера-4» — это грандиозный успех советской науки и техники. Лопес САНЧЕС, Это, безусловно, огромное событие и первоклассный вклад в изучение планет. ЖАН КУПОН, Первая посадка на другой планете! Сделан следующий крупный шаг в освоении человеком космического пространства. Решена труднейшая техническая задача — «приземление» в условиях полной невесомости. Рудольф ПЕШЕК, Советский космический корабль достиг теперь и Венеры, и Человечество впервые оказалось в состоянии получать информацию непосредственно с поверхности этой далекой планеты. Это говорит о бескрайних возможностях науки в СССР, о высоком техническом искусстве инженеров Советского Союза. Ахмед Реад ТУРКИ, Советский Союз осуществляет намного более крупную программу межпланетных исследований. В этой области русские намного впереди нас. Уильям ПИКЕРИНГ, |
Еще в 1643 году современник Галилея астроном-иезуит Риччиоли открывает пепельный свет Венеры — странное свечение неосвещенной части ее диска. В начале же прошлого века астроном Грюйтхаузен дал этому эффекту объяснение совсем необычайное. По его мнению, в те годы, когда пепельный свет увидеть удастся, жители Венеры устраивают праздничные иллюминации «в честь восшествия на престол нового властителя планеты» (!).
Можно ли после этого удивляться, что в конце прошлого века другой известный романтик-астроном, Камилл Фламмарион, утверждал с непреклонной категоричностью, что на Венере «животный мир и человечество должны несколько отличаться от тех же представителей органического мира на Земле. Что касается представления о нем как о пустынном и бесплодном мире, то подобная гипотеза не могла бы появиться в уме ни у одного натуралиста».
Первый удар всем этим розовым иллюзиям нанесла астрофизика. Уже в начале текущего столетия средства астрофизических исследований достигли такого уровня, что кислород на Венере (будь он там таким же обильным, как на Земле) можно было бы обнаружить. Но этот живительный газ, неизменный спутник земноподобных форм жизни, как раз и не оставлял никаких следов в спектрограммах Венеры.
Зато еще в 1936 году в спектре Утренней звезды открыли мощные полосы углекислого газа. Уже тогда, более трех десятилетий назад, атмосфера Венеры казалась удушливой, исключающей земные формы жизни.
Однако романтики не сдавались. Да и не только романтики — в глубине души каждому из землян не хочется быть космически уникальным, не хочется верить в бесконечное одиночество в беспредельном космосе.
Придуман компромисс: Венера — живое прошлое Земли. Она переживает каменноугольный период, и ее плотная атмосфера скрывает многочисленные бурно извергающиеся вулканы. Отсюда — углекислая атмосфера, подобная той, которая когда-то, возможно, была у Земли.
Эта, как мы теперь знаем, совершенно фантастическая картина получила большую популярность. Она была конкретна, понятна и приятна — по крайней мере тем, кто во что бы то ни стало хотел видеть в Венере обитель, полную мирских радостей...
Вспоминаются сороковые годы, когда благодаря Г. А. Тихову и помогавшим ему энтузиастам создается первая на Земле организация, изучающая внеземную жизнь — сектор астроботаники Академии наук Казахской ССР. Помните, какое место в астроботанических прогнозах уделялось планете Венере? Ученые рассуждали довольно любопытно.
Новая выдающаяся победа советской науки и техники, приуроченная к 50-летию Октября, может быть смело отнесена к числу выдающихся достижений человечества. В истории освоения Венеры и всей солнечной системы открыта новая славная страница. Одуэн ДОЛЬФУС, профессор (Париж) |
На Марсе суровые температурные условия приводят к тому, что марсианские растения поглощают все длинноволновое излучение, рассеивая лишь бесполезные для согревания синие и фиолетовые лучи. Венера же, жаркая, солнечная Венера, обладает растительностью совсем иного типа. Там растения страдают от жары. Единственное, что спасает их от перегрева, это рассеяние всей длинноволновой «тепловой» части спектра.
Отсюда следовал почти категорический вывод: если на Земле растительность зеленая, то на Марсе она голубая, а на Венере должна быть красной. В доказательство астроботаники ссылались на любопытный факт — в отраженном поверхностью Венеры солнечном свете чуть-чуть преобладают красноватые лучи — не ясно ли, что это «просвечивают» сквозь атмосферу Венеры ее красные леса и оранжевые равнины? (Какими наивными кажутся эти идеи с высоты космического века! И все-таки именно работы Г. А. Тихова и его школы положили начало современной астробиологии.)
Разочарование (и не просто жестокое, а окончательное) наступило ранним утром 18 октября 1967 года, когда советская межпланетная станция «Венера-4», мягко сев на поверхность планеты, с бесстрастностью автомата сообщила: там, на Венере, очень-очень жарко — 280° выше нуля! Мало того — ужасающая жара сопровождается непривычным для нас давлением — не менее 15 атм. Прибавьте к этому постоянно пасмурное небо, сквозь которое солнечный свет проходит, по-видимому, очень плохо, и вы получите картину, жуткую и непривычную для наших земных глаз.
У Венеры нет радиационных поясов, что также твердо установлено. Придется пересмотреть гипотезы о происхождении и природе магнитных полей планет. Теперь уже нельзя утверждать, что большая масса планеты неизбежно влечет за собою образование вокруг нее магнитного поля. Масса Венеры лишь на 20% меньше массы Земли, а никаких следов венерианского магнетизма не обнаружено.
Атмосфера Венеры оказалась, по нашим земным представлениям, просто удушливой — на 90—95% она состоит из углекислого газа без заметного присутствия азота. Что касается кислорода, на Венере он есть, но, увы, в количестве не выше 0,4% общей массы атмосферы (на Земле — 21%). Есть и водяные пары, но и вместе с кислородом их не больше 1,6%. И в этой плотной, облачной углекислой атмосфере температура растет просто стремительно — на 10° через каждый километр!
Почему так жарко на Венере? Помимо Солнца, во многом тут повинен «парниковый эффект». Действуя как своеобразное одеяло, плотная, облачная атмосфера не выпускает наружу инфракрасное, «тепловое» излучение поверхности.
Да, венерианская жара нестерпима для белковых организмов. Прощайте навсегда, оранжевые рощи и красные леса, живые ящеры и густые папоротники! Все эти романтические иллюзии отныне сданы в архив науки.
Остались ли, однако, какие-нибудь шансы встретить на Венере жизнь? Радиоастрономия, столь блестяще проявившая себя в изучении Венеры, установила еще один важный факт. Земные радары пробили толщу венерианской атмосферы и выявили, что на поверхности планеты есть по крайней мере две громадные горные цепи. Одна из них простирается с севера на юг почти на четыре тысячи километров, другая, расположенная в широтном направлении, еще длиннее. Гористая суша — преобладающая форма венерианского рельефа. Радары (совместно с земными лабораторными исследованиями) указывают еще и на такую важную подробность: на Венере есть шансы встретить породы из кварца, карбонатов и силикатов, но там нет ни гранитов, ни магнетиков, ни каких бы то ни было углеводородов.
Судя по данным радиолокации, Венера медленно обращается вокруг оси в обратном направлении (с востока на запад). Одни сутки на этой сумеречной планете — целых 244 земных! Между тем оптические наблюдения говорят о некоторых почти постоянных деталях облачного слоя, совершающих полный оборот всего за четверо суток. Примирить это вопиющее противоречие можно лишь одним — гипотезой о своеобразной метеорологии Венеры. По-видимому, там дуют сильнейшие постоянные широтные ветры, обегающие экватор планеты за четыре дня. Они-то и создают иллюзию быстрого вращения планеты.
Казалось, сильные ветры должны рано или поздно (совместно с дождями) сровнять венерианский рельеф. На самом деле этого не произошло: вероятно, потому, что на Венере и сейчас весьма активна как тектоническая, так и вулканическая деятельность.
Вот теперь и дополните ранее нарисованную картину новыми штрихами: под мрачным, темно-сером облачным слоем Венеры с его стремительно несущимися облаками дуют постоянные ураганы, извергаются многочисленные вулканы и ходуном ходит под ногами венерианская почва. Да к тому же еще жарища в 280° и моря из кипятка! Что там ни говорите, а ландшафт жуткий, не располагающий к высадке и прогулкам.
Так все-таки: есть ли на Венере жизнь? Не будем спешить с выводами. Даже судя по нашему земному опыту, жизнь удивительно стойкое, упорное и многообразное явление. Космос готовит астробиологам не только неприятные сюрпризы.
На высоте 25 км природные условия Венеры напоминают земные — давление в одну атмосферу и вполне терпимая температура. Не исключено, что верхние слои атмосферы служат пристанищем своеобразного атмосферного планктона — мириадов мельчайших живых существ. Может быть, именно такой планктон (эта идея принадлежит профессору Н. А. Козыреву) порождает явление «пепельного света» Венеры — инопланетного аналога хорошо нам знакомого ночного свечения земных морей? Конечно, это не высокоразвитые венерианцы, о которых мечталось много десятилетий, но все-таки жизнь, белковая жизнь...
Ось вращения Венеры почти перпендикулярна плоскости ее орбиты. Поэтому смены времен года на Венере нет, а климат зависит лишь от широты данного пункта. Значит, в околополярных зонах Венеры даже на ее поверхности температура должна быть значительно ниже 280° — ведь советская станция опустилась на дневную сторону. Кто знает, может быть, в полярных районах планеты с их постоянным умеренным температурным режимом также приютились какие-то белковые формы жизни?
Впрочем, почему, рассуждая о возможности жизни на Венере, мы должны ограничиваться лишь белковыми организмами? Давно известно, что на основе кремния, химического родственника углерода, можно (по крайней мере теоретически) построить высокомолекулярные соединения, аналогичные углеродным. «Кремниевые» организмы должны при этом обладать особенностями, поистине необычайными. Если белковые организмы черпают энергию за счет процессов окисления, то гипотетические кремниевые существа могли бы жить лишь в восстановительной атмосфере.
Что особенно примечательно, кремниевая жизнь должна быть необычайно устойчивой к высоким температурам. Вполне мыслимы, например, кремниевые организмы, для которых тысячеградусная жара столь же благодатна, как для нас климат Кавказа и Крыма. Так что не будем прежде времени пессимистами.
В связи с этим невольно вспоминаются по крайней мере два факта, требующие объяснения. В 1956 году американский астроном Д. Краус принял на волне 11 м странное радиоизлучение Венеры. Радиовсплески продолжительностью около секунды и более по своему характеру несколько походили на сигналы земных радиостанций. Хотя в 1960 году Краус подверг сомнению эти ранее полученные результаты, но обстоятельно и до конца они никем исследованы не были.
Еще загадочнее ослепительная вспышка, наблюдавшаяся Н. А. Козыревым на Крымской астрофизической обсерватории. Она охватила площадь поперечником около 4 тыс. км и продолжалась не более пяти минут. Самое странное — спектр вспышки, сфотографированный Н. А. Козыревым. В спектре обнаружены четкие линии технеция — элемента, образующегося при искусственных ядерных взрывах. По словам Н. А. Козырева, «трудно даже представить себе, чтобы это явление было естественным, природным, поскольку яркость и масштабы вспышки сопоставимы с ядерным взрывом».
Венера только чуть-чуть приоткрыла свои покрывала. Нет сомнения, что этот соседний мир таит в себе еще много неожиданностей. И столь же несомненно, что человеческое упорство, человеческий гений, наглядно проявивший себя в эксперименте с «Венерой-4», сумеет рано или поздно не только раскрыть все загадки Венеры, но и подчинить, освоить на благо человечеству эту ближайшую из планет.
