Штурм Венеры в 1960-х
После первых трёх пролётов советских станций «Венера-1» (1961 г.), «Венера-2» (1964 г.) и «Зонд-1» (1965 г.) вблизи планеты, первый в истории межпланетный перелёт осуществила АМС «Венера-3», но из-за потери связи со станцией данные со спускаемого аппарата о составе атмосферы получить не удалось.
В октябре 1967 года «Венера-4» впервые в истории доставила в атмосферу Венеры спускаемый аппарат, который в течение 94 минут с помощью парашютной системы опускался на ночной стороне планеты. Была получена некоторая информация о химических и физических свойствах атмосферы, но на высоте 25 км СА был раздавлен давлением в 20 атмосфер. Если до полёта «Венеры-4» считалось, что давление на поверхности Венеры составляет 10 атмосфер, то обработка данных «Венеры-4» позволила получить новую, на порядок большую оценку – около 100 атмосфер, что было учтено при проектировании последующих аппаратов.
К сожалению, на тот момент СА станций «Венера-5» и «Венера-6» уже были изготовлены, и возможности их переделать под давление в 100 атмосфер не было. После небольшой доработки станции были отправлены в межпланетный перелёт и их спускаемые аппараты в мае 1969 года вошли в атмосферу на ночной стороне Венеры, откуда передали уточнённые данные о более глубоких слоях атмосферы.
Строение АМС «Венера-7»
Исходя из полученных сведений о давлении на поверхности планеты был спроектирован принципиально новый спускаемый аппарат. Корпус спускаемого аппарата изготовили не из алюминиево–магниевого сплава АМГ-6, как у предыдущих «Венер», а из титана с обеспечением его прочности при разрушающем внешнем давлении в 180 атмосфер. При этом он должен был проработать на поверхности не менее получаса.
Тепловая изоляция нижней полусферы была выполнена из стеклопласта, а верхней полусферы – из стекловаты, которая заполняла ячейки стеклосот. Для уменьшения перегрузок, воздействующих на аппаратуру при соприкосновении аппарата с поверхностью планеты, было установлено амортизационное устройство.
Высокое атмосферное давление позволило заменить двухкаскадную парашютную систему на однокаскадную с рифленым парашютом конусной формы площадью 2,8 кв. м.
Полностью был изменен состав научной аппаратуры. Кроме того, для измерения высот в диапазоне от 25 до 1 км был установлен новый радиовысотомер.
В связи с изменением состава научной аппаратуры в СА потребовалось увеличить и ёмкость аккумуляторной батареи. Вместо кадмий–никелевой была установлена свинцово–цинковая батарея. За 15 суток до подлета к Венере по команде с Земли производился её заряд от солнечных батарей.
Ещё одной конструктивной особенностью стало захолаживание внутреннего пространства СА перед отделением от орбитального отсека. Это необходимо для того, чтобы спускаемый зонд как можно дольше сохранял свою работоспособность при очень высоких температурах на поверхности планеты.
В связи с увеличением почти на 100 кг массы СА по сравнению с предыдущими «Венерами», пришлось максимально облегчить орбитальный отсек. С него была снята вся научная аппаратура за исключением счетчика космических частиц. Но даже после этого масса всего аппарата на 50 кг превышала возможности РН «Молния-М». Грузоподъемность носителя удалось увеличить доработкой баков разгонного блока, что дало возможность добавить 140 кг топлива.
Миссия АМС «Венера-7»
17 августа 1970 года с помощью РН «Молния-М», изготовленной на заводе «Прогресс» (ныне РКЦ «Прогресс») к «утренней звезде» была запущена АМС «Венера-7». Пятьдесят лет назад, 15 декабря 1970 года, СА станции «Венера-7» совершил посадку на поверхность Венеры.
Перед входом в атмосферу произошло разделение орбитального и спускаемого аппаратов. Во время аэродинамического торможения скорость аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с, при этом максимальные перегрузки достигали 350 единиц. На высоте около 55 км от поверхности Венеры при внешнем давлении порядка 0,7 атмосферы система автоматики осуществила ввод в действие парашюта.
При входе СА в атмосферу произошел отказ телеметрического коммутатора, в результате чего на Землю передавалась только температура окружающей среды, которая изменялась от 25 до 475°C в течение спуска в атмосфере и во время нахождения аппарата на поверхности. Одновременно проводились радиоизмерения доплеровского изменения сигнала, принимаемого на Земле от спускаемого аппарата. Именно эти измерения позволили вычислить пройденный путь, «привязать» значения температуры к определенной высоте и зафиксировать момент касания поверхности Венеры. Постоянные измерения соотношения сигнал/шум принимаемого на Земле сигнала позволили зафиксировать уменьшение уровня сигнала в момент посадки почти в 30 раз. Это могло означать, что спускаемый аппарат во время посадки опрокинулся и прикрыл корпусом свои антенны.
Информация с аппарата передавалась 53 минуты, в том числе 20 минут с места посадки – это первый случай радиосвязи с поверхности другой планеты.
По полученным данным удалось рассчитать распределение давления и плотности атмосферы Венеры по высоте вплоть до поверхности. У поверхности давление атмосферы Венеры составило 90±15 атмосфер, а температура – +475±20°C.
Последующие миссии к Венере
АМС «Венера-8», запущенная в 1972 году, впервые осуществила мягкую посадку на её дневной стороне. Спускаемый аппарат вновь был переделан на снижение рабочего давления до 105 атмосфер (вместо 180 атм на «Венере-7»), что позволило облегчить его почти на 40 кг и разместить на станции дополнительные приборы.
Один из таких приборов – фотометр для измерения освещённости, необходимого для последующего фотографирования поверхности. Впервые была измерена освещённость на поверхности планеты. Она оказалась такой же, как на Земле в пасмурный день. Также с помощью гамма-спектрометра было впервые проведено исследование грунта другой планеты. По доплеровскому смещению сигнала во время спуска была измерена скорость ветра на разных высотах.
«Венера-9» и «Венера-10» – это тяжёлые АМС третьего поколения. Спускаемые аппараты этих станций в октябре 1975 года совершили посадку на дневной стороне планеты на расстоянии около 2000 км друг от друга. Спустя две минуты после посадки начиналась передача телевизионной панорамы. Это были первые в мире фотографии, переданные с поверхности другой планеты. Передача информации со спускаемого аппарата длилась 53 минуты. Сами станции продолжали полёт, выйдя на сильно вытянутые эллиптические орбиты Венеры, и таким образом стали первыми в мире искусственными спутниками Венеры (ИСВ).
СА станций «Венера-11» и «Венера-12» в декабре 1978 года совершили посадку на дневную сторону Венеры. В комплексе измерений параметров атмосферы планеты дополнительно велась регистрация электрических разрядов – молний.
В марте 1982 года СА станций «Венера-13» и «Венера-14» совершили мягкую посадку на поверхность планеты. В этот раз впервые были получены цветные изображения поверхности и проведён прямой анализ грунта планеты. Также СА имели микрофоны, производилась передача звука с поверхности.
АМС «Венера-15» и «Венера-16» в октябре 1983 года стали искусственными спутниками планеты и в течение нескольких месяцев передавали на Землю радиолокационные изображения поверхности Венеры с разрешением в 1-2 км.
Дальнейшим продолжением программы «Венера» в СССР стала программа «Вега» по исследованию Венеры и кометы Галлея посадочными аппаратами и аэростатными зондами в атмосфере. Станции были запущены в декабре 1984 года, а в июне 1985 года от них были отделены СА и аэростатные зонды.
В ходе спуска в атмосфере досрочно включилась аппаратура первого посадочного аппарата, предназначенная для исследований на поверхности. Таким образом, эта часть эксперимента не была выполнена. Второй посадочный аппарат успешно выполнил программу исследований на поверхности, передача сигнала продолжалась 56 минут. СА «Веги-2» впервые совершил посадку в высокогорном районе, поэтому анализ грунта в этом месте представлял особый интерес.
А в это время аэростатные зонды достигли стабильной высоты 53—55 км и начали дрейф в атмосфере планеты, проводя измерения метеорологических параметров: температуры, давления, вертикальных порывов ветра, дальности видимости в облаках, средней освещённости, и отслеживали наличие световых вспышек молний. Первый зонд пролетел под действием ветра около 11,6 тыс. км, второй около 11,1 тыс. км со средней скоростью 250 км/ч. Когда аэростатный зонд «Веги-2» пролетал над вершиной высотой пять километров, он попал в воздушную яму и резко снизился на полтора километра.
В средствах массовой информации Венеру по праву называют «русской планетой». Советские специалисты к «утренней звезде» отправили 19 экспедиций, изучали Венеру с пролётной траектории и с орбиты ИСВ, посадочные аппараты работали на поверхности планеты. Все другие вместе взятые страны снарядили всего семь экспедиций к Венере, из которых только один раз в 1978 году три посадочных аппарата, отделившихся от АМС «Пионер-Венера-2» (НАСА, США), спустились на поверхность планет.
