Привет, Хабр! С вами Саша Баулин — фанат космоса и технологий. В последнюю неделю лета предлагаю вспомнить, что произошло в августе 54 года назад: если в прошлый раз были США на Марсе, то теперь время СССР на Венере.
17 августа 1970 года в 8:38 мск с космодрома Байконур состоялся пуск ракеты-носителя «Молния-М» с автоматической межпланетной станцией (АМС) «Венера-7». АМС стала первым посланцем Земли, который смог совершить мягкую посадку на поверхность Венеры и передать ценные данные. Что миссия дала науке и как помогла следующим полетам к соседней планете, рассказываю под катом.
Предыдущие миссии на Венеру
Изучение Венеры прекрасно показывает, насколько продвинулись наши знания о космосе. Ученые, начиная еще с Михаила Ломоносова, видели плотную атмосферу на Венере и предполагали, что садиться придется на жидкую поверхность. Связь тут такая: много жидкости, много испарений — вот и плотная атмосфера.
Первой из автоматических межпланетных станций планету штурмовал советский космический аппарат «Венера-1». Его запустили 12 февраля 1961 года, но во время полета связь с АМС прервалась. Скорее всего, это произошло из-за ошибки в системе ориентации по Солнцу: датчик перегрелся. Зато аппарат смог подлететь к соседке Земли на 100 тыс. км. Конструкция корабля «Венера-1» была рассчитана на плавание, был цилиндр со сферической верхней частью. Длина аппарата составляла 2 метра, диаметр — 1,05 метра.
Ученые не оставляли попыток достичь Венеры и изучить ее. В 60-х подключились и другие страны: США, Япония, государства Европы. Успеха удалось добиться американцам. «Маринер-2» первым среди своих «коллег» передал данные, подтверждающие теорию об экстремально горячей атмосфере планеты. Еще с его помощью ученые обнаружили отсутствие у Венеры магнитного поля и провели измерения скорости ее вращения вокруг своей оси.
Впервые достичь поверхности планеты удалось «Венере-3» в 1966 году. Правда, аппарат потерял связь при подлете к планете и таранил ее, как «Луна-2» — спутник Земли. Хотя АМС не смогла ничего рассказать о Венере, ученые получили ценную информацию о космическом и околопланетном пространстве в год спокойного Солнца. Эти данные помогли спланировать будущие проекты межпланетных перелетов и научиться обеспечивать надежную сверхдальнюю связь.
Через год данные об атмосфере Венеры уточнил американский аппарат «Маринер-5». Советский зонд «Венера-4» опустился в атмосферу Венеры, передав подробные данные. Оказалось, что воды в атмосфере планеты очень мало — а значит, планета не покрыта океаном. Воздух Венеры на 96,5% состоит из CO₂, на 3,5% — N2, остальных веществ на порядки меньше.
В 1969 году «Венера-5» и «Венера-6» наконец точно измерили давление и температуру на планете, подтвердив адские условия: более 90 атмосфер и 450 °С соответственно. Для сравнения, такое же давление на Земле достигается в океане на глубине 1 км, а при вышеуказанной температуре обычная электроника просто перегревается и плавится.
«Венера-7» как успешный успех
Данные предыдущих миссий позволили подготовить «Венеру-7» к суровым венерианским условиям: аппарат мог выдержать давление в 180 атмосфер и температуру в 540 °С в течение 90 минут.
Прочность конструкции увеличили, заменив алюминиево-магниевый сплав предыдущих станций к Венере на прочный титан. Конструкторы создали тепловую изоляцию нижней полусферы из стеклопласта, а верхней — из стекловаты, которая заполняла ячейки стеклосот. К тому же советские инженеры предусмотрели амортизационное устройство, позволяющее уменьшить влияние внешних факторов на инструменты станции. И почти в 20 раз уменьшили площадь парашюта, чтобы аппарат быстрее прошел атмосферу и начал работать на поверхности.
На этот раз все получилось! «Венера-7» после входа в атмосферу снизила скорость с 11,5 км/с до 200 м/с. На высоте 55 км автоматика раскрыла парашют, и АМС стала плавно снижаться. 15 декабря 1970 года состоялась мягкая посадка на поверхность Венеры.
Благодаря установленным научным приборам аппарат провел изучение свойств атмосферы на разных высотах, включая приповерхностный слой. Ученые установили, что его плотность в 60 раз выше, чем у воздуха Земли. Значения давления и температуры на поверхности Венеры составили 90 ± 15 атмосфер и 475 ± 20 °C. «Венера-7» проработала после спуска 23 минуты, передав ученым ценную информацию о свойствах соседки Земли.
«Непрерывные измерения температуры и величины доплеровского сдвига частоты при спуске аппаратуры вместе с данными предыдущих измерений параметров атмосферы на станциях „Венера“ и перекрывающейся области высот обеспечили получение высотных профилей температуры и давления вплоть до поверхности планеты», — рассказал в своей статье «Автоматические аппараты исследуют Венеру» академик Михаил Маров.
Давление и температуру на станции измерял комплект ИТД. Также на ней был установлен гамма-спектрометр ГС-4 для изучения типа поверхностных пород планеты. Ускорение при посадке измеряли с помощью прибора ДОУ-1М.
Что было после?
СССР и другие страны продолжили изучение Венеры. Советскому Союзу удалось больше, чем остальным странам, вместе взятым: телевизионная панорама поверхности Венеры, посадка на солнечной стороне планеты, когда она была с другой стороны от Земли, исследование почвы и атмосферы.
Аппараты «Венера-15» и «Венера-16» впервые выполнили радиолокационное картографирование поверхности северного полушария. Оказалось, что на Венере преобладают равнины с разнообразной морфологией, сочетающей ударные кратеры, молодые вулканические формации, следы лавовых потоков. Есть горы высотой более 10 км. Состав венерианских пород близок к земным базальтам.
Всего ученые Земли запустили к Венере 27 космических аппаратов, но изучение планеты продолжается. Например, в последнее время много внимания уделяется вулканизму Венеры. Похоже, на планете до сих пор продолжаются извержения. Именно они вкупе с отсутствием тектонических плит превратили Венеру в горячий ад.
Будущие миссии
Аппараты для изучения Венеры разрабатывают уже не только государственные, но и частные компании. Так, в 2021 году Rocket Lab совместно с MIT решили отправить первую в истории частную миссию к Венере. Ее основная цель — астробиологические исследования. Аппарат займется поиском следов жизни в атмосфере Венеры на высотах 45–60 км. При земном давлении температура там около 45–60 градусов Цельсия, а это вполне приемлемо для бактерий типа земных экстремофилов. К сожалению, старт в 2023 году не состоялся и был перенесен на 2025 год. Ждем!
В 2028 году к Венере планируют запустить миссии Индия и ОАЭ. Индийский зонд изучит как атмосферу, так и поверхность Венеры. Арабский же пролетит мимо планеты, направляясь к Марсу и поясу астероидов.
ESA одобрило проект венерианского зонда EnVision. Аппарат запустят к Венере в начале 30-х годов. Он займется изучением атмосферы и эндогенной активности планеты и составит детальную карту ее поверхности.
Китай отправит миссию VOICE (Venus Volcano Imaging and Climate Explorer). Цель — узнать побольше о геологической эволюции планеты, процессах взаимодействия поверхности и атмосферы.
NASA тоже отправит две миссии — VERITAS и DAVINCI+. Задача первой — картографирование планеты и изучение тектонических процессов. Второй — химический анализ атмосферы Венеры. Запуск обеих миссий назначен на конец 20-х — начало 30-х годов.
Россия уже вовсю ведет разработку собственной миссии «Венера-Д» («Венера Долгоживущая»), запланированной на 2031 год. Сначала в ней предполагалось участие американцев, но они вышли из проекта и затеяли две вышеупомянутые миссии VERITAS и DAVINCI+. Российская автоматическая межпланетная станция (АМС) должна совершить мягкую посадку на поверхность Венеры для более подробного изучения грунта и атмосферы Венеры. Это поможет разобраться в вопросе, осталась ли сейсмическая активность на Венере и почему вместо двойника Земли она превратилась в раскаленный ад. И, конечно, главный вопрос: есть ли жизнь на Марсе Венере?
Что еще почитать о космосе: