Знаете ли вы, дорогие мои друзья, какой космический зонд первым успешно достиг поверхности другой планеты? Это была капсула советского зонда «Венера-7», бронированная титановая полусфера. 15 декабря 1970 года она спустилась через адскую атмосферу Венеры. И успешно достигла поверхности планеты. И целых 20 минут передавала на Землю различную очень важную информацию.
Советский Союз отправлял зонды к Венере начиная с 1961 года. Однако конструкция первой серии космических аппаратов 1В была слишком примитивной для достижения качественных научных результатов. В 1963 году для изучения Марса и Венеры была введена новая серия зондов – 3МВ. Понятно, откуда взялись буквы «М» и «В» в названии серии (если кому интересно, в 1962 году в космос отправилось только два экземпляра зондов серии 2МВ. Но только один из них, «Марс-1», имел ограниченный успех).
Непокорная Венера
Конструкторское бюро ОКБ-1 Сергея Королева задумало серию 3МВ как улучшенную и более совершенную версию 2МВ. Было построено множество зондов серии 3МВ для запуска к двум соседним планетам и к окрестностям Луны. Но только в ноябре 1965 года три зонда из этой серии полетели к Венере. Один из них не достиг космоса из-за отказа ракеты-носителя «Молния». В то время как другие сумели вырваться из оков земного притяжения. Они стали известны всему миру как «Венера-2» и «Венера-3». Последняя включала в себя капсулу для изучения атмосферы Венеры.
Реконструкция прилета зонда«Венера-7» к Венере. Источник: Роскосмос.В 1966 году Королев решил передать свою программу космических исследований ОКБ Лавочкина, которое возглавлял Георгий Бабакин. Он решил использовать зонды серии 3МВ исключительно для изучения Венеры. Поэтому эту серию иногда также называют просто 3В. Предусматривалось, что все зонды будут нести спускаемые аппараты.
Анализ условий на Венере, проведенный по результатам наземных наблюдений и, прежде всего, после пролета американского зонда «Маринер-2» в 1962 году позволял предположить, что «планета-близнец Земли» — это вовсе не обитаемый мир, покрытый болотами, где мирно пасутся бронтозавры. А скорее наоборот. Данные показывали, что поверхность Венеры представляла собой сущий ад. Температура которого составляет более 400 ºC при колоссальном высоком атмосферном давлении.
Сущий ад
Не все исследователи соглашались с этой гипотезой. Но инженеры ОКБ Лавочкина не могли рисковать. И спроектировали капсулу с учетом самых пессимистичных ожиданий. Большой неопределенностью было атмосферное давление. Какого значения оно может достичь? Это было абсолютно неясно. Академия наук СССР предложила величину от 1 до 10 бар, поэтому инженеры спроектировали капсулу так, чтобы она выдерживала самое верхнее значение. Хотя датчики выдерживали только около 7 атмосфер, температуру 425 ºC и замедление не более 350g. Капсула больше походила на батискаф, чем на космический аппарат. И на самом деле инженеры ОКБ Лавочкина думали, что слишком преувеличивают ее защиту.
Интересно, что капсула была рассчитана на возможное погружение в гипотетические заболоченные венерианские океаны! (Привет, Стругацкие!)😉.
Два зонда 3МВ, получившие обозначение В-67, полетели к Венере в 1967 году. Однако один из них не смог покинуть низкую околоземную орбиту. Другой позже стал известен как «Венера-4». И его атмосферный зонд стал первым техническим устройством, успешно спустившимся через атмосферу другой планеты. Хотя и не достигшим ее поверхности.
Спуск в преисподнюю
Это событие произошло 18 октября 1967 года в 07:39 по московскому времени (МСК). Полусферическая капсула отделилась от зонда и вошла в атмосферу Венеры со скоростью 10,7 км/с. В то время, когда температура теплозащитного слоя капсулы достигла 11 000 ºC (!), остальная часть зонда «Венера-4» распалась в атмосфере. Капсула раскрыла вспомогательный парашют, а за ним и основной. Температура атмосферы понемногу повышалась. Последний сигнал, отправленный капсулой, зафиксировали в 09:13 МСК.
Техники и ученые не могли поверить своим глазам: по полученным данным получалось, что наружная температура составляет около 262 ºC (внутри на тот момент было около 54 ºC), при давлении в 18 атмосфер! Оказалось, что данные «Маринера-2» были верны: Венера была адом. Исследователи пришли к выводу, что зонд достиг поверхности. Но дальнейший анализ показал, что потеря сигнала произошла на большой высоте (около 26-28 км). Исходя из этого получалось, что поверхность Венеры должна подвергаться давлению и температурам, многократно превышающим те, которые обнаружила капсула. И эти цифры некоторые ученые считали слишком высокими, чтобы они заслуживали доверие.
Даешь Венеру!
С другой стороны, данные, полученные от «Венеры-4» заинтриговали ученых. И успех экспедиции побудил инженеров Лавочкина непременно покорить поверхность соседней планеты. В 1969 году к Венере снова были запущены два зонда серии 3МВ: миссия В-69. И на этот раз им обоим удалось преодолеть гравитацию Земли. Они получили названия «Венера-5» и «Венера-6». Атмосферные капсулы были усилены. Однако этого было недостаточно, чтобы выдержать самые пессимистичные оценки атмосферных моделей
Это была фатальная ошибка. Потому что модели оказались правы. В результате хотя оба зонда и достигли Венеры, ни одному из них не удалось достичь ее поверхности. Капсула «Венеры-5» взорвалась, когда температура достигла 320ºC, а давление 27 атмосфер. Ее сестру «Венеру-6» постигла та же участь. Она перестала работать на высоте около 10 километров. Результаты подтвердили данные «Венеры-4». Теперь новые модели предсказывали температуру поверхности от 400 ºC до 530 ºC. А также давление от 60 до 140 атмосфер. Венера оказалась самым враждебным местом, известным человеку.
Межпланетные броневики
В 1970 г. настала очередь новой партии зондов серии 3МВ, получивших название В-70. Каждый аппарат имел массу 1180 кг, включая 590 кг массы новых усиленных капсул. Они были построены как настоящие межпланетные бронемашины, способные выдерживать 540 ºC и 180 атмосфер давления. Именно такие условия, как считалось, должны были преобладать на поверхности Венеры согласно самой пессимистичной экстраполяции данных. Капсула должна быть небольшой, чтобы уменьшить поверхность, подвергающуюся ужасным условиям Венеры. И состояла из двух больших кусков титана (до этого использовался алюминий).
Количество отверстий в корпусе капсулы минимизировали. А основной парашют сконструировали так, что он не раскрывался полностью до достижения температуры 200°C. Цель этой последней меры заключалась в том, чтобы капсула быстро опустилась. И достигла поверхности до того, как повышение внутренней температуры разрушит внутренние системы капсулы. Систему охлаждения ввели в конструкцию для охлаждения внутренней части капсулы до -8 ºC перед входом в атмосферу Венеры. Используя подобную систему инженеры надеялись, что капсула сможет выдержать не менее 30 минут при температуре окружающей среды 530 ºC.
Слабое место
Парашют должен был оставаться частично закрытым благодаря нейлоновым полоскам, плавящимся при температуре 200ºC. После чего площадь парашюта увеличивалась с 1,8 до 2,4 квадратных метра. Однако ткань парашюта была очень слабым местом системы. Поскольку ОКБ Лавочкина изначально не удалось найти ни одного производителя, который бы гарантировал, что его ткань выдержит температуру свыше 400ºC. В итоге парашютную систему испытывали в аэродинамических трубах и при сбрасывании с бомбардировщика Ту-22. Вместо приборов для анализа состава атмосферы, используемых в предыдущих капсулах, в зондах серии В-70 разместили гамма-спектрометр ГС-4. Он предназначался для измерения состава почвы.
Как и ее сестры, АМС «Венера-7» не имела камер. Новые капсулы были на 100 кг тяжелее своих предшественников. Поэтому для отправки их на Венеру пришлось облегчить аппараты и повысить производительность последней ступени — «Блок-Л» ракеты-носителя «Молния».
Спускаемая капсула зонда «Венера-8», аналогичная «Венере-7». Источник: Роскосмос.«Венера-7» летит в космос
Два зонда серии В-70 отправились в космос 17 и 22 августа 1970 года соответственно. Но только первый смог покинуть околоземную орбиту. Он получил название «Венера-7». Другой застрял на околоземной орбите. И остался незамеченным для истории под именем «Космос 359». После двух корректировок траектории «Венера-7» начала свою экспедицию.
12 декабря сработала система охлаждения внутренней части спускаемой капсулы. И начался процесс зарядки аккумуляторов. Вход в атмосферу Венеры произошел 15 декабря на скорости 11,5 км/с. Капсула спускалась через ночное полушарие Венеры, выдерживая торможение в 350 g. Температура ее теплозащитного экрана почти вдвое превысила температуру поверхности Солнца. Первый парашют раскрылся на высоте 54 км, когда давление достигло 0,7 бар. В течение шести минут спуск в венерианскую ночь был нормальным. Но на высоте около 20 километров парашют начал распадаться из-за воздействия тепла. И капсула упала на поверхность. После удара о землю на скорости около 60 км/ч капсула продолжала вещание еще 23 минуты. Однако сигнал был более слабым, чем при спуске. Вероятно из-за того, что аппарат перевернулся. И антенна перестала указывать на небо.
К сожалению, переключатель, предназначенный для включения остальных приборов, не сработал. И спектрометр ГС-4 не мог выполнять свою работу. Последняя температура, измеренная капсулой, составляла 475 ºC. Позже было подсчитано, что давление на поверхности составляло около 90 атмосфер!
Новые экспедиции
В 1972 году зонд «Венера-8» повторил успех «Венеры-7». После его работы не осталось никаких сомнений о реальности суровых условий на поверхности Венеры. Спускаемой капсуле удалось продержаться 50 минут после удара о поверхность.
Всего в период с 1963 по 1972 год было запущено 17 аппаратов серии 3МВ. Хотя только пять смогли выполнить свою миссию по изучению соседней планеты. После успехов «Венеры-7» и «Венеры-8» бюро Лавочкина прекратило производство серии 3МВ. И решило начать новую серию зондов – 4В. Они были более крупными и тяжелыми. И были способны облетать планету и отправлять на поверхность более крупные капсулы с камерами.
Золотой век советских исследований Венеры вот-вот должен был начаться…