Аэростат на Венере

На фото — аэростат советской автоматической межпланетной станции (АМС) «Вега-1» во время испытаний на Земле. Ровно 35 лет назад, 15 декабря 1984 года, «Вега-1» стартовала с Земли к Венере, а через шесть дней стартовал и её дублер — идентичный аппарат с той же программой «Вега-2».

Название «Вега» составлено из двух слов — Венера и Галлей. У автоматической станции было две задачи — подлететь к Венере, сбросить посадочный модуль и аэростатный зонд, а затем, не задерживаясь на орбите планеты, совершить гравитационный маневр и отправиться к самой известной из всех комет — комете Галлея. Две одинаковых АМС были запущены для повышения шансов на успех миссии, а также — если обе станции выполнят свои задачи — для исследования поверхности Венеры в разных местах и для изучения кометы Галлея на разном расстоянии от Солнца.

Комета Галлея возвращается к Солнцу раз в 75–76 лет, в 1986 году она как раз должна была к нему подлететь. При запуске аппарата в период с 11 по 24 декабря 1984 года к комете некоторые из возможных траекторий проходили рядом с Венерой. Это удачное стечение обстоятельств позволяло в рамках одной миссии побывать рядом с двумя интересными объектами, что дешевле и практичнее запуска аппаратов к каждому из них по отдельности. К комете Галлея «Веги» максимально приблизились 6 и 9 марта 1986 года соответственно. В момент максимального сближения расстояние до ядра кометы составляло около 10 000 км. Это было первое исследование комет с близкого расстояния космическими аппаратами.

«Веги» состояли из двух частей: пролетного и спускаемого аппаратов. Спускаемый аппарат включал посадочный аппарат и аэростатный зонд, изображенный на первой фотографии.

Модель АМС «Вега» в музее в Вашингтонском аэропорту имени Даллеса, Вирджиния, США. Фото с сайта ru.wikipedia.org

Посадочные аппараты раньше уже изучали Венеру и в процессе спуска регистрировали различные параметры атмосферы: давление, температуру, химический состав, скорость ветра (см. статью Удивительный и непознанный мир Венеры). На поверхности из-за огромного давления в 100 атмосфер и температуры выше 450°С эти аппараты работали не более часа. Поэтому разовые измерения в одной точке не давали полной картины.

Плотность атмосферы Венеры настолько велика, что посадочным аппаратам массой около тонны на последних этапах даже не нужен парашют для мягкой посадки. Если же аппарат будет легким, то он сможет летать в атмосфере Венеры очень долгое время. Кроме того, на Венере обнаружилось непонятное явление. Обычно скорость ветра сравнима со скоростью вращения планеты. Венера вокруг своей оси вращается крайне медленно — один оборот она делает за 243 земных дня. У ее поверхности ветра нет совсем. А вот в верхних слоях атмосферы скорость ветра необъяснимо велика — 120–130 м/с, облако может облететь всю планету за 3 земных дня. Это явление назвали суперротацией. Легкий аппарат, летая в зоне быстрого ветра, мог объяснить, как такое явление возникает, или хотя бы собрать о нем больше информации. Поэтому и было решено отправить на Венеру аэростат.

Спускаемый аппарат отделился от «Веги-1» 9 июня 1985 года, 11 июня в атмосферу Венеры вошли аэростатный зонд и посадочный модуль (у «Веги-2» эти события произошли 13 и 15 июня). Большую часть времени зонд летал на высоте около 50 км, где давление и температура меньше и в целом условия похожи на земные (за исключением химического состава). Он проработал около 46 часов, став таким образом самым долгоживущим аппаратом на Венере. За это время зонд пролетел около 11 600 км. Посадочный модуль исследовал поверхность планеты, собирая информацию о составе грунта в гористой местности.

Аэростат представлял собой надувной шар диаметром 3,4 метра из тефлоновой пленки, наполненный гелием. К нему на капроновом тросе длиной 13 метров была прикреплена гондола — несколько контейнеров массой 6,9 кг и общей длиной 1,2 метра. К аэростату контейнеры крепились с помощью тросов друг за другом, как лампочки в гирлянде. На гондоле аэростата располагалась радиопередающая аппаратура (антенна) односторонней передачи данных на Землю, аккумуляторы с запасом работы до 52 часов и пять научных приборов: нефелометр — прибор измерения оптических свойств веществ, способных рассеивать свет, анемометр для измерения скорости и направления ветра, термометр, барометр и фотометр.

Схема и внешний вид гондолы аэростата АМС «Вега». Изображения с сайта galspace.spb.ru

Тефлон был выбран в качестве оболочки неспроста. Это довольно прочный материал, который легко переносит перемену температуры, а также имеет низкий коэффициент трения скольжения и низкую адгезию — поэтому еда не прилипает к вашей тефлоновой сковороде, а капельки серной кислоты в венерианских облаках скатываются с аэростата, не задерживаясь на нем (см. задачу Загадочный полимер). Последнее особенно важно, так как, например, в прибор АМС «Пионер-Венера 2», модули которой изучали Венеру в 1978 году, попала капелька серной кислоты, и он перестал выдавать данные. Работа прибора восстановилась только когда аппарат опустился ниже и капелька испарилась.

Аэростатному зонду удалось с помощью нефелометра выяснить, что содержание сернистого газа в венерианской атмосфере составляет всего 0,00015%, чего вполне хватает для образования облаков из-за плотной атмосферы. Зонд изучал и вирги — дожди, которые испаряются, не достигнув поверхности планеты. Оказалось, что такие дожди идут только на высоте выше 40–50 км, так как там ниже температура и капельки кислоты уже не испаряются.

С помощью фотометра удалось обнаружить световые вспышки на ночной стороне Венеры, их объяснили грозовыми разрядами. Наличие молний на Венере предполагали и раньше — на это указывали исходящие от планеты радиоволны. Также на ночной стороне было обнаружено некоторое количество постоянного равномерного тусклого света. Возможно, этот свет является результатом собственного свечения атмосферы за счет химических реакций или взаимодействия атмосферы с заряженными частицами наподобие полярных сияний на Земле. Анемометр собрал много данных о ветре. Были зафиксированы восходящие и нисходящие потоки, зональные ветра, взаимосвязь потоков с рельефом и стоячие волны.

Фото с сайта iki.rssi.ru.

Александр Яровичтук