Книги
Ошибки мировой космонавтики
Его данные показали, что многие ученые ошибались насчет Венеры. Например, у нее, в отличие от Земли, не было собственного магнитного поля. Также американский зонд измерил с помощью инфракрасного радиометра температуру планеты. До этого по вопросу тепла на Венере было несколько мнений. Всем было ясно, что раз она ближе к Солнцу, то и температура там будет выше. Но раз там всё в облаках, то водяной пар может стать щитом, отражающим солнечный свет, а у поверхности планеты в тени облаков будет жаркий, тропический, но приятный для развития жизни климат. Книга братьев Стругацких «Страна багровых туч», написанная за пять лет до исследований «Маринера-2», в художественной форме описывает одну их подобных теорий. В реальности температура оказалась в диапазоне от +200 до +300 °C. Однако метод измерения не позволял точно утверждать, что это температура поверхности планеты – многое зависело от атмосферы. Атмосфера могла быть достаточно прозрачной, а поверхность горячей, или атмосфера могла быть непрозрачной, и тогда приборами была зарегистрирована температура облаков.
Большинство исследователей склонялось к первому варианту. Тем не менее стало ясно, что при такой температуре мечтать о жизни на Венере не приходится.
После этого интерес к Венере в США остыл. В СССР удача американской станции и свои неудачи подстегнули конструкторов, и к следующему пусковому окну было подготовлено еще три зонда.
На этот раз все системы продублировали на случай отказа. Из-за этого вся конструкция стала сложнее, а чем запутанней задача, тем проще совершить ошибку. Так и произошло.
Первый из трех новых зондов получил название «Космос-27». При старте ракета-носитель не подвела, но во время переключения электропитания на бортовые системы возник сбой. Проблема оказалась связана с неправильно собранной электрической схемой и устранялась, как потом сказали разработчики, «за 20 минут с помощью паяльника».
Следующий аппарат назвали «Зонд-1», и его схему спаяли как полагается. На этот раз межпланетная станция смогла покинуть околоземную орбиту, но почти сразу возникла новая парадоксальная проблема. В приборе внутри корабля в безвоздушном пространстве не было вакуума. Для контроля температуры, чтобы системы не перегревались, использовалась газовая смесь. Электроника же работала на вакуумных лампах. Вакуумными они называются не просто так. Если внутри лампы окажется воздух, то электроны, которые в ней образуются, начнут сталкиваться с атомами и создавать другие заряженные частицы – ионы. Эти частицы, имея разные заряды, приведут к негативным эффектам, например снижению или увеличению силы тока в цепи. Так как вакуумные лампы отвечают за работу автоматики, перебои в них приводят к самым разным последствиям.
Макет «Зонда-1»
В одной из таких ламп «Зонда-1» оказался брак – небольшая незаметная трещинка, но достаточная, чтобы внутрь прошел воздух. Газовая смесь ионизировалась и привела к возникновению коронального электрического разряда внутри и к короткому замыканию. Система связи вышла из строя, но благодаря отдельной системе внутри спускаемого аппарата некоторое время данные на Землю передавались, но не о Венере, а о межпланетном пространстве.
Для следующих миссий требовалось время, так как пусковое окно закрылось, но инженеры не сидели без дела. Чтобы таких проблем, как у «Зонда-1», больше не было, по требованию Главного конструктора в перечень наземных испытаний была включена проверка ламп на герметичность рентгеновскими методами. Кроме этого, у инженеров появилась новая забота – подготовить зонды для полета на Марс. Правда, в назначенное время запущен был только один из пяти аппаратов. Три из оставшихся конструкций решили переделать под полет на Венеру, а четвертую использовать в наземных испытаниях.
Следующее окно пусков началось с успешного старта автоматической межпланетной станции «Венера-2», которая направилась к планете. И не только к ней, но и еще к Солнцу, а не от него, как было бы в полете к Марсу. Но операторы почти сразу после запуска стали отмечать ухудшение связи. Это был первый симптом. За несколько дней до подлета было принято решение перевести ресурсы станции на исследование. Все приборы были активированы, переведены в режим записи на информационные носители на борту, а радиопередатчики были отключены. Вероятно, «Венера-2» исследования провела, но передать на Землю данные так и не смогла. Все попытки с ней связаться провалились. Дальнейший анализ показал, что были неверно установлены некоторые из 40 элементов радиатора системы охлаждения. Они не излучали в космос излишки тепла от Солнца, а наоборот, передавали его бортовым системам связи, которые, вероятно, из-за этого и вышли из строя.
Сестра-близнец этой АМС «Венера-3» стартовала с Земли на четыре дня позже и тоже не избежала печальной участи. Однако, в отличие «Венеры-2», которая пролетела мимо планеты, ее последовательница сбросила спускаемый аппарат, который врезался в поверхность планеты.
Советские конструкторы мечтали увидеть на Венере жизнь, в связи с чем зонд стерилизовали. Инженеры боялись, что микробы с Земли могут повлиять на биосферу Венеры. К этому времени в СССР уже имелись данные американского зонда «Маринер-2» об отсутствии жизни на Венере, да и новые отечественные радиотелескопы с Земли провели эксперимент с тем же результатом. Так что это скорее была наивная надежда.
В наличие жизни на Венере верили далеко не все, а вот в том, что там есть вода, почти никто не сомневался, причем людям представлялись полноценные моря и океаны. Действительно, если есть облака, то должны быть и дожди. Если есть дожди, то будут и водоемы. На случай падения в океан на спускаемом аппарате инженерами была размещена плавучая антенна, которая крепилась замком, сделанным из обычного сахара. При контакте с водой сахар растворяется, антенна высвобождается и всплывает, передавая на Землю данные. Эту идею «позаимствовали» у морских мин, которые работают на схожем принципе.
Такой сахарный замок установили на «Венеру-4», которая была запущена в следующее пусковое окно в 1967 году. Правда, старт этого аппарата, в отличие от предыдущих, был подготовлен не конструкторским бюро Королёва. Все программы по межпланетным лунным, марсианским и венерианским аппаратам были переданы под руководство Георгия Бабакина в НПО им. С. А. Лавочкина. Зная ошибки предшественников, удалось их не допустить. С первого же раза миссия успешно была запущена: станция добралась до орбиты Венеры, изучила планету с пролетной траектории и выпустила посадочный аппарат. Но всех ученых дальше ждало большое удивление.
Получив первые данные, операторы решили, что и здесь все прошло гладко и зонд транслирует данные с поверхности Венеры. Дело в том, что последнее показание высоты при посадке – 28 км над поверхностью, а затем через промежуток времени, равный примерно времени падения на парашюте с такой высоты, были переданы информация о температуре в +325 °C и давлении 18 земных атмосфер. Эти показания походили на предсказания многих астрономов. Никто даже не задумался, что высотомер еще как минимум дважды должен был зафиксировать и передать расстояние до поверхности планеты. Где именно посадочный аппарат «Венеры-4» встретил свою кончину, сказать трудно.
Также полной неожиданностью стало открытие углекислой атмосферы. Изначально ученые предполагали, что основным газом в атмосфере Венеры будет азот. По крайне мере на Земле именно так. На Венере же азота оказалось меньше 7 %. Кислорода и того меньше – всего 1 %, можно сказать, что его нет. Основным газом, составляющим 92 % от всей атмосферы, является углекислый газ.
Водяных облаков, о которых мечтали фантасты, не было вовсе. С учетом того, что газоанализатор не зафиксировал ничего, можно было надеяться разве что на 0,7 %. Это и более низкое содержание пара прибор бы не смог зафиксировать из-за своей недостаточной точности. Забегая вперед, скажем, что и это слишком много и по современным оценкам в венерианской атмосфере водяного пара менее 0,002 %.
Позже американский аппарат «Маринер-5» провел еще один эксперимент по радиозатмению аппарата Венерой. Он должен был пролить свет на ту неопределенность, которая оставалась после «Маринера-2» и очень необычных данных с «Венеры-4», указывавших, что атмосфера у второй планеты от Солнца гораздо плотнее, чем думали ученые в США и в СССР до этого.
Ученые построили модель атмосферы Венеры по новым совместным данным и получили… ерунду. Однако все сходилось, если представить, что плотность атмосферы Венеры у поверхности в 100 раз больше земной, а «Венера-4» передала показания с 26 км. Тогда становится понятным, почему радиовысотомер советского зонда больше ничего не передал – его просто раздавило огромным давлением. Время передачи, пока аппарат падал с 28 до 26 км, тоже объясняется высокой плотностью воздуха. Зонд практически плавал в плотной атмосфере и из-за этого опускался гораздо медленнее, чем рассчитывали ученые. Высокая температура объяснялась парниковым эффектом, а отсутствие воды и ожидаемых газов – тем, что более тяжелый углекислый газ просто выдавил более легкие азот, кислород и водяной пар.
Правда, это стало понятно, когда две автоматические межпланетные станции «Венера-5» и «Венера-6» были уже собраны. Прочность их корпуса была увеличена в 2,5 раза, но по новым данным этого даже близко не хватило бы, чтобы успешно сесть и не быть раздавленными. За оставшееся до пускового окна время было невозможно изменить конструкцию так, чтобы получить удовлетворительный результат.