Книги
Ошибки мировой космонавтики
Об оседании мельчайших частиц говорило еще и то, что освещенность также менялась от кадра к кадру. Пыль привела и к другим парадоксальным результатам. Например, на борту «Венеры-13» проводился эксперимент по определению электрической проводимости грунта. Пропуская ток через материал, можно измерить его сопротивление. Этот параметр зависит от типа вещества, а значит, этим методом можно было узнать о составе поверхности. Прибор показал высокое сопротивление и низкую проводимость, характерные только для пористых материалов, а их на фото не видно. После оседания пыль как раз разрыхлила поверхность. Расстояние между частичками песка мешает электрическому разряду проходить. Еще один невероятный факт – приборы указали на то, что поверхность имеет свойства щелочи. С учетом того, что в атмосфере в основном кислотная среда, все исследователи ожидали увидеть те же свойства и у грунта. Возможно, опыту помешала пыль, или это была уникальная особенность Венеры. Узнать точно не удалось, так как данные «Венеры-14» были еще более необычны. Все говорило о том, что грунт Венеры является рукотворным объектом из металлических сплавов и керамических соединений.
Причиной неполучения достаточных данных стала злополучная крышка от фотокамеры. Если в предыдущих миссиях проблемы были связаны с тем, что она никак не могла отлететь, в этот раз источником неприятностей стал успешный отстрел. Крышка упала, и именно на нее попал пенетрометр. Вместо свойств грунта «Венера-14» узнала свойства крышки. Шанс, что такое может случиться, был минимален, и тем не менее это случилось. Ученые все равно нашли повод для радости. Дело в том, что в сложных условиях Венеры велик был риск отказа прибора или передачи на Землю искаженных данных. Когда были получены верные параметры с помощью изготовленного теми же исследователями изделия, стало ясно, что пенетрометр работает исправно.
В серии «Венера» состоялось еще два успешных полета – «Венера-15» и «Венера-16», которые впервые совершили картографирование второй планеты от Солнца. Их миссия была в целом успешной. Следующим советским аппаратом в деле исследования Венеры должен был стать большой аэростат, созданный совместно СССР и Францией. В дело вмешалась комета Галлея. Она подлетает к Солнцу раз в 75 лет. В 1986 году это и должно было произойти. На этот раз с Земли ее видели плохо, а вот с Венеры – гораздо лучше. Тут подоспели и математики, которые увидели уникальную возможность пролета космического аппарата вблизи Венеры и кометы. В скором времени было принято решение отказаться от проекта громоздкого аэростата с большим количеством оборудования в пользу облегченной версии. Проект назвали «Вега», от слов «Венера» и «Галлея». Два аппарата имели на своем борту спускаемые аппараты, почти как у «Венеры», но только без многих приборов. Было известно, что спуск в атмосфере будет производиться на ночной стороне, так что камер и смежных с ней приборов на борту не было. Зато вместо них были установлены небольшие надувные шары. На высоте около 40 км они отделялись и парили в верхних слоях атмосферы, где температура не такая большая и приемлемое давление. Благо атмосфера Венеры это позволяла. Орбитальная часть «Веги» после сброса зондов, не задерживаясь, отправлялась к комете. На ее борту не было ни одного прибора для изучения планеты. В итоге о комете действительно удалось узнать многое, а вот о Венере принципиально новых данных получено не было. Тем не менее даже в этом случае не удалось избежать ошибок.
На высоте 17 км по неизвестным причинам спускаемый аппарат «Веги-1» сделал движение не вниз, а вверх. Это привело к тому, что сработал датчик касания поверхности. Он в свою очередь запустил работу приборов, которые должны были активироваться в этом случае. Когда же спускаемый аппарат «Веги-1» все-таки достиг поверхности планеты, перезапустить процесс уже было нельзя.
С зондом тоже случилось небольшое приключение. На его борту находился прибор, который определял состав газа по поглощению им света. Однако в начале работы на Венере пошел кислотный дождь. В датчик попал не газ, а капелька серной кислоты. Она заблокировала отверстие и не давала зайти внутрь газам атмосферы. Ситуация нормализовалась сама собой. Капли образуются, когда конденсируется пар при низкой температуре на больших высотах. От уменьшения температуры плотность газа в шаре снижается, что приводит к опусканию аппарата. Ближе к поверхности становится теплее, и внешнее давление растет. Это приводит к испарению. Так на Венере происходит вирга – дождь, который не долетает до поверхности. Капельки образуются, падают, но, пролетев несколько сотен метров, испаряются и становятся снова облаками. На Земле такое тоже бывает, но не с серной кислотой, а с водой. Так вот, зонд опустился пониже, и та самая капелька просто испарилась, когда температура выросла.
С кометой получилось лучше, но все равно был целый каскад сбоев и ошибок. Один спектрометр сломался из-за короткого замыкания, отключилась система ориентации, произошла утечка охладителя, частички пыли пробили солнечные батареи и повредили оптику. Тем не менее благодаря резервированию и высокой надежности всей системы в целом удалось получить уникальные данные и снимки кометы.
Глава 11
Марс
Полезных ископаемых нет, воды нет, растительности нет, населена роботами.
«Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе – это науке неизвестно», – авторитетно заявляет лектор в исполнении Сергея Филиппова в фильме 1956 года «Карнавальная ночь». А в это время реальная наука уже стояла на пороге космической эры. Успешно выведенный на околоземную орбиту Первый искусственный спутник Земли (ПС-1) ознаменовал ее начало 4 октября 1957 года. С тех пор космические аппараты начали бороздить просторы пока еще не всей огромной Вселенной, а лишь нашей Солнечной системы. Первые шаги делались на околоземной орбите – автоматическими аппаратами и людьми. Между самым первым запуском ПС-1 и первым космическим полетом человека вовсю шли исследования Луны при помощи автоматических межпланетных станций, и первая попытка отправить аппарат к Венере состоялась еще до знаменитого полета Юрия Гагарина (о Тяжелом спутнике, которому не удалось добраться до горячей планеты, см. главу «Температура»).
Луна как естественный спутник Земли представляет собой гораздо более простую и достижимую цель, чем другие планеты, даже соседние. Венеру и Марс в качестве объектов исследования выбирали из всей Солнечной системы как наиболее близкие к нам и удобные для отправки к ним космических аппаратов. Так как обе планеты – соседки Земли, в ясную ночь их хорошо видно даже невооруженным глазом. Они всегда будоражили умы, их заметили и описали еще астрономы древности. Похожи ли миры этих планет на наш? Есть ли там жизнь? Может, даже разумная? Усовершенствование наблюдательных инструментов позволило с годами узнавать все больше и больше о Венере и Марсе, однако ничто не сравнится со взглядом очевидца, побывавшего на поверхности планеты, пусть даже это будет автоматический аппарат.
Венерианская эпопея подробно описана в предыдущей главе. На фоне активных исследований второй планеты от Солнца советская марсианская программа несколько меркнет. Полностью свою программу исследований не выполнил ни один отечественный марсианский космический аппарат.
Первые советские аппараты должны были искать ответ на животрепещущий вопрос о жизни на Марсе. Для этого был разработан так называемый спектрорефлексометр. Однако во время наземных испытаний в Казахстане он проявил себя довольно своеобразно. Согласно данным прибора, в казахстанской степи (а следовательно, и на всей планете) никакой жизни нет и в помине. Испытатели, которых спектрорефлексометр не признал за форму жизни, обиделись и устанавливать его на борт «Марса-1» не стали. Если говорить серьезно, наземные испытания помогли избежать возможных ошибок в ходе полета – еще до запуска стало ясно, что данным прибора верить нельзя, и облегчить конструкцию марсианского зонда решили именно за счет того, что не работало должным образом.
К Марсу, как и к Венере, аппараты старались запускать как минимум парами из тех же соображений – если что-то пойдет не так у одного из них, подстрахует второй. «Марс-2» и «Марс-3» полетели как раз в такой связке. Обе миссии были оснащены спускаемыми аппаратами для мягкой посадки на поверхность Красной планеты. Спускаемый аппарат «Марса-2» осуществить мягкую посадку не смог, врезался в поверхность планеты и смог только разбросать вокруг металлические гербы СССР. Причина неудачи оказалась в том, что он вошел в марсианскую атмосферу под более острым углом, чем следовало. Из-за этого в свою очередь некорректно сработала система спуска. Высота аппарата над планетой определялась неверно, и в итоге контакт с поверхностью состоялся еще до раскрытия парашюта. У «Марса-3» все получилось, но не совсем так, как это было запланировано. После того как мягкая посадка спускаемого аппарата состоялась, около полутора минут техника настраивалась на работу, а затем пошла запись видеосигнала. Он передавался на орбитальную часть «Марса-3», записывался на специальную аппаратуру, а уже оттуда радиосигналом шел на Землю. В общей сложности записать и передать удалось совсем немного – был получен видеосигнал длительностью около 20 секунд, а затем передача с поверхности планеты прекратилась. Таким образом, спускаемый аппарат «Марса-3» стал первой в истории машиной, которой удалось совершить мягкую посадку на поверхность Красной планеты, а вот научные данные с него получены не были. Программа предстояла обширная: предполагалось измерять температуру и давление атмосферы, скорость ветра, изучить химический состав, причем и атмосферы, и поверхности планеты; планировалось получить еще и панорамный снимок района посадки. Сложная аппаратура, с помощью которой можно было сделать все вышеперечисленное, при разработке требовала от инженеров не только высокоточной отладки для получения наилучших результатов. Важно было сделать приборы максимально легкими и компактными для помещения в небольшой спускаемый аппарат. В итоге ни один из специально разработанных для этой миссии научных приборов так и не смог себя проявить. Точная причина приостановки передачи сигнала со спускаемого аппарата «Марса-3» до сих пор не установлена. Основная версия – работе помешала поднявшаяся пыльная буря.
Марсианские пыльные бури – явление катастрофического масштаба, они способны охватить всю планету. Как правило, наиболее свирепые пыльные бури бушуют на Красной планете в межсезонье – весной и осенью. Конечно, имеются в виду условные времена года на Марсе. Его ось наклонена по отношению к орбите под углом 25,2°, что лишь немного превышает угол наклона земной оси (23,5°), поэтому и времена года там сменяются практически как на нашей планете. Марсианский год длиннее земного и составляет почти 687 земных суток, соответственно, и каждый из четырех сезонов тянется дольше, чем на Земле. Для нас это означает, что земные и марсианские сезоны могут не совпадать. Тем не менее рассчитать, какое сейчас на Красной планете «время года», для специалистов не составляет труда.
Декабрь 1971 года как раз пришелся на марсианское межсезонье. Аппараты «Марс-2» и «Марс-3» были запущены в мае и подобрались к своей цели в декабре. В момент их запуска на Марсе все было спокойно, но в октябре началась пыльная буря, масштабы которой постепенно росли. Вероятность возникновения бури, которая как раз к прибытию на Марс космических аппаратов охватит практически всю планету, попросту не предусмотрели.
Марс в периоды спокойствия и масштабной пылевой бури.
Пыльная буря помешала даже тому оборудованию, которое осталось на околомарсианской орбите. Орбитальные части «Марса-2» и «Марса-3» должны были производить фотосъемку, которая в итоге не задалась. Во-первых, из-за пыльной бури в декабре 1971 года не удалось заснять детали марсианского рельефа. «Марс-2» испытывал более серьезные проблемы с передачей сигнала на Землю, чем «Марс-3», поэтому именно последний совершил еще две попытки сфотографировать поверхность Красной планеты. Было решено подождать завершения пыльной бури, и эти попытки предприняли в конце февраля и середине марта 1972 года. Тем не менее по-прежнему получалось не так хорошо, как хотелось бы. Подвели и сами фотоаппараты – например, для съемки была выбрана неверная выдержка – время, в течение которого затвор фотоаппарата открыт для накопления света и производится съемка. Для получения наилучшего результата при разной освещенности требуется разная выдержка. Теоретические оценки уровня освещенности на околомарсианской орбите оказались неверными, что усложнило работу. Всего в рамках этой миссии удалось сделать и передать на Землю 60 относительно удачных фотографий Марса, хотя и их качество оставляло желать лучшего.
Следующие четыре аппарата серии «Марс» планировалось запустить в связке. Летом 1973 года открывается очередное окно для их запуска к Красной планете, хотя его уместнее было бы назвать «форточкой». Взаимное расположение планет позволяет добраться до Марса, но только какому-то относительно легкому объекту. Техническая невозможность вывести на требуемую трассу массивный зонд со множеством оборудования на борту для работы как на орбите, так и на поверхности планеты приводит к решению разделить обязанности и вместо двух аппаратов запустить сразу четыре. Два из них предназначались исключительно для орбитальных исследований, остальные два должны были подойти к Марсу по пролетной траектории (без выхода на околомарсианскую орбиту) и сбросить посадочные аппараты с научным оборудованием на поверхность планеты.
«Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7» были укомплектованы одинаковыми новыми транзисторами, из-за которых и возникла проблема. Незадолго до запуска аппаратов выясняется, что срок годности таких микросхем меньше, чем у использовавшихся ранее, и составляет всего полгода, в лучшем случае – год. Это обуславливалось тем, что при изготовлении микросхем по новой технологии вместо прежнего золотого напыления стали использовать алюминиевое. На работе бортового компьютера с такой комплектующей это никак не сказывалось за исключением того, что транзисторы могли довольно быстро прийти в негодность физически. Поскольку проблема была обнаружена еще на Земле, можно было попытаться решить ее до запуска. Однако на установку другого оборудования должно было уйти время, которого у инженеров не было. Если пропустить окно запуска 1973 года, в следующий раз отправить аппараты к Марсу получится только в 1975. США не скрывали своих планов воспользоваться именно этим окном для запуска собственных станций «Викинг», и приоритетной для советской марсианской программы оказалась задача опередить заокеанских коллег. В СССР решили пойти на риск и запускать космические аппараты летом 1973 года, как и планировалось изначально. Существовала высокая вероятность выхода микросхем из строя еще по дороге к Марсу, но нельзя было исключать и благополучный исход. В итоге риск не оправдался. «Марс-4» вообще не смог выйти на околомарсианскую орбиту. «Марсу-5» удалось это сделать, но после 22 оборотов вокруг планеты связь с аппаратом прекратилась. «Марс-6» оказался самым успешным из четверки. В ходе полета он испытывал проблемы со связью, заключавшиеся в том, что команды «Марсу-6» передавались, а вот ответного сигнала, подтверждающего их прием, не было. Тем не менее посадочный аппарат в итоге вышел на расчетную траекторию и даже передавал данные во время спуска в марсианской атмосфере. Правда, и он перестал выходить на связь, находясь уже вблизи от поверхности Марса. Посадочный аппарат «Марса-7» отделился вблизи Марса, но вышел из строя раньше, чем успел передать какие-либо научные данные.