Наша планета окружена со всех сторон таинственным и
необъятным миром небесных тел. Невооруженным глазом мож-
но наблюдать только некоторые из них — Солнце, Луну, 5
планет и самые яркие звезды. С развитием внеатмосферной
астрономии стало возможным не только изучение форм даль-
них космических тел по снимкам, полученным с орбитальных
лабораторий, но и детальное изучение проб грунта с интересу-
ющих астрономов космических объектов, доставленных с ав-
томатических межпланетных станций (АМС).
АМС — разведчики Вселенной, беспилотные космичес-
кие летательные аппараты, предназначенные для полета к дру-
гим небесным телам с целью изучения Солнечной системы.
Автоматические межпланетные станции позволяют проник-
нуть в сокровенные уголки космоса, не задействуя при этом
непосредственно физическую единицу, то есть человек вкла-
дывает в летательный, полностью компьютеризированный ап-
парат программу действий, а сам при этом остается на Земле.
Кроме того, многие области Солнечной системы имеют суро-
вые атмосферные условия, непереносимые человеческим орга-
низмом, некоторые из них расположены от нашей планеты так
далеко, что не хватит одной человеческой жизни, чтобы дос-
тигнуть их поверхности.
АМС запускаются многоступенчатыми ракетами-носите-
лями, которые, как правило, сначала выводят их на промежу-
точные околоземные орбиты, а затем сообщают им вторую кос-
мическую скорость и выводят их на межпланетные орбиты.
Исследования с помощью АМС осуществляются по раз-
личным схемам:
— пролетный (облетный) вариант — при пролете АМС
на близком расстоянии от небесного тела, причем измерения
проводятся на участке максимального сближения;
— вариант спутника планеты; вариант посадки на небес-
ное тело. Два последних варианта сегодня предпочитают со-
вмещать: АМС совершает облет космического тела или выво-
дится на орбиту его искусственного спутника, от нее отделя-
ется отсек или спускаемый аппарат, который совершает по-
садку на планету. По такой смешанной схеме уже проводи-
лись исследования (Венера, Марс).
Поскольку АМС приходится передавать важную инфор-
мацию на Землю с огромных расстояний, они снабжаются сол-
нечными батареями или радиоизотопными источниками элек-
троэнергии, двигательными установками для коррекции тра-
ектории на межпланетных участках полета, перехода на орби-
ту вокруг планеты и маневрирования в околопланетном про-
странстве, а также крупными параболическими антеннами, ди-
аметр которых достигает 2—3 м. Масса АМС, в зависимости
от оснащенности, варьируется от десятков килограммов до
тысяч.
АМС оснащаются разнообразной аппаратурой для ис-
следования самой планеты и ее атмосферы. Состав научной
аппаратуры определяется задачами, которые поставлены пе-
ред полетом. Если полет к какой-либо планете совершается
впервые, то измерения стремятся провести по обширной про-
грамме, основой для которой являются сведения, полученные
посредством астрономических наблюдений. При последующих
полетах ставятся более узкие и конкретные задачи.
Венера — вторая по расположению от Солнца (108 млн.
км) и ближайшая к Земле планета Солнечной системы. Венера
видна на небе после захода солнца (вечерняя звезда) или не-
задолго до его восхода (утренняя звезда). Венера — самое
яркое светило на небе после Солнца и Луны.
Эта планета известна людям с глубокой древности. Уже
в 1610 г. Галилей с помощью телескопических наблюдений
изучал смену фаз у Венеры, т. с. изменение ее видимой формы
от диска до узкого серпа. А о том, что у Венеры имеется ат-
мосфера, стало известно в 1761 г., открытие принадлежало
214 Астрономия
М. В. Ломоносову, наблюдавшему прохождение планеты по
диску Солнца.
Исследования Венеры представляли собой определен-
ные трудности, так как ее атмосфера оказалась очень плот-
ной и мощной, состоящей на 95% из углекислого газа, оку-
танной к тому же облачным слоем, состоящим из капель
серной кислоты и вращающемся гораздо быстрее, чем сама
планета. В состав атмосферы входит также около 3% азота
и небольшое количество инертных газов, кислорода, окиси
углерода, хлороводорода и фтороводорода, содержится
около 0,1% водяного пара. Углекислый и водяной пары
создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, вызван-
ный, в свою очередь, сильным поглощением этими газами
теплового излучения. Температура у поверхности планеты
достигает 747 К, давление 90 атм. В атмосферном слое бу-
шуют штормы с большой скоростью ветра. Мощные мол-
нии, превосходящие по силе земные, пронизывают плотную
атмосферу планеты. Высокая грозовая активность предпо-
ложительно объясняется наличием действующих вулканов
на поверхности Венеры. Интересно, что Венера вращается
в обратную сторону по сравнению с Землей и другими пла-
нетами с наклоном оси вращения к плоскости орбиты почти
90°. Из-за такого необычного сочетания направлений и пе-
риодов вращения и обращения вокруг Солнца смена дня и
ночи на Венере происходит за 117 суток, поэтому половина
суток на Венере составляет 58,5 земных суток. Первые сведе-
ния о поверхности планеты были получены с Земли в 30-х
годах XX в. с помощью новейшего изобретения — радиоте-
лескопов.
В начале XX в. радиотелескопические наблюдения, инф-
ракрасные и ультрафиолетовые методы исследования Венеры
не давали полной картины рельефа планеты, а также информа-
ции о ее природе. Предположительно, на поверхности Венеры
преобладали бури, адская жара и ядовитые облака, но эти ги-
потезы не были точными. Но с началом новой эры в астроно-
мии — изобретением космических аппаратов -г стал поступать
огромной объем информации о природе Венеры. Запуск пер-
вых искусственных спутников Земли, а затем посылка первых
АМС к Луне позволили изучить Венеру с более близких рас-
стояний.
12 февраля 1961 г. советскими учеными была запущена
первая автоматическая станция «Венера-1», которая через три
месяца прошла на расстоянии около 100 тыс. км от Венеры и
вышла на орбиту спутника Солнца. Радиосвязь с этой станци-
ей прекратилась из-за выхода из строя бортовой аппаратуры
на расстоянии от Земли более 3 млн км. В декабре 1962 г.
американская сторона послала в космос зонд «Маринер-2»,
который прошел от Венеры на расстоянии 35 тыс. км. Уста-
новленная на его борту аппаратура (радиометр, магнитометр и
т. п.) показала, что магнитное поле планеты невелико: магнит-
ный момент Венеры не превышает 5—10% магнитного поля
Земли. Также выяснилось, что радиоизлучение формируется
в нижней части атмосферы Венеры, а не в ионосфере, как счи-
талось раньше.
Начиная с 1965 г. на Венеру была послана целая серия
«Венер», которые «по шагу» приближались к поверхности
планеты, и в 1967 г. «Венера-4» осуществила спуск аппарата,
который отделился перед входом автоматической станции в
атмосферу. Впервые в истории человечества был проведен
сеанс радиосвязи, продолжавшийся 93 минуты. Был сделан
химический анализ состава атмосферы, на разных уровнях
измерены ее плотность, давление и температура. В результате
исследований было установлено, что углекисгый газ являет-
ся основным компонентом атмосферы, определен ряд других
компонентов, была измерена водородная корена Венеры, по-
лучено подтверждение о высоких давлении и температуре в
атмосфере планеты. Интересно и то, что чере i день после по-
садки «Венеры-4» на расстоянии 4 тыс. км ст поверхности
планеты пролетел американский «Маринер-2», задачей кото-
рого было измерение водородной короны и ис:ледование про-
хождения радиосигнала через атмосферу и ж иосферу. Путем
измерений обоими космическими аппаратами было установ-
лено существование менее плотной, чем земшя, водородной
короны у Венеры. Для верхних областей атм с сферы Венеры
оказался характерен ряд особенностей, определяемых фото-
химией СО, с возможным участием в комплекс э реакций воды
и галогенов, в условиях атомных И молекулярных взаимодей-
ствий и взаимодействия с солнечным ветром
С 1969 г. в атмосферу Венеры был запущен еще ряд
космических станций серии «Венера». Советские ученые сде-
лали более прочными корпусы спускаемых аппаратов, что
позволило аппарату сначала опуститься на уровень 19 км от
поверхности планеты, а затем и приземлиться на саму поверх-
ность, где он пробыл в течение 53 минут. Условия оказались
необыкновенно суровыми: давление достигала 90 атмосфер,
температура до 500° С, облачный покров, окутывающий пла-
нету, оказался перенасыщенным углекислым газом.
В 1972 г. была создана автоматическая межпланетная
станция «Венера-8» нового поколения. Перец АМС стояла
задача провести новый и более широкий круг исследований
атмосферы и поверхности Венеры. Кроме измерений атмос-
ферного давления, плотности и температуры были измерены
освещенность и вертикальная структура аэрозольной среды, в
том числе и облачного слоя, определены сюгзости ветра на
различных высотах в атмосфере по доплер> некому сдвигу
частоты радиопередатчика, проведена гамма-спектроскопия
поверхностных пород. Фотометрические измерения показа-
ли, что облачный слой простирается до вые jr около 40 км,
были оценены его оптическая толщина и прозрачность. Осве-
щенность на поверхности дневной стороны Вмгеры оказалась
достаточной для съемки изображения места посадки. Впер-
вые получен высотный профиль скорости Beifa, который ха-
рактеризуется возрастанием скорости от 0,5 М’С у поверхнос-
ти до 100 м/с у верхней границы облаков. По содержанию
естественных радиоактивных элементов (уран, торий, калий)
поверхностные породы на Венере занимают промежуточное
положение между базальтами и гранитами.
В феврале 1974 года на расстоянии 6 тыс км от Венеры
прошел американский пролетный зонд «Маринер-10», осна-
щенный телевизионной камерой, ультрафиолетовым спектро-
метром и инфракрасным радиометром. Полученные телевизи-
онные изображения облачного слоя использо зались для ис-
следования динамики атмосферы. С помощые ультрафиоле-
тового спектрометра было измерено количество гелия в ат-
мосфере.
1975 год стал новым этапом в научных космических ис-
следованиях. Впервые станции нового поколения «Венера-9»
и «Венера-10» стали искусственными спутник;.ми Венеры, на
которые со спускаемых аппаратов передавала; ь, а затем рет-
ранслировалась на Землю информация. Впервые с планеты
были переданы панорамные телевизионные изображения, из-
мерены плотность, давление, температура атмосферы, количе-
ство водяного пара, проведены нефелометрические измере-
ния частиц облаков, измерения освещенности в различных
Исследования Венеры космическими аппаратами 215
участках спектра. Для измерений характеристик грунта поми-
мо гамма-спектрометра использовался радиационный плотно-
мер. Искусственные спутники позволили получить телевизи-
онные изображения облачного слоя, изучить распределение
температуры по верхней границе облаков, спектры ночного
свечения планеты, провести исследования водородной коро-
ны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосфе-
ры, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.
Большое интерес вызвали грозы и молнии, происходящие в
слое облачности. Данные оптических измерений показали, что
энергетические характеристики венерианских молний в 25 раз
превосходят параметры земных молний.
Поверхность Веиеры оказалась подобной горячей сухой
каменистой пустыне, с выходящими наружу коренными поро-
дами, которые, вероятнее всего, стали результатом смещений
в коре, что послужило подтверждением тектонической актив-
ности на планете.
В 1978 г. с помощью АМС «Венера-11» и «Венера-12»
исследовали химический состав нижней атмосферы планеты
методами масс-спектрометрии, газовой хроматографии, опти-
ческой и рентгеновской спектроскопии. Были измерены ко-
личества азота, окиси углерода, двуокиси серы, водяного пара,
серы, аргона, неона и определены изотопные отношения арго-
на, неона, кислорода, углерода, обнаружены хлор и сера в час-
тицах облаков, получены детальные данные по поглощению
солнечного излучения на различных высотах в атмосфере,
необходимые для изучения теплового режима. Были зарегис-
трированы импульсы электромагнитного излучения, указы-
вающие на существование электрических зарядов в атмосфе-
ре наподобие земных молний. В составе верхней атмосферы
были обнаружены углекислый газ (96% по объему), азот (4%),
окись углерода, двуокись серы, кислорода практически не ока-
залось, содержание водяного пара колебалось от 0,1—0,4% под
облачными слоями до 15—30% выше них. Наземными спект-
роскопическими исследованиями найдены также молекулы
НС1. Температура атмосферы у поверхности планеты (на уров-
не, соответствующем радиусу 6052 км) составила 735 К, дав-
ление 9 МПа, плотность газа оказалась в GO раз больше, чем в
земной атмосфере.
Атмосфера Веиеры до 50 км от поверхности сохраняется
близкой к адиабатической, а выше 50 км температурный гра-
диент уменьшается почти вдвое. Суточные колебания темпе-
ратуры у поверхности 1 К, а на высоте 50—80 км достигают
15-20 К.
Температура верхней границы облачного слоя в припо-
лярной зоне на 5—10 К выше, чем у .экватора, что, видимо,
связано с изменением высоты расположения облаков, При-
сутствует также парниковый эффект: значительная часть сол-
нечного излучения (3—4%) достигает поверхности и нагрева-
ет ее, а сильная непрозрачность для собственного инфракрас-
ного излучения плотной углекислой атмосферы с примесью
водяного пара препятствует остыванию поверхности.
На Венере наблюдается высокая грозовая активность.
Интенсивность электрических разрядов оказалась во много
раз выше, чем на Земле. Очевидно, вблизи поверхности Вене-
ры возникают электрические поля с напряженностью в сотни
кВ/м. Возможно, что образованию высокой грозовой актив-
ности способствуют действующие на поверхности Венеры вул-
каны.
Одновременно с советскими АМС проходила работа аме-
риканского проекта «Пионер-Венера», который включал в себя
спутник и четыре атмосферных зонда. На поверхность Вене-
ры в четырех различных точках совершили посадку один боль-
шой и три малых зонда (большой и один малый на дневную
сторону, 2 других малых — на ночную поверхность). Задачей
эксперимента было исследование структуры, химического со-
става, оптических свойств и теплового режима атмосферы,
свойств облаков. Были также проведены измерения нейтраль-
ного и ионного состава верхней атмосферы, плазменные и маг-
нитные измерения, исследован рельеф значительной части пла-
неты.
В 1982 г. с помощью АМС «Венера-13» и «Венера-14»
были впервые получены цветные панорамы поверхности пла-
неты. Спускаемые аппараты провели бурение грунта (при тем-
пературе 4700° С и давлении у поверхности 93,5-105 Па). Рас-
каленный грунт, добытый буровой установкой, транспорти-
ровался по сложной, системе трубопроводов внутрь прочного
корпуса спускаемого аппарата, где был проведен его химичес-
кий анализ. Анализ позволил определить содержание в грунте
окислов магния, алюминия, кремния, железа, калия, кальция,
титана и магния. Впервые измерялись электропроводность и
механическая прочность грунта, а также был выполнен про-
стейший сейсмический эксперимент. В программу атмосфер-
ных измерений входило измерение содержания инертных га-
зов — аргона, неона, криптона, ксенона — и большинства их
изотопов, которое позволило бы понять процесс формирова-
ния атмосферы Венеры.
В 1983 г. с помощью АМС «Венера-15» и «Венера-16»
были впервые получены радиолокационные изображения се-
верной приполярной области Венеры. На изображениях хо-
рошо видны кратеры, гряды, возвышенности, крупные разло-
мы, горные хребты.
В 1984 г. с интервалом в 6 суток в СССР были запущены
идентичные АМС «Вега-1» и «Вега-2», оборудованные спус-
каемыми аппаратами. Целью запуска явилось изучение кометы
Галлея пролетными аппаратами с расстояния около 10 тыс. км.
В 1985 г. впервые в атмосфере Венеры аэростатные зонды
(диаметром 3,4 м) наполнили гелием оболочки. Программа
АМС серии «Вега» позволила впервые осуществить уникаль-
ный эксперимент по прямому измерению скорости ветра в вер-
хней части венерианского облачного покрова.
Что же удалось узнать о таинственной планете, всегда
скрытой желто-сернистыми облаками? Выяснилось, что Ве-
нера моложе Земли, поэтому она является наглядным приме-
ром развития нашей планеты. Процессы, проходящие в не-
драх Венеры, когда-то проходили и на Земле. Очевидно, мы
узнали и то, что на самой близкой к нам планете слишком
суровые атмосферные условия, поэтому она не приспособле-
на для жизни на ней не только человека, но даже микроорга –
низмов.
