В конце 50-х гг., разрабатывая проект тяжелого межпланетного корабля (ТМК), С. Королев планировал полеты советских космонавтов не только к Марсу, но и к Венере. Для этого конструкторы должны были создать аппарат «ТМК-МАВР», на котором космонавты смогли бы облететь обе эти планеты. Этот амбициозный проект мог бы стать триумфом советской космонавтики, но он не реализован до сих пор. В 1964 г. все работы по ТМК были свернуты в пользу лунной программы. Тем не менее, исследование Венеры стало одним из самых успешных беспилотных космических программ СССР.
К середине ХХ в. достоверных сведений об этой планете у ученых было крайне мало. Многие верили, что на Венере, постоянно покрытой облаками, которые мешают рассмотреть ее поверхность¸ существует жизнь. Воображение исследователей рисовало болотистые венерианские долины, на которых растут невиданные растения и бродят экзотические животные. Считалось, что это - молодая планета с таким же климатом и биосферой, какие были на Земле в каменноугольный период.
В начале 50-х гг. американский ученый лауреат Нобелевской премии Гарольд Урей выполнил расчеты, по которым температура поверхности Венеры составляло 53° C. Но довольно скоро советский радиоастроном А.Д. Кузьмин, проанализировав данные спектрального анализа, выдвинул взаимоисключающие две гипотезы: либо у Венеры холодная поверхность и раскаленная атмосфера, либо наоборот. Его поддержали американские исследователи К. Саган и Д. Джонс. Но, никто и предположить не мог, что на планете идут дожди из концентрированной серной кислоты, средняя температура в нижних слоях атмосферы превышает 470° C., а давление у поверхности – более 90 атмосфер. Более того, парниковый эффект полностью исключает возможность существования на Венере воды. В таких условиях жизнь невозможна.
Как уже писалось, первые советские межпланетные станции серии «МВ» были универсальными и разрабатывались как для Венеры, так и для Марса. Объясняется это довольно просто. Во-первых, конструкторы ничего не знали об условиях, с которыми столкнуться аппараты на обеих планетах. Во-вторых, задачи этих аппаратов были предельно просты – долететь до планеты и упасть на ее поверхность.
В феврале 1961 г. с космодрома Байконур к Венере стартовали две межпланетные станции. Первый запуск оказался неудачным - аппарат остался на орбите Земли. Вторая станция успешно покинула околоземное пространство и вошла в историю как «Венера-1». Однако спустя неделю контакт со станцией был потерян. Через три месяца она пролетела мимо Венеры на расстоянии 100 тыс. км, так и не достигнув ее поверхности. Тем не менее, за неделю полета «Венера-1» успела передать на Землю важные научные данные о межпланетном пространстве.
Сразу после этого Королев приступил к следующему этапу венерианской программы. Теперь конструкторам предстояло создать новую серию станций – «2МВ». Станции типа «2МВ-1» должны были опустить на поверхность Венеры спускаемый аппарат, а АМС «2-МВ-2» - облететь планету.
Разработки СА для Венеры начались еще в 1961 г. Необходимо было четко определиться, с какими условиями столкнется спускаемый аппарат при входе в венерианскую атмосферу. Академик Келдыш получил советским астрономам разобраться с этим вопросом, но они так и не смогли прийти к единому мнению. В.И. Морозов настаивал на том, что Венера – раскаленная планета с очень плотной атмосферой, но его оппоненты доказывали, что поверхность планеты – холодная, и на ней есть вода.
В ходе успешной миссии американской станции «Маринер-1» в 1962 г. ученые получили самые общие сведения о венерианской атмосфере, поэтому конструкторы создали аппарат в форме шара диаметром около метра и весом 350 кг, способной выдерживать давление до 20 атмосфер. Для Венеры это было слишком мало. Кроме того, парашютная система была сконструирована там, что СА опускался на поверхность планеты более полутора часов. За это время он бы просто испарился в атмосфере. Но, все это предстояло выяснить опытным путем. А пока, ко 2-й половине 1962 г. три аппарата были готовы к старту.
25 августа и 1 сентября 1962 г. были запушены 2 станции типа «2МВ-1», а 12 сентября – АМС типа «2МВ-2». Все три запуска закончились неудачей, и аппараты остались на орбите Земли.
Следующим этапом венерианских исследований стало создание станций серии «3МВ». Поскольку конструкторы не успели подготовить эти аппараты к астрономическому окну для полета на Марс, почти все они были использованы для исследования Венеры.
В ноябре 1963 и феврале 1964 гг. с космодрома Байконур стартовали к Венере две станции «3МВ-1А» . К сожалению, из-за аварии ракеты-носителя оба аппарата погибли. Весной 1964 г. Королев провел еще два запуска, один из которых принес долгожданную удачу. АМС «3МВ-1» со спускаемым аппаратом на борту, получившая после старта наименование «Зонд-1», направилась к Венере. Спустя несколько месяцев она повторила судьбу станции «Венера-1», пролетев на расстоянии 100 тыс. км. от цели.
Через год в космос отправились еще три аппарата этой серии, доставшиеся в наследство от марсианской программы. Один из них остался на орбите Земли, а два других вошли в историю как АМС «Венера-2» и «Венера-3».
Станция «Венера-2» должна была облететь планету, что и было сделано 27 февраля 1966 г. Станция прошла на расстоянии 24 тыс км от Венера, однако незадолго до этого связь с ней была утеряна. В результате, получить какие-либо научные данные о планете на этот раз не удалось. Через 2 дня, 1 марта, АМС «Венера-3» благополучно достигла свое цели. Спускаемый аппарат отделился от орбитального модуля и вошел в атмосферу Венеры, но связь снова не работала. Станция «Венера-3» стала первым космическим аппаратом, который достиг поверхности другой планеты.
Спускаемый аппарат АМС «Венера-3» был разработан исходя из того, что температура на Венере не превышает 60°С. Поэтому, конструкторы предусмотрели возможность посадки на воду. Скорее всего, он не выдержал почти двухчасового длительного полета в раскаленной атмосфере планеты и испарился задолго до того, как должен был достигнуть поверхности. Еще до запуска станции Келдыш был уверен, что температура атмосферы Венеры превышает 400°C, но переделывать СА было слишком поздно. Изменения были внесены только в конструкцию парашютной системы СА станции «Венера-4», однако он по-прежнему был приспособлен для вероятного приводнения. Кроме того, ученые ничего не знали о гигантском атмосферном давлении на Венере.
АМС «В-67» («Венера-4») была разработана в ОКБ Лавочкина уже после смерти С. Королева. Новый аппарат был очень похож за своего предшественника «3МВ», но превосходил его по размерам.
12 июня 1967 г. станция «Венера-4» стартовала с космодрома Байконур и 18 октября достигла планеты. СА отделился от главного модуля и обе части станции начали спуск на ночной стороне поверхность.
На высоте 26 км парящий под куполом парашюта спускаемый аппарат начал передавать телеметрические данные. В течение 96 минут на Земле получали бесценную информацию о свойствах венерианской атмосферы. За время передачи температура вокруг СА увеличилась с 31° C до 271°C, а давление возросло до 18 атмосфер. Когда контакт с аппаратом прервался, ученые решили, что он опустился на поверхность. Он был рассчитан на такую температуру и должен был выдерживать давление до 20 атмосфер. Однако, позднее выяснилось, что из-за сверхплотной атмосферы Венеры телеметрия СА включилась на высоте 50 км. Аппарат не достиг поверхности планеты, углубившись в атмосферу на 26 км он был раздавлен чудовищным давлением.
В январе 1969 г. на Венеру отправились две одинаковые АМС серии «В-69». Станции «Венера-5» и «Венера-6» несли на борту усовершенствованные спускаемые аппараты, которые должны были сесть на ночной стороне планеты. В мае того же года обе станции достигли Венеры и их СА начали спуск к поверхности. Как и в прошлый раз, спускаемые аппараты были раздавлены давлением, превысившим расчетные 25 атмосфер на высоте чуть менее 20 км. В течение почти часа они передавали на Землю ценнейшую научную информацию о составе атмосферы.
Потеряв 3 спускаемых аппарата, конструкторы перестали слушать астрономов. Волевым решением они повысили устойчивость СА, титановый корпус которого выдерживал давление до 180 атмосфер и температуру до 540°C. Была изменена и парашютная система. Аппарат должен был быстро проскочить раскаленную атмосферу, но при этом не слишком сильно удариться о поверхность планеты. Кроме того, перед отделением СА от орбитального модуля его специально охлаждали до - 8°C. Все это значительно повысило живучесть спускаемого аппарата, и результаты не заставили себя долго ждать.
15 декабря 1970 г. спускаемый аппарат АМС «Венера-7» совершил мягкую посадку на поверхность Венеры. После этого он проработал еще 20 минут, полностью выполнив программу исследований. В 1972 г. к Венера отправилась последняя станция 1-й поколения «В-72» - «Венера-8». Поскольку давление и температура на планете больше не являлось тайной, ученые получили возможность оснастить СА новым научным оборудованием. Система охлаждения позволила посадить спускаемый аппарат на дневной стороне планеты. В ходе исследований былиполучены очень интересные данные. Оказалось, что ниже облаков атмосфера Венеры прозрачная, и уровень освещенности позволяет провести фотосьемку. Грунт в месте посадки СА был рыхлый, содержание в нем радиоактивных элементов сходно с показателями земных пород. Все эти данные были бесценны для разработки венерианских АМС нового поколения.
Ракета-носитель «Протон» позволяла доставить на Венеру достаточно большой груз. Это позволило конструкторам увеличить вес новой станции почти в 5 раз. Правда, создание АМС потребовало времени, и СССР проступил астрономическое окно 1973 г. Зато, в 1975 г. на Венеру была отправлена принципиально новый космический аппарат.
АМС «Венера-9» и «Венера-10» состояли из спускаемого аппарата и орбитального блока, который, в отличии от предыдущий станций, оставался на орбите планеты и служил для связи СА с Землей. Новый спускаемый аппарат состоял из шарообразной теплозащитной оболочки диаметром 2,4 м и укрытого внутри нее отсека с научной аппаратурой – посадочным аппаратом. При посадке две полсферы оболочки отстреливались, и ПА медленно опускался на поверхность на тормозных парашютах. На посадочных аппаратах были установлены грунтозаборное устройство с оборудованием для химического анализа, датчики определения скорости ветра, освещенности. Также была установлена сложная фото и телеаппаратура.
В октябре 1975 г. обе АМС совершили посадку на освещенной стороне планеты Венеры. Они проработали почти час. За это время они передали на землю первые черно-белые фотографии венерианской поверхности. Стало ясно, что поверхность Венеры - это горячая сухая каменистая пустыня. Одновременно орбитальный блок «Венера-9» вел фотосъемку и исследование облачного покрова планеты. В течение 2 месяцев он передал на землю 17 панорамных снимков.
Через несколько лет, в самом конце 1978 г. на Венеру опустили две советские АМС – «Венера-11» и «Венера-12». Они зафиксировали высокую грозовую активность планеты. Ученые предположили, что вблизи поверхности Венеры возникают мощные электрические поля. Позднее было доказано, что грозовая активность на планете связана с огромными действующими вулканами.
В 1982 г. АМС «Венера-13» и «Венера-14» провели серию самых сложных исследований за всю историю изучения планеты. На ПА этих станций были установлен комплекс оборудования для химического анализа атмосферы. Оказалось, что облака, покрывающие планету, состоят из серной кислоты. Кроме того, были получены цветные фотографии поверхности и неба Венеры в месте посадки. Аппараты провели бурение раскаленного грунта и изучили его химический состав.
В 1983 г. состоялась последняя экспедиция АМС этого типа. Станции «Венера-15» и «Венера-16» были оборудованы радиолокационными системами. Поскольку планеты постоянно затянута облаками, обследовать из космоса ее поверхность можно только с помощью радиолокатора. Выйдя на орбиту, АМС в течение нескольких месяцев картографировали Венеру. Так был составлен первый атлас поверхности планеты.
