На Венере нельзя просто поставить аппарат и ждать, что он будет спокойно работать. У поверхности этой планеты температура выше 460 °C, давление почти как на глубине около километра под водой, а атмосфера состоит в основном из углекислого газа. Свинец там расплавился бы: его температура плавления около 327 °C.
И всё же 1 марта 1982 года советский аппарат «Венера-13» сел на эту поверхность и передал на Землю цветные панорамы. Не рисунки, не компьютерную модель, а реальные изображения камней, грунта и части собственного посадочного кольца.
Он проработал 127 минут.
Что это был за аппарат
«Венера-13» — советская автоматическая межпланетная станция, созданная для исследования Венеры.
Коротко:
- страна: СССР;
- программа: советская программа «Венера»;
- разработчик: НПО имени С. А. Лавочкина;
- тип миссии: пролётная платформа + спускаемый аппарат + посадочный аппарат;
- цель: посадка на Венеру, съёмка поверхности, анализ грунта и атмосферы;
- старт: 30 октября 1981 года;
- ракета: «Протон-К» с разгонным блоком ДМ;
- космодром: Байконур;
- посадка: 1 марта 1982 года;
- район посадки: восточнее области Феба, примерно 7°30' южной широты и 303°11' долготы;
- время работы на поверхности: 127 минут.
Аппарат был частью пары миссий. Через пять дней после «Венеры-13» стартовала «Венера-14». Два похожих аппарата отправили не случайно: так повышали надёжность программы и получали данные из разных районов Венеры.
Почему Венера так сложна для посадки
Венеру иногда называют «сестрой Земли», потому что она похожа по размеру и массе. Но условия на поверхности у неё совсем другие.
У поверхности Венеры:
- температура: около 460–470 °C;
- давление: примерно 90 атмосфер;
- атмосфера: в основном углекислый газ;
- облака: сернокислотные;
- свет: до поверхности доходит только часть солнечного излучения;
- ветер у поверхности: слабый, но в плотной атмосфере он всё равно может двигать мелкий материал.
Главная проблема не только в жаре. Аппарат должен выдержать сразу несколько факторов:
Во-первых, его не должно раздавить давлением.
Во-вторых, электроника не должна быстро перегреться.
В-третьих, приборы должны работать после удара о поверхность.
В-четвёртых, камеры должны успеть открыть защитные крышки и начать съёмку.
В-пятых, связь должна пройти через посадочный аппарат, пролётную платформу и дальше на Землю.
Даже сегодня посадка на Венеру остаётся одной из самых трудных задач в планетной космонавтике.
Почему аппарат заранее охлаждали
«Венера-13» не была рассчитана на долгую жизнь в современном понимании. Это не марсоход, который должен ездить годами. Посадочный аппарат проектировали так, чтобы он успел выполнить программу за короткое время.
Перед посадкой его захолаживали. Внутри спускаемого аппарата снижали температуру, чтобы после посадки у электроники был запас времени до перегрева. По данным НПО Лавочкина, перед отделением спускаемого аппарата температура внутри была снижена примерно до –12,3 °C.
Принцип был простой: сначала посадочный модуль холодный, потом окружающая среда постепенно прогревает корпус и внутренние отсеки. Пока температура внутри остаётся допустимой, приборы работают и передают данные.
Как проходил полёт
Старт «Венеры-13» состоялся 30 октября 1981 года с Байконура.
Сначала ракета вывела станцию на промежуточную околоземную орбиту. Затем разгонный блок направил аппарат к Венере.
Путь занял чуть больше четырёх месяцев. В феврале 1982 года началась активная подготовка к посадке:
- проверяли радиолинии;
- готовили режим ретрансляции данных;
- заряжали химическую батарею спускаемого аппарата;
- проводили охлаждение приборного контейнера;
- выполняли коррекции траектории;
- готовили пролётную платформу к приёму сигнала с посадочного аппарата.
За два дня до встречи с Венерой спускаемый аппарат отделился от пролётной платформы. Орбитальная часть должна была пролететь мимо планеты и стать ретранслятором: принять сигнал от посадочного модуля и передать его на Землю.
Как «Венера-13» садилась
Спуск через атмосферу Венеры длился около часа. Сначала аппарат тормозился аэродинамически. Потом использовал парашют. На высоте примерно 47 км парашют был сброшен, и дальше аппарат спускался на аэродинамическом тормозном щитке.
Почему парашют не тянули до самой поверхности? Потому что нижняя атмосфера Венеры очень плотная. Там можно тормозиться самой формой аппарата. Кроме того, долго висеть на парашюте в горячей атмосфере было бы вредно для времени работы: аппарат просто раньше прогрелся бы.
После входа в атмосферу спускаемый аппарат прошёл все этапы снижения штатно и совершил мягкую посадку в равнинной местности восточнее области Феба.
Основные ТТХ «Венеры-13»
Ключевые характеристики:
- общая масса космического аппарата: 4397,85 кг;
- масса спускаемого аппарата: 1643,72 кг;
- масса посадочного аппарата на поверхности Венеры: 750 кг;
- масса топлива корректирующей двигательной установки: 629,68 кг;
- горючее: 221,75 кг;
- окислитель: 407,93 кг;
- стартовая масса головного блока с аппаратом: 23530 кг;
- ракета-носитель: «Протон-К»;
- разгонный блок: ДМ;
- высота промежуточной околоземной орбиты: примерно 175 на 161 км;
- район посадки: 7°30' ю. ш., 303°11' долготы;
- температура в месте посадки: около 462 °C;
- давление: 88,7 атмосферы;
- освещённость: около 3 килолюкс;
- время передачи панорам: 127 минут.
Для сравнения: обычная бытовая электроника уже при куда более мягких условиях начинает перегреваться. А здесь аппарат работал в среде, где плавится свинец и где давление почти в 90 раз выше земного.
Что было внутри аппарата
«Венера-13» несла не только камеры. Это была полноценная научная лаборатория, рассчитанная на короткую, но очень насыщенную работу.
На аппарате были приборы для:
- измерения температуры и давления;
- анализа химического и изотопного состава атмосферы;
- изучения облачного слоя;
- регистрации электрических разрядов в атмосфере;
- съёмки поверхности;
- анализа грунта;
- оценки механических свойств грунта;
- регистрации акустических сигналов;
- изучения рассеянного солнечного света;
- исследований межпланетного пространства на пролётной платформе.
Отдельно важны два прибора:
телефотометры — камеры, которые передали панорамы поверхности;
грунтозаборное устройство — миниатюрный бур, который взял пробу венерианского грунта.
Как аппарат сделал цветные снимки
Сегодня мы привыкли, что фото с другой планеты выглядят как обычные снимки. Но у «Венеры-13» всё было сложнее.
Камеры не делали один прямоугольный кадр, как телефон. Они сканировали поверхность, постепенно формируя панораму. Поэтому снимки Венеры выглядят как широкие полосы с камнями, грунтом и деталями посадочного аппарата.
После посадки первые минуты ушли на передачу телеметрии и работу грунтозаборного устройства. Затем были сброшены крышки телефотометров, и началась съёмка.
«Венера-13» передала панорамы с двух камер. За время работы панорамы были переданы дважды, с использованием комплектов светофильтров, и начался третий цикл съёмки.
Именно эти изображения стали одними из самых известных снимков в истории космонавтики. На них видны:
- каменистая поверхность;
- мелкий тёмный грунт;
- плоские фрагменты пород;
- часть посадочной платформы;
- элементы самого аппарата;
- калибровочные детали.
Цвет на снимках необычный — желтовато-оранжевый. Это не просто «цвет камней». Венерианская атмосфера сильно влияет на свет: она поглощает часть спектра, особенно синюю область. Поэтому поверхность выглядит иначе, чем выглядела бы под земным небом.
Как брали пробу грунта
Одна из самых сложных задач миссии — анализ венерианского грунта. Посадочный аппарат использовал миниатюрное грунтозаборное устройство. Оно должно было взять пробу, доставить её внутрь аппарата и поместить в специальную камеру для анализа.
Сложность была огромной. Снаружи — давление почти 90 атмосфер и температура выше 460 °C. Внутри прибора нужно было поддерживать совсем другие условия: около 30 °C и низкое давление. При этом пробу надо было провести через шлюз так, чтобы внутрь не ворвалась венерианская атмосфера.
Грунт исследовали методом рентгенофлуоресцентного анализа. Если сказать проще, образец облучали, а прибор смотрел, какие элементы входят в состав породы.
Что нашли в грунте
Анализ показал, что породы в районе посадки «Венеры-13» близки к калиевым щелочным базальтам. На Земле похожие породы встречаются, например, в некоторых вулканических районах, на океанических островах и в рифтовых зонах.
Это важный результат, потому что долгое время Венеру изучали в основном снаружи: по радиолокации, яркости, атмосфере и косвенным данным. «Венера-13» дала прямой анализ вещества с поверхности.
Проще говоря, аппарат не просто сфотографировал камни. Он взял пробу и помог понять, из чего они состоят.
Что ещё измерила «Венера-13»
Кроме снимков и грунта, аппарат передал данные о среде в месте посадки.
Главные условия:
- температура: около 462 °C;
- давление: 88,7 атмосферы;
- освещённость: около 3 килолюкс;
- высота точки посадки: около 1,9 км относительно среднего уровня Венеры.
Также во время спуска и после посадки проводились исследования атмосферы, облаков и электрических разрядов.
Аппараты «Венера-13» и «Венера-14» помогли подтвердить, что Венера — это планета с очень плотной атмосферой, мощным парниковым эффектом, сернокислотными облаками и поверхностью, в основном близкой по составу к базальтам.
Первая запись звука на другой планете
С «Венерой-13» связан ещё один важный факт: она передала первую запись звука с поверхности другой планеты.
Аппарат фиксировал акустические сигналы, связанные с ветром, работой механизмов и событиями после посадки. Среди таких событий — сброс крышек камер и работа бурового устройства.
Это были реальные акустические данные с поверхности другой планеты. Для 1982 года это был выдающийся результат.
Почему аппарат не работал дольше
«Венера-13» была рассчитана примерно на десятки минут работы. Фактически она продержалась намного дольше — 127 минут.
Её ограничивали три главных фактора:
Во-первых, жара. Корпус и внутренние отсеки постепенно прогревались.
Во-вторых, ресурс батарей. Посадочный аппарат не мог бесконечно питаться на поверхности.
В-третьих, геометрия связи. Данные передавались через пролётную платформу, которая двигалась относительно Венеры и Земли. Время радиосеанса было ограничено.
Поэтому 127 минут — это не провал, а успех. Аппарат успел выполнить главную научную программу: сесть, передать панорамы, измерить условия, взять пробу грунта и отправить данные.
Почему Венеру называли «русской планетой»
СССР добился на Венере того, чего долго не удавалось никому: несколько раз посадил аппараты на поверхность и получил прямые данные.
Советские станции программы «Венера» первыми:
- вошли в атмосферу Венеры;
- передали данные из атмосферы;
- совершили мягкую посадку на другую планету;
- сфотографировали поверхность Венеры;
- передали цветные панорамы;
- провели прямой анализ грунта.
Именно поэтому в научной среде Венеру часто называли «русской планетой». Не потому, что она кому-то принадлежит, а потому, что основные прямые данные с её поверхности были получены советскими аппаратами.