Советская программа "Венера" и исследование Венеры

Введение

Советская программа исследования Венеры с помощью нескольких аппаратов

Программа "Венера" (Lang ru, что означает "Венера" на русском языке) – это название серии космических аппаратов, разработанных Советским Союзом в период с 1961 по 1984 год для сбора информации о планете Венера. Тринадцать аппаратов успешно вошли в атмосферу Венеры, включая два аппарата программ "Вега" и "Венера-Галлей". Десять из них успешно совершили посадку на поверхность планеты. Из-за экстремальных условий на поверхности Венеры аппараты могли функционировать на поверхности лишь короткое время – от 23 минут до двух часов. Программа "Венера" установила ряд важных достижений в исследовании космоса, в числе которых: первый аппарат, созданный человеком, вошедший в атмосферу другой планеты ("Венера-3" 1 марта 1966 года), первый аппарат, совершивший мягкую посадку на другую планету ("Венера-7" 15 декабря 1970 года), первый аппарат, передавший изображения с поверхности другой планеты ("Венера-9" 8 июня 1975 года), первый аппарат, записавший звуки на другой планете ("Венера-13" 30 октября 1981 года), и первый аппарат, выполнивший радиолокационную картографию поверхности с высоким разрешением ("Венера-15" 2 июня 1983 года).

Венера 1 и 2

Первая советская попытка запуска зонда для пролётной траектории к Венере была предпринята 4 февраля 1961 года, но аппарат не смог покинуть околоземную орбиту. В соответствии с политикой Советского Союза того времени, заключавшейся в непубликации подробностей о неудачных миссиях, запуск был объявлен под названием «Тяжёлый спутник». Он также известен как «Венера-1ВА». Как и в случае с некоторыми другими планетарными зондами Советского Союза, более поздние версии запускались парами, причём второй аппарат отправлялся вскоре после первого. «Венера-1» и «Венера-2» должны были пролететь мимо Венеры, не выходя на орбиту вокруг неё. «Венера-1» была запущена 12 февраля 1961 года. Связь с аппаратом прервалась через семь дней после запуска. Предполагается, что он прошёл на некотором расстоянии от Венеры и остаётся на гелиоцентрической орбите. «Венера-2» была запущена 12 ноября 1965 года, но также столкнулась с отказом телеметрии после выхода на межпланетную траекторию. В начале 1960-х годов Советский Союз предпринял несколько других неудачных попыток запуска зондов для пролётной траектории к Венере, которые в то время не объявлялись как планетарные миссии и, следовательно, официально не получили обозначение «Венера».

Венера 3 - 6

Зонды "Венера" 3-6 были схожими по конструкции. Весом около одной тонны, они запускались ракетой-носителем типа Molniya и состояли из крейсерского "автобуса" и сферического спускаемого аппарата для входа в атмосферу. Зонды были оптимизированы для проведения измерений в атмосфере, но не оснащались специальными посадочными устройствами. Хотя предполагалось, что они смогут достичь поверхности, продолжая функционировать, первые зонды потерпели отказ практически сразу после входа в атмосферу, что привело к прекращению передачи данных на Землю. "Венера-3" стала первым искусственным объектом, достигшим поверхности другой планеты, совершив жёсткую посадку 1 марта 1966 года. Однако, поскольку измерительные приборы зонда вышли из строя при проникновении в атмосферу, получить какие-либо данные из атмосферы Венеры в ходе этой миссии не удалось. 18 октября 1967 года "Венера-4" стала первым космическим аппаратом, измерившим атмосферу другой планеты. Этот аппарат впервые показал, что основным газом в атмосфере Венеры является CO2. Советский Союз первоначально заявил, что аппарат достиг поверхности в целости, однако повторный анализ, включая данные об атмосферной оккультации, полученные с американского космического аппарата Mariner 5, пролетевшего мимо Венеры на следующий день после прибытия "Венеры-4", показал, что давление на поверхности Венеры составляет 75–100 атмосфер, что значительно превышает прочность корпуса "Венеры-4" в 25 атмосфер, и это заявление было отозвано. Осознавая, что аппараты будут раздавлены до достижения поверхности, Советский Союз запустил "Венеру-5" и "Венеру-6" в качестве атмосферных зондов. Эти аппараты были спроектированы таким образом, чтобы сбросить почти половину полезной нагрузки перед входом в атмосферу планеты, и записали 53 и 51 минуту данных соответственно, медленно спускаясь на парашюте до полного разряда батарей. Примерно в то же время стало всё более очевидным, что на Венере маловероятно наличие жидкой воды, однако в проектах советских зондов "Венера" возможность посадки на воду рассматривалась вплоть до 1964 года.

Венера 7

Зонд "Венера-7", запущенный в августе 1970 года, был первым аппаратом, разработанным для выживания в условиях поверхности Венеры и осуществления мягкой посадки. Чрезвычайно прочный, чтобы обеспечить выживание, он нес на борту немногочисленные эксперименты, а научный результат миссии был дополнительно ограничен из-за неисправности внутреннего коммутатора, зафиксировавшегося в положении "передача температуры". Тем не менее, ученым из центра управления удалось экстраполировать давление (90 атм) на основе данных о температуре, полученных в результате первых прямых измерений на поверхности. Доплеровские измерения зондов "Венера-4" – "Венера-7" стали первым свидетельством существования зональных ветров с высокими скоростями, достигающими 100 метров в секунду (330 футов в секунду, 362 км/ч, 225 миль/ч) в атмосфере Венеры (суперротация). Наряду с данными о давлении и температуре, полученными "Венерой-7", также измерялся состав атмосферы. При переключении системы в режим радиовысотомера антенна работала в диапазоне 8 сантиметров для передачи и приема сигналов с поверхности Венеры в течение 0,67 миллисекунд. Результатом стала детальная карта распределения отражательной способности на поверхности северного полушария Венеры. Линейные расстояния, которые были измерены, варьировались от 91 до 182 километров. Два советских космических аппарата двигались по близким к полярным эллиптическим орбитам и к концу основной миссии успешно составили карту верхней половины северной атмосферы (от северного полюса до 30 градусов северной широты, площадью около 115 миллионов квадратных километров или 71 миллион квадратных миль). Высотомер предоставил топографические данные с разрешением по высоте 50 м, а прибор из Восточной Германии – карту изменений температуры поверхности.

Зонды VeGa

Зонды "ВеГа" (кириллица: ВеГа) к Венере и комете 1P/Галлея, запущенные в 1984 году, также использовали эту базовую конструкцию, как и аппараты "Венера", включая посадочные модули и атмосферные шары, которые передавали данные около двух суток. Название "ВеГа" образовано путем объединения слов "Венера" и "Галлей".

Венера-Д

Venera D — это предлагаемая миссия к Венере, включающая в себя высокопроизводительный орбитальный аппарат и посадочный модуль. С точки зрения общей массы, доставляемой к Венере, наиболее благоприятные возможности для запуска приходятся на 2026 и 2031 годы; однако, по состоянию на март 2021 года, запуск Venera D планируется не ранее ноября 2029 года. Venera D может включать в себя некоторые компоненты NASA, такие как аэростаты, подспутник для измерений плазмы или долговременную (24 часа) станцию на поверхности на посадочном модуле.

Научные открытия

Было сделано множество научных открытий на основе данных, полученных аппаратами "Венера", что делает их основополагающими для понимания Венеры. Аппараты "Венера" предоставили прямые данные о поверхности и атмосфере Венеры, а также важную информацию о сроке службы электроники в экстремальных условиях планеты. "Венера-4" стала первым успешным аппаратом и показала, что CO2 является основным компонентом атмосферы Венеры. "Венера-8" измерила содержание калия, урана и тория на поверхности с помощью гамма-спектрального анализа. Передав на Землю первые изображения поверхности Венеры, миссии "Венера" дали ученым возможность поделиться этими достижениями с общественностью. "Венера-13" предоставила первые цветные изображения и данные рентгенофлуоресцентного анализа поверхности планеты. Анализ радиолокационных снимков, полученных с аппаратов "Венера-15" и "Венера-16", позволил сделать вывод, что хребты и борозды на поверхности Венеры образовались в результате тектонических деформаций. Это было установлено с помощью радиолокационной съемки с орбиты. Несмотря на короткий срок работы, каждая миссия "Венера" внесла значительный вклад в изучение нашей планеты-сестры.

Данные полетов для всех миссий Венеры

НазваниеМодель Миссия Запуск Прибытие Время выживания мин Результаты Картинка Координаты посадочного модуля Venera 1VA No. 11ВА No. 1 Пролет 4 февраля 1961 Не удалось покинуть орбиту Земли Venera 11VA No. 2 Flyby 12 февраля 1961 Связь потеряна по пути к Венере Venera 2MV 1 No.12MV 1 No.1 Атмосферный зонд 25 августа 1962 Разгонный блок не сработал; Снова вошел в атмосферу Земли Venera 2MV 1 No.22MV 1 No.2 Атмосферный зонд 1 сентября 1962 Разгонный блок не сработал; Снова вошел в атмосферу Земли Venera 2MV 2 No.12MV 2 No.1 Flyby 12 сентября 1962 Третья ступень взорвалась; Космический аппарат уничтожен Venera 3MV 1 No.23MV 1 No.2 Flyby 19 февраля 1964 Не достиг расчетной орбиты Kosmos 273MV 1 No.3 Flyby 27 марта 1964 Разгонный блок не сработал Venera 23MV 4 No.4 Flyby 12 ноября 1965 Связь потеряна незадолго до прибытия Venera 33MV 3 No.1 Атмосферный зонд 16 ноября 1965 Связь потеряна незадолго до входа в атмосферу. Это был первый искусственный объект, достигший поверхности другой планеты 1 марта 1966 года (авария). Предполагаемый район посадки: 20° - 20° с.ш., 60° - 80° в.д. Kosmos 963MV 4 No.6 Атмосферный зонд 23 ноября 1965 Не удалось покинуть орбиту Земли и вошел в атмосферу. Некоторые исследователи полагают, что он упал вблизи города Кексбург, штат Пенсильвания, США, 9 декабря 1965 года, что стало известно как "Инцидент в Кексбурге" среди исследователей НЛО. Все советские космические аппараты, которые не покидали орбиту Земли, обычно переименовывались в "Космос", независимо от первоначальной миссии аппарата. Это название также присваивается другим советским/российским космическим аппаратам, которые должны – и достигают – орбиты Земли. Venera 44V 1 No.310 Атмосферный зонд 12 июня 1967 18 октября 1967 Первый зонд, вошедший в атмосферу другой планеты и передавший данные. Хотя передача с поверхности не осуществлялась, это была первая межпланетная передача данных с любого зонда. Посадка произошла в районе 19° с.ш., 38° в.д. Kosmos 1674V 1 No.311 Атмосферный зонд 17 июня 1967 Разгонный блок не сработал; Снова вошел в атмосферу Земли через восемь дней Venera 52V (V 69) No. 330 Атмосферный зонд 5 января 1969 16 мая 1969 53* Успешно передал атмосферные данные, прежде чем был раздавлен давлением вблизи поверхности. Посадка произошла на 3° ю.ш., 18° в.д. Venera 62V (V 69) No.331 Атмосферный зонд 10 января 1969 17 мая 1969 51* Успешно передал атмосферные данные, прежде чем был раздавлен давлением вблизи поверхности. Посадка произошла на 5° ю.ш., 23° в.д. Venera 74V 1 No. 630 Посадочный модуль 17 августа 1970 15 декабря 1970 23 Первая успешная посадка космического аппарата на другую планету и первая передача данных с поверхности другой планеты. Просуществовал 23 минуты, прежде чем был уничтожен жаром и давлением. Kosmos 3593V (V 70) 22 августа 1970 Разгонный блок не сработал; Вышел на эллиптическую орбиту Земли Venera 84V 1 No.670 Посадочный модуль 27 марта 1972 22 июля 1972 50 Посадка произошла в радиусе 10,70° ю.ш., 335,25° в.д. Kosmos 4823V (V 72) no. 671 Зонд 31 марта 1972 Разгонный блок взорвался при переходе на траекторию к Венере; Некоторые обломки вошли в атмосферу Земли, а остальные остались на орбите Земли Venera 94V 1 No. 660 Орбитальный аппарат и посадочный модуль 8 июня 1975 22 октября 1975 53 Передал первые (черно-белые) изображения поверхности Венеры. Посадка произошла в радиусе 31.01° с.ш., 291.64° в.д. Venera 104V 1 No. 661 Орбитальный аппарат и посадочный модуль 14 июня 1975 25 октября 1975 65 Посадка произошла в радиусе 15.42° с.ш., 291.51° в.д. Venera 114V 1 No. 360 Flyby и Посадочный модуль 9 сентября 1978 25 декабря 1978 95 Посадочный модуль прибыл, но системы визуализации не сработали. Venera 124V 1 Flyby и Посадочный модуль 14 сентября 1978 21 декабря 1978 110 Посадочный модуль зафиксировал то, что предположительно является молнией. Venera 134V 1 no.760 Flyby и Посадочный модуль 30 октября 1981 1 марта 1982 127 Получены первые цветные изображения поверхности Венеры и обнаружен лейцит-базальт в образце почвы с помощью спектрометра. Venera 144V 1 No. 761 Flyby и Посадочный модуль 14 ноября 1981 5 марта 1982 57 Образец почвы показал толеитовый базальт (похожий на базальт, встречающийся на срединно-океанических хребтах Земли). Venera 154V 2 No. 860 Орбитальный аппарат 2 июня 1983 10 октября 1983 Составлена карта (вместе с Венерой 16) северного полушария до 30 градусов северной широты (разрешение 1–2 км). Venera 164V 2 Орбитальный аппарат 7 июня 1983 14 октября 1983 Составлена карта (вместе с Венерой 15) северного полушария до 30 градусов северной широты (разрешение 1–2 км). Vega 15VK No. 902 Flyby и Посадочный модуль 15 декабря 1984 11 июня 1985 Часть программы "Вега". Аппарат направлялся к комете Галлея. Во время входа в атмосферу поверхностные приборы начали работать раньше, и посадочный модуль потерпел неудачу. Vega 25VK No. 901Flyby и Посадочный модуль 21 декабря 1984 15 июня 1985 56 Часть программы "Вега". Аппарат направлялся к комете Галлея.

NameModel Mission Launch Arrival Survival time min Results Image Lander coordin. Venera 1VA No. 11VA No. 1 Flyby 4 February 1961 Failed to leave earth orbit Venera 11VA No. 2 Flyby 12 February 1961 Communications lost en route to Venus Venera 2MV 1 No.12MV 1 No.1 Atmospheric probe 25 August 1962 Escape stage failed; Re entered three days later Venera 2MV 1 No.22MV 1 No.2 Atmospheric probe 1 September 1962 Escape stage failed; Re entered five days later Venera 2MV 2 No.12MV 2 No.1 Flyby 12 September 1962 Third stage exploded; Spacecraft destroyed Venera 3MV 1 No.23MV 1 No.2 Flyby 19 February 1964 Did not reach parking orbit Kosmos 273MV 1 No.3 Flyby 27 March 1964 Escape stage failed Venera 23MV 4 No.4 Flyby 12 November 1965 Communications lost just before arrival Venera 33MV 3 No.1 Atmospheric probe 16 November 1965 Communications lost just before atmospheric entry. This was the first manmade object to land on another planet on 1 March 1966 (crash). Probable landing region: 20° to 20° N, 60° to 80° E. Kosmos 963MV 4 No.6 Atmospheric probe 23 November 1965 Failed to leave Earth orbit and reentered the atmosphere. Believed by some researchers to have crashed near Kecksburg, Pennsylvania, USA on 9 December 1965, an event which became known as the "Kecksburg Incident" among UFO researchers. All Soviet spacecraft that never left Earth orbit were customarily renamed "Kosmos", regardless of the craft's intended mission. The name is also given to other Soviet/Russian spacecraft that are intended to—and do reach Earth orbit. Venera 44V 1 No.310 Atmospheric probe 12 June 1967 18 October 1967 The first probe to enter another planet's atmosphere and return data. Although it did not transmit from the surface, this was the first interplanetary transmission of any probe. Landed somewhere near latitude 19° N, longitude 38° E. Kosmos 1674V 1 No.311 Atmospheric probe 17 June 1967 Escape stage failed; Re entered eight days later Venera 52V (V 69) No. 330 Atmospheric probe 5 January 1969 16 May 1969 53* Successfully returned atmospheric data before being crushed by pressure within of the surface. Landed at 3° S, 18° E. Venera 62V (V 69) No.331 Atmospheric probe 10 January 1969 17 May 1969 51* Successfully returned atmospheric data before being crushed by pressure within of the surface. Landed at 5° S, 23° E. Venera 74V 1 No. 630 Lander 17 August 1970 15 December 1970 23 The first successful landing of a spacecraft on another planet, and the first transmission from another planet's surface. Survived for 23 minutes before succumbing to heat and pressure. Kosmos 3593V (V 70) Lander 22 August 1970 Escape stage failed; Ended up in an elliptical Earth orbit Venera 84V 1 No.670 Lander 27 March 1972 22 July 1972 50 Landed within a radius of 10.70° S, 335.25° E. Kosmos 4823V (V 72) no. 671 Probe 31 March 1972 Escape stage exploded during Trans Venus injection; Some pieces re entered and others remained in Earth orbit Venera 94V 1 No. 660 Orbiter and Lander 8 June 1975 22 October 1975 53 Sent back the first (black and white) images of Venus' surface. Landed within a radius of 31.01° N, 291.64° E. Venera 104V 1 No. 661 Orbiter and Lander 14 June 1975 25 October 1975 65 Landed within a radius of 15.42° N, 291.51° E. Venera 114V 1 No. 360 Flyby and Lander 9 September 1978 25 December 1978 95 The lander arrived, but the imaging systems failed. Venera 124V 1 Flyby and Lander 14 September 1978 21 December 1978 110 The lander recorded what is thought to be lightning. Venera 134V 1 no.760 Flyby and Lander 30 October 1981 1 March 1982 127 Returned the first colour images of Venus' surface, and discovered leucite basalt in a soil sample using a spectrometer. Venera 144V 1 No. 761 Flyby and Lander 14 November 1981 5 March 1982 57 A soil sample revealed tholeiitic basalt (similar to that found on Earth's mid ocean ridges). Venera 154V 2 No. 860 Orbiter 2 June 1983 10 October 1983 Mapped (along with Venera 16) the northern hemisphere down to 30 degrees from North (resolution 1–2 km) Venera 164V 2 Orbiter 7 June 1983 14 October 1983 Mapped (along with Venera 15) the northern hemisphere down to 30 degrees from North (resolution 1–2 km) Vega 15VK No. 902 Flyby and Lander 15 December 1984 11 June 1985 Part of the Vega program. The vessel was en route to Halley's Comet. During entry into atmosphere, the surface instruments began work early, and the lander failed. Vega 25VK No. 901Flyby and Lander 21 December 1984 15 June 1985 56 Part of the Vega program. The vessel was en route to Halley's Comet.