Техническая и технологическая новизна. Контакт с инопланетной цивилизацией
Стал первым спускаемым зондом, передавшим снимки с поверхности Венеры . Хотя и до, и после Венеры 13 на эту планету спускались и другие аппараты, сделанные ими снимки поверхности имеют худшее качество, а цветные снимки не делал больше никто. Аппарат провел на поверхности Венеры более двух часов, хотя был рассчитан на сопротивление условиям планеты в течение получаса. Несложно догадаться, что задачей программы Венера было исследование планеты. Это были первые аппараты , посланные человеком для изучения другого мира. Их цель долгое время привлекала внимание астрономов как возможный двойник Земли, и до получения сведений о жестких условиях на этой планете тема развитой жизни на Венере была популярна в научно-фантастической литературе. Начало программы было непростым - часть аппаратов была потеряна еще при запуске, часть - при полете к планете, а некоторые теряли связь с Землей прямо перед приближением к Венере. Тем не менее, быстро удалось понять, что Венера - совсем не похожее на Землю место. Огромное атмосферное давление и температура способны за секунды разрушить неподготовленный спускаемый аппарат, причем задолго до входа в нижние слои атмосферы. А если даже аппарат не будет раздавлен, его инструментам вряд ли понравится средняя температура на поверхности - 465 градусов Цельсия. В ходе космической гонки Венера была в центре внимания обеих стран. Первый пролет около планеты удалось совершить американскому зонду Маринер 2 , ближе всего приблизившемуся к планете 14 декабря 1962 года. Первый успех Советского союза имел место в 1967 году. После ряда неудачных запусков Венера 4 достигла планеты в добром здравии и имея связь с Землей. 18 октября Венера 4 стала первым аппаратом, передавшим домой измерения прямо из атмосферы планеты, хотя до поверхности аппарат не дотянул. Этот шаг был сделан на три года позже. 15 декабря 1970 года Венера 7 стала первым аппаратом, совершившим мягкую посадку на планете. После посадки зонд проработал 23 минуты, но среди его аппаратуры не было камеры, так что снимков поверхности получено не было. Это произошло только пять лет спустя, в рамках проекта Венера-9.
Зонд Венера 13 был запущен 30 октября 1981 года с космодрома Байконур на борту ракеты-носителя Протон . Основными инструментами были спектрометр, дрель и устройство для анализа грунта и цветная широкоугольная камера. После четырехмесячного путешествия и выхода на орбиту около планеты, от аппарата отделился спускаемый модуль. Спуск в атмосфере осуществлялся при помощи парашюта, что в условиях особенно плотной атмосферы является наиболее рациональным выбором. Посадка произошла 1 марта 1982 года в южном полушарии Венеры, на типичной для планеты равнине. Область посадки и сейчас содержит множество потеков лавы и небольших вулканов и явно очень активна. Так что хотя пространство вокруг Венеры 13 было относительно ровным, в нем было множество разломов, а сам аппарат был окружен мелким мусором. Ровная поверхность вокруг места посадки Венеры 13 может представлять собой монолитный камень или же корку из мелких частиц, соединенных вместе благодаря воздействию условия на планете - температуры и давления, благоприятствующих необходимым химическим реакциям.
Венера 13 проработала на поверхности планеты всего два часа, но сделала за это время многое. Основным результатом, правда, остаются снимки аппарата. Всего было получено 14 цветных снимков и 8 черно-белых, привычных уже на тот момент кадров. Эти снимки получили большую известность и распространение благодаря своей уникальности. Ни одно изображение в псевдоцветах, раскрашенное на основе инфракрасных наблюдений с орбиты, не даст точного представления о цветах Венеры и не сможет конкурировать со старыми, но все же цветными снимками. Благодаря широкоугольной камере в кадр также попала часть самого аппарата, а вот небо почти не представлено на снимках и виднеется только в углах.
Кроме фотографирования пейзажей планеты, Венера 13 занималась анализом ее почвы. Для забора грунта использовалась дрель, а образцы затем анализировались внутри аппарата. При этом во время бурения также проводились замеры, так как скорость бурения и глубина, которой удалось достичь, могут многое сказать о составе поверхности и ее плотности. Оказалось, что Венера 13 стояла на материале вулканического происхождения, скорее всего, на слежавшемся пепле. Передача данных на Землю осуществлялась через орбитальный аппарат. После 127 минут, проведенных на поверхности, Венера 13 была разрушена давлением и температурой (стоит добавить в копилку прочности аппарата вход в атмосферу, постепенное нарастание давления по мере снижения и посадку). После Венеры 13 СССР запустил еще три аппарата. Венера 14 была двойником описанного зонда и отправилась в космос на пять дней позже. Ее полет и работа были удачными, но продержаться на поверхности планеты удалось в два раза меньше - 57 минут. Венера 15 и 16 вместе находились на орбите около планеты в 1983-84 годах. Несмотря на то, что с тех пор исследование Венеры не останавливалось - наших аппаратов больше, конечно, не было, но европейцы и американцы не поддерживают связь с планетой - попыток посадки больше не предпринималось. Так что пока человечество не повторит этот успех, Венера 13 останется лучшим фотографом недружелюбной планеты.
Когда мы слышим «фотография с поверхности другой планеты», то первым на ум, как правило, приходит Марс. Оно, конечно, и не удивительно: в последние годы мы избалованы стереоскопическими снимками HRSC , панорамами HiRISE с огромным разрешением, и марсоходом Curiosity с почти ежедневными фотоотчетами. И даже когда речь заходит об истории вопроса, вспоминаем успех американских миссий «Викинг». Но мало кто помнит (или даже знает) о том, что первая в истории фотография с поверхности другой планеты получена не на Марсе и не американским аппаратом, а советской станцией «Венера-9» в 1975 году.
В этом топике я хочу восстановить историческую справедливость и рассказать о том, как советским инженерам удалось создать устройство, которое успешно осуществило панорамную съемку в условиях крайне агрессивной среды при температуре более 470°С и давлении в 93 атм.
История советского успеха в изучении Венеры описана достаточно неплохо (да хоть в Википедии), поэтому я обозначу лишь основные вехи:
- В 1961 году был отправлен первый в истории человечества аппарат, предназначенный для исследования других планет, «Венера-1».
- 1967 год - «Венера-4» стала первым аппаратом, проникшим в атмосфру планеты и передавшим оттуда научные данные.
- 1970 год - спускаемый аппарат «Венера-7» совершил мягкую посадку на поверхность Венеры, информация передавалась 53 минуты, в том числе 20 минут - с поверхности (это первый случай радиосвязи с поверхности другой планеты).
- 1975 год - первые черно-белые панорамные изображения с поверхности другой планеты («Венера-9, 10»).
- 1982 год - впервые были получены цветные изображения поверхности и проведён прямой анализ грунта планеты («Венера-13, 14»).
В состав научной аппаратуры спускаемого аппарата «Венера-9» входили: системы измерения температуры и давления, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, акселерометры, нефелометры (2), фотометр для исследования светового режима (3 полосы в видимой области + 2 ИК в трех телесных углах), фотометр на полосы поглощения CO 2 и H 2 O, анемометр, гамма-спектрометр для определения содержания естественных радиоактивных элементов в венерианских породах, радиационный плотномер для определения плотности грунта в поверхностном слое планеты, панорамные телефотометры (2).
Для получения изображения поверхности Венеры в месте посадки спускаемого аппарата панорамная камера устанавливалась в герметичном приборном отсеке, в котором в течение длительного времени обеспечивались нормальные условия по температуре и давлению. Кроме того, необходимо было создать «оптическое окно» к поверхности Венеры, где давление могло достигать 100 атм, а температура 500°С, и не допускать их влияния на камеру. Эти обстоятельства требовали целого ряда оригинальных технических и конструкторских решений. Так, за двое суток до подлета к планете производилось внутреннее захолаживание системы (до -10°С). Для стабилизации внутреннего температурного режима во время работы на поверхности использовались сотовые композитные материалы с малой теплопроводностью, экранно-вакуумная изоляция, аккумуляторы тепла из тригидрата азотнокислого лития, обладающего высокой удельной теплоемкостью и температурой плавления ~30°C. После 75-минутного спуска и часовой работы на поверхности Венеры, температура внутри спускаемого аппарата поднялась с начальных -10°C до 60°C.
Существенное влияние на конструктивно-компоновочную схему оказал комплекс задач, связанных с обеспечением необходимого поля зрения камеры и разрешения на поверхности. В НПО им. Лавочкина (разработчик аппарата) было признано наиболее целесообразным расположить камеру в верхней зоне приборного контейнера. Однако ввиду необходимости передачи изображения как ближнего, так и дальнего плана ось панорамирования камер была наклонена на 50° к вертикальной оси посадочного аппарата. При этом минимальное расстояние от поверхности до камеры составляло около 1 м. Таким образом в поле зрения камеры должна была попасть часть устройства с нанесенными на нее тестовыми контрастными изображениями. Такое расположение камеры позволяло получить изображение поверхности при малой прозрачности атмосферы и определить фотометрические характеристики поверхности планеты, а также в случае благоприятных метеоусловий получить панораму, охватывающую значительную площадь поверхности Венеры.
В месте установки камеры со стороны наружной части приборного отсека располагался оптический иллюминатор цилиндрической формы:
Иллюминатор был изготовлен из толстостенного кварцевого стекла толщиной 10 мм с фокусным расстоянием 371 мм и светопропусканием 95%. Внутри цилиндрического иллюминатора было расположено перископическое устройство камеры со сканирующим зеркалом. Тем самым основные тепловые потоки, проникающие через иллюминатор, воздействовали только на верхнюю часть камеры, не достигая электронной аппаратуры.
Для обеспечения заданного теплового режима и исключения влияния высокой температуры на аппаратуру камера и иллюминатор были закреплены в приборном отсеке при помощи нетеплопроводных и теплопоглотительных конструктивных элементов. Иллюминатор был закрыт мощной теплоизоляцией, за исключением смотрового выреза‚ обеспечивающего необходимое поле зрения. Смотровой вырез, в свою очередь, был закрыт теплоизоляционной крышкой, которая с помощью пироустройств сбрасывалась после посадки. Этим обеспечивался, во-первых, тепловой режим камеры во время снижения, а во-вторых‚ защита стекла иллюминатора от возможного закопчения, осаждения и конденсации на нем продуктов газовыделения теплозащиты и каких-либо непрозрачных осадков из атмосферы Венеры.
Поскольку у советских инженеров имелся большой положительный опыт использования оптико-механических панорамных камер на лунных аппаратах, как неподвижных («Луна-Э», «Луна-13»), так и подвижных («Луноход-1», «Луноход-2»), а оптические и электрические характеристики этих камер в целом соответствовали потребностям венерианской миссии, было решено использовать именно их. Единственное, в отличие от лунных камер, работавших непосредственно во внешней среде, в данном случае была предусмотрена защита от особо жестких климатических воздействий на Венере.
Сборка камеры:
В оптико-механической панорамной камере используется принцип сканирующего телефотометра. Основные элементы камеры и их установка на аппарате:
Как уже говорилось выше, камера была расположена внутри герметичного и теплоизолированного корпуса. Съемка поверхности производится через цилиндрический иллюминатор, внутри которого установлено сканирующее зеркало и элементы его привода. Обзор окружающей поверхности в номинальном угле 40х180° осуществляется за счет двух движений сканирующего зеркала - вращения вокруг оси панорамирования и качания в плоскости, проходящей через эту ось. Для повышения надежности получения изображения в условиях пониженной освещенности или очень малых контрастов снаружи были установлены два источника искусственного света, освещающих локальные зоны поверхности в двух секторах панорамы.
Устройство камеры:
Конструктивно камера разбивается на две части: основной корпус и перископическое устройство. Перископ выносил за пределы теплоизоляционных оболочек сканирующее зеркало и располагается в зоне, где температура могла достигать 475°С. Основной же корпус с электронными блоками и оптической системой находится в зоне, где рабочая температура не превышала 40-50°С. Перископическое устройство выполнено в виде тонкостенной трубы из материала с низкой теплопроводностью. Качание зеркала от кулачка и толкателя производилось через проволочную тягу длиной 250 мм. Труба перископа, вращавшаяся при панорамном обзоре, была установлена на шарикоподшипниках, между которыми был расположен радиатор, обеспечивающий передачу тепла на корпус. В самом корпусе по всему периметру были сделаны герметичные полости, заполненные тригидратом азотнокислого лития, обладающим большой теплоемкостью.
Оптическая схема камеры:
Пучок лучей от поверхности, проходя через иллюминатор, становится расходящимся в сагиттальном сечении, так как иллюминатор представляет собой цилиндрическую линзу (см. фотографию выше). Расходящийся пучок падает на сканирующее зеркало и, отражаясь от него, попадает на компенсирующую цилиндрическую линзу, передний фокус которой совпадает с задним фокусом иллюминатора. После линзы пучок снова становится параллельным и, отражаясь от поворотного зеркала, проходит через объектив с фокусным расстоянием 28 мм и относительным отверстием 1:2. В плоскости изображения стоит диафрагма, которая является развертывающим элементом, формирующим апертурную характеристику камеры. После диафрагмы пучок попадает на светоприемник. На время обратного хода строчной развертки световой поток перекрывается гребешком обтюратора. В это же время фотодиод засвечивается лампой накаливания через отверстие на обтюраторе и формирует электрический импульс начала обратного хода. Во время обратного хода происходит калибровка прибора. Для этой цели свет от лампы, яркость которой стабилизирована, с помощью световода подается на светоприемник.
Сканирующее зеркало совершает колебательное движение (строчная развертка), отклоняя световые пучки на угол ±20° с линейной угловой скоростью и обратным ходом, составляющим 10% от периода строки. Одновременно сканирующее зеркало поворачивается вокруг оси панорамирования. Конструкция камеры позволяла производить полный панорамный обзор в угле 360°, однако поле зрения, не закрытое элементами самого аппарата, составляет величину, примерно в два раза меньшую, поэтому панорамная развертка ограничена углом 180±4°.
Приводом оптико-механической части служил двигатель постоянного тока, скорость вращения которого стабилизирована с помощью сервосистемы с опорой на частоту, подаваемую от бортового хронизатора. Номинальной угловой разрешающей способности 21" соответствует четкость в 115 элементов в строке, которая ограничивалась не апертурной характеристикой камер, а частотой дискретизации видеосигнала (в строчном направлении) и заданным шагом панорамной развертки. При угловом разрешении 21" в ближней зоне могли быть обнаружены детали поверхности с размерами около 10 мм, а достоверно должны были различаться детали, имеющие размеры в несколько раз больше. Объективы камер были настроены на гиперфокальное расстояние, благодаря чему можно получить резкое изображение предметов, находящихся на расстоянии 800 мм и далее от иллюминатора, т. е. во всех зонах панорамного обзора, включая край посадочной платформы.
Основные параметры камеры:
Все приборы посадочного аппарата, в том числе и панорамная камера, работали в автоматическом режиме и управлялись программно-временны́м устройством, которое после посадки подавало на камеру команду на включение. После этого собственная автоматика камеры производила включение и выключение осветителей в заданных секторах обзора и реверсирование развертки по достижении камерой крайних положений угла панорамирования. С выхода камеры видеосигнал подавался на кодирующее устройство и далее на передатчик. Каждые 4 минуты видеосигнал прерывался, так как в канал связи поступала телеметрическая информация со всех научных приборов аппарата. А поскольку панорамная развертка в это время не прекращалась, это приводило к потере 4-5 строк изображения на каждый цикл измерений. В это же время передавалась следующая информация о работе камеры: изменение уровня автоматической регулировки чувствительности, изменение азимутального угла, наличие строчной развертки, наличие видеосигнала, моменты включения и выключения осветителей, температура камеры.
Вот так выглядела необработанная панорама:
После устранения шумов данная панорама стала выглядеть так:
Некоторыми любителями были найдены пленки с необработанными 6-битными данными, по которым они самостоятельно проводили реконструкции. Наиболее известна работа
На фото представлено изображение посадочного модуля Венера-13, который высадился на поверхности Венеры. Место, в котором приземлился посадочный модуль, находится на востоке области Венеры, под названием Фиби Реджио, что находится в 7.5 градусов южной широты и. 303 градусов восточной широты, это произошло 1 марта 1982 года. Модуль смог находиться на поверхности в течение 2 часов и 7 минут. Эти фотографии были сделаны с помощью двух камер, стоящих друг напротив друга. Нижняя часть рамы посадочного модуля проверяет поверхность планеты. Поверхность состоит из скопления плоских пород, скал, углублений и почвы. Части посадочного модуля с полукруглыми крышками объектива можно увидеть на обоих изображениях.
Взгляд на Венеру
Венера-10 на Венере
Ударные кратеры в области равнины Лавинии
Венера глазами аппарата Пионер
Активный вулкан на Венере
3D изображение горы Маат Монс на Венере
Вулкан на юго-востоке области Феб на Венере с данными по эмиссионности
Вулкан в регионе Фемида
Фотографии с поверхности Венеры
Сейчас по всей Сети гуляют фотографии нового марсохода, а также самого Марса. Все правильно, ведь посадка устройства весом почти в тонну на другую планету - это величайшее достижение науки и техники. Тем не менее, не стоит забывать и о прошлых достижениях. Тот же СССР отправлял множество космических аппаратов в космос и на другие планеты. Еще в 1982 году ученые СССР отправили космический аппарат Венера - 13 на Венеру. Запуск прошел успешно, и что более важно, приземление тоже прошло успешно. Уже тогда технологии достигли того уровня, когда возможна передача сигнала с поверхности планеты. И Венера 13 отправила несколько фотографий поверхности сестры Земли.
При этом посадка была гораздо сложнее, чем на Марсе, поскольку на Венере очень сложные погодные условия. Несколько сотен градусов температура, кислотные облака и тому подобные вещи значительно усложняют работу аппаратов на этой планете.
Венера-13
На корабле «Венера-13» были установлены приборы, сконструированные советскими, австрийскими и французскими специалистами.
Через пять суток после старта корабля «Венера-13» был запущен корабль «Венера-14». В 1981 году было благоприятное взаимное расположение Земли и Венеры для запуска космических кораблей.
Через четыре месяца корабль «Венера-13» достиг планеты Венера. От корабля отделился спускаемый аппарат, который 1 марта 1982 года совершил мягкую посадку на поверхности Венеры. Корабль «Венера-13» продолжил полёт по гелиоцентрической орбите.
В результате торможения спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Венеры, его скорость снизилась до скорости звука. после этого был раскрыт тормозной парашют. На высоте 47 километров над поверхностью парашют был отстёгнут и спускаемый аппарат продолжил спуск, используя аэродинамическое торможение. Спускаемый аппарат «Венеры-13» приземлился в точке с координатами: 7°30’ южной широты и 303° восточной долготы. Район приземления — Фобе Реджио. Спускаемый аппарат корабля «Венера-14» приземлился в 950 километрах на северо-восток от спускаемого аппарата «Венеры-13». В месте приземления спускаемого аппарата «Венеры-13» были обнажённые скальные породы, окружённые тёмной мелкозернистой почвой.
После посадки спускаемый аппарат «Венеры-13» передал панорамное изображение окружающего венерианского пейзажа. С помощью автоматического бора были взяты образцы грунта, помещённые затем для исследования в специальную камеру. В ней поддерживалось давление 0,05 атмосферы и температура 30°C. Состав образцов грунта исследовался рентгеновским флуоресцентным спектрометром.
Спускаемый аппарат действовал в течение 127 минут в окружающей среде с температурой 457°C и давлением 84 земных атмосфер.
Межпланетные корабли СССР. запущенные по программе исследования планеты Венера
Венера-13
Спускаемый аппарат «Венеры-13»
Старт АМС «Венера-13» был осуществлён 30 октября 1981года в 06:04:00 UTC с космодрома Байконур, с помощью ракеты-носителя «Протон».
На «Венере-13» были установлены приборы, сконструированные советскими, австрийскими и французскими специалистами.
Через пять суток после старта «Венеры-13» была запущена АМС «Венера-14». В 1981 году было благоприятное взаимное расположение Земли и Венеры для запуска космических кораблей.
Через четыре месяца «Венера-13» достигла планеты Венера. От АМС отделился спускаемый аппарат, который 1 марта 1982года совершил мягкую посадку на поверхности Венеры. «Венера-13» продолжила полёт по гелиоцентрической орбите.
В результате торможения спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Венеры, его скорость снизилась до скорости звука, после этого был раскрыт тормозной парашют. На высоте 47 километров над поверхностью парашют был отстёгнут и спускаемый аппарат продолжил спуск, используя аэродинамическое торможение. Спускаемый аппарат «Венеры-13» приземлился в точке с координатами: 7°30’ южной широты и 303°восточной долготы. Район приземления— область Фебы. Спускаемый аппарат «Венеры-14» приземлился в 950 километрах на северо-восток от спускаемого аппарата «Венеры-13». В месте приземления спускаемого аппарата «Венеры-13» были обнажённые скальные породы, окружённые тёмной мелкозернистой почвой.
После посадки спускаемый аппарат «Венеры-13» передал панорамное изображение окружающего венерианского пейзажа. С помощью автоматического бура были взяты образцы грунта, помещённые затем для исследования в специальную камеру. В ней поддерживалось давление 0,05 атмосферы и температура 30°C. Состав образцов грунта исследовался рентгеновским флуоресцентным спектрометром.
На «Венере-13» было установлено звукозаписывающее устройство, которое зафиксировало звук грома. Это была первая запись звука на другой планете.
Спускаемый аппарат действовал в течение 127 минут в окружающей среде с температурой 457°C и давлением 93 земных атмосферы.
Исследование Венеры космическими аппаратами
С пролётной траектории
Венера-1. Маринер-2. Зонд-1. Венера-2. Маринер-5. Маринер-10. Венера-11. Галилео. Кассини-Гюйгенс. MESSENGER . PLANET-C
Венера 13
Многие верят в БОГА,но не многим верит БОГ!
Я за любовь во всех её проявлениях, верю в чудеса,контактна, люблю жизнь. вот пожалуй и все, если заглянете ко мне на страничку,буду безмерно рада!
.
Пишите стихи вечерами, пишите стихи,
пишите короткие строки и длинные строки,
и пусть вечера вам не будут страшны и жестоки
под медленный шёпот, под лиственный шорох строки.
Пишите их ямбом, хореем, неведомо чем,
простите себе их нестройность, нескладность простите,
простите себе, что вы живы, и просто живите
в той самой короткой и самой смешной из поэм.
И если от жизни кружится ещё голова,
и осыпь осенней листвы отзывается светом,
об этом загадочном счастье, и боли - об этом
всего-то и надо, что просто придумать слова.
А что их придумывать, если у самой руки
вчерашней листвы полыхают прощальные флаги.
На самом последнем ненужном обрывке бумаги
пишите стихи вечерами. Пишите стихи.
************
************
Я пишу потому, что я больше не в состоянии об этом думать.
Искусство нам дано, чтобы не умереть от истины
Произведения
Избранные авторы:
Портал Стихи.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и российского законодательства. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.
Ежедневная аудитория портала Стихи.ру свыше 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более двух миллионов страниц по данным независимых счетчиков посещаемости Top.Mail.ru и LiveInternet, которые расположены справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.
Источники: v-kosmose.com, nlo-mir.ru, truthiness.ru, wreferat.baza-referat.ru, www.stihi.ru
Космические аппараты серии 4В1М предназначены для проведения исследований планеты Венера с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также с пролетной траектории.
Серия 4В1М состоит из двух аппаратов (КА «Венера-13» и КА «Венера-14»), являющихся полной аналогией друг друга по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, комплекту научной аппаратуры и предназначенных для выполнения идентичных исследовательских программ.
Первоначально экспедиция космических аппаратов серии 4В1М планировалась на 1980 год как простое повторение экспедиции 4В1 при той же схеме полета и с тем же составом бортовой служебной и научной аппаратуры. Однако неудача с получением цветных фотопанорам и отказ грунтозаборных устройств на посадочных аппаратах «Венеры-11, -12» вынудили провести серьезную доработку ГЗУ и механизма отделения (отстрела) крышек телефотометров, а также их отработку на стендах и экспериментальных изделиях. В результате, запуски двух аппаратов 4В1М были перенесены на 1981 год и осуществлены: «Венеры-13» - 30.10.1981 г., «Венеры-14» - 4 .11.1981 г.
В программу экспедиции входило:
Доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;
Репортажная передача, транслируемая на ОА в процессе спуска СА в атмосфере, содержащая результаты измерений её основных физико-химических параметров (давления, температуры, химического состава атмосферы, содержания в ней влаги), результаты исследований облачного слоя, атмосферных грозовых электроразрядов;
Осуществление посадки ПА на поверхность планеты, на ее дневную сторону;
Транслируемая на ОА передача цветных телефотометрических изображений поверхности в месте посадки и результатов проведения непосредственного анализа грунта;
Ретрансляция с ОА на Землю результатов выполнения научной программы ПА;
Проведение с помощью ОА исследований околопланетного и межпланетного пространства при движении по пролетной траектории.
Основные научные эксперименты, проводимые в месте посадки, - получение цветных фотопанорам поверхности Венеры, а также забор образцов грунта и их физико-химический анализ.
СХЕМА ПОЛЕТА
Для экспедиций космических аппаратов серий 4В1 и 4В1М выбрана пролётно-десантная схема. Подробное описание схемы полета приведено в разделе Космические аппараты серии 4В1.
Отличия заключаются в продолжительности перелета (для аппаратов серии 4В1М она составляет чуть более 120 суток) и последовательности выполнения операций бортовой аппаратурой ПА после посадки. Работа грунтозаборного устройства начинается так же как в предшествующей экспедиции через 32 сек после достижения контакта с поверхностью, а работа телефотометров – с 4-х минутной задержкой. Первые четыре минуты отведены на трансляцию информации с других научных приборов и телеметрии о работе ГЗУ, а затем идет передача панорамы поверхности Венеры, которая продолжается до прекращения радиосвязи.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
Несмотря на то, что КА серии 4В1М во многом повторяли своих предшественников («КА «Венера-11,-12» серии 4В1), для проверки всех изменений было изготовлено 18 экспериментальных машин. Только для проверки операции сброса крышек телефотометров запланировано 39 видов испытаний. В реальности проведено 78. Перед проведением отстрела спускаемый аппарат нагревался до 450 градусов, а затем сбрасывался с высоты, имитируя тем самым посадку на поверхность Венеры. И только после этого производился отстрел крышки. Испытания проводились на грани отказов. В результате при расчетном запасе работоспособности новых узлов ~7,5 был получен запас 20,5. С этим запасом уже можно было отправляться полет.
Выбор демпфера на посадочном устройстве и проверка теоретических расчетов потребовали многочисленных продувок модели посадочного аппарата в аэродинамической трубе.
Оба космических аппарата серии 4В1М (КА «Венера-13, -14») успешно прошли всесторонние наземные испытания и стартовали с космодрома Байконур осенью 1981 года.
Как уже ранее было сказано, запуск двух одинаковых аппаратов планировался не только для повышения общей надежности выполнения целевой задачи, но и для исследования поверхности Венеры в двух различных районах планеты.
Места посадки выбирались таким образом, чтобы определить характер рельефа и пород наиболее типичных геолого-морфологических провинций планеты.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ВЕНЕРА-13»
Общая масса КА «Венера-13» составила 4397,85 кг. Масса спускаемого аппарата –1643,72 кг, масса посадочного аппарата на поверхности Венеры – 750 кг. Корректирующая двигательная установка «Венеры-13» заправлена 629,68 кг топлива: 221,75 кг горючего и 407,93 кг окислителя.
Стартовая масса головного блока с КА «Венера-13» составила 23530 кг. Масса головного блока на ОИСЗ после первого включения ДУ блока ДМ – 19822,44 кг.
Старт ракеты-носителя «Протон-К» с КА «Венера-13» произведен с космодрома Байконур 30 октября 1981 года в 9 часов 4 минуты 22,5 секунды МДВ. Старт к Венере осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты высотой 175 на 161 км. Импульс второго включения двигателя блока ДМ, обеспечивший выведение КА «Венера-13» на межпланетную траекторию, составил 3995,2 м/с. В 10 часов 26 минут 53,0 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.
После раскрытия элементов конструкции КА перешёл в режим постоянной солнечной ориентации. Все бортовые системы функционировали штатно. В связи с этим на следующий день были включены научные приборы: АСМ, КВ-77, «Альт», РПП-01, «Снег-2М3» и «Конус».
После нормализации газопылевой обстановки вокруг аппарата 3 ноября он был переведён в режим трехосной ориентации ПСЗО по Солнцу и звезде Канопус. 6 ноября были заложены уставки в БЦВМ САУ для проведения коррекции, а 10 ноября 1981 года была проведена сама коррекция траектории. При этом двигатель проработал на малой тяге 2 секунды, обеспечив импульс 2,47 м/с при расходе топлива 8,9 кг.
На следующий день после коррекции КА был переведён на 21 час в режим стабилизации закруткой (ГС) для калибровки магнитометра АСМ.
Уже после проведения коррекции был обнаружен отказ 6 каналов в приборе «Конус» и ФЭУ в приборе РПП-01. Кроме того, было зафиксировано падение температуры на шаробаллонах. Чтобы подогреть шаробаллоны, КА был слегка развернут в режиме так называемого «косого» ПСЗО.
На трассе перелёта сеансы связи проводились 1 раз в 3-4 суток и были в основном посвящены воспроизведению научной информации, записанной на бортовые магнитофоны в дежурном режиме. Воспроизведение обычно велось в дециметровом диапазоне со скоростью 139 измерений в секунду в режиме кодирования PN–последовательностью.
По мере приближения КА к Венере началась подготовка к посадке на планету, в связи с чем сеансы связи стали проводиться ежедневно. Этому был посвящен весь февраль. Проводились проверки режимов ретрансляции по дециметровому каналу, включение сантиметрового и метрового каналов радиокомплекса, а также ленточных магнитофонов ЭА 079, на которые должна записываться информация, принимаемая со спускаемого аппарата. В ходе проверок зафиксирован отказ одного из этих магнитофонов.
Параллельно с проверкой бортовых систем пролётного аппарата с приближением к Венере начали проводиться операции по подготовке к посадке спускаемого аппарата. В связи с увеличением теплового потока от Солнца 4 января 1982 года закрыта шторка радиационного нагревателя спускаемого аппарата.
15 февраля по команде с Земли заблокирована автоматика холодного контура спускаемого аппарата и выключен вентилятор, в результате чего температура внутри СА опустилась до минус 3-4°С.
22 февраля проведено первое пробное захолаживание в течение двух часов, что привело к понижению температуры в приборном контейнере ПА до –5,2°С.
24 февраля проведено второе пробное захолаживание в течение 4 часов (–7,6°С), а через два дня – штатное захолаживание, позволившее снизить температуру в СА до –12,3°С к моменту отделения его от пролётного аппарата.
10 февраля кроме работ по захолаживанию спускаемого аппарата проведен заряд химической батареи СА, отключение прошло по счётчику ампер-часов.
21 февраля, за 8 дней до подлёта к Венере, проведена вторая коррекция траектории, при этом импульс составил 5,13 м/с.
27 февраля, за 2 суток до подлёта, в типовом сеансе 6Р произошло отделение спускаемого аппарата, после чего был включён двигатель в режиме малой тяги для увода орбитального аппарата на пролетную траекторию. Импульс увода составил 224,35 м/с (время работы двигателя – 60,2 секунды, расход топлива – 218 кг), то есть оказался близок к расчетному.
1 марта, то есть спустя 122 суток после старта, начался пролетный сеанс. Баллистические условия пролета Венеры в 1982 году не потребовали изменения ориентации КА с целью наилучшего приема антеннами метрового радиокомплекса информации со спускаемых аппаратов (как на КА «Венера-13», так и на работающим одновременно с ним КА «Венера-14»).
Даже без этих частичных отворотов от Солнца сеанс оказался достаточно напряженным с точки зрения энергетики. Поэтому по началу сеанса был заблокирован датчик минимального напряжения для исключения формирования сигнала «U min».
Сеанс начался с включения передатчиков дециметрового и сантиметрового диапазонов для ретрансляции сигнала со спускаемого аппарата. Приём сигнала в обоих диапазонах осуществлялся с помощью 70-метровой антенны П2500 в Евпатории. Практически в расчетное время появился сигнал со спускаемого аппарата, а затем началось выделение информации из него. Приём информации на участке спуска длился 61 минуту.
Спускаемый аппарат штатно прошёл все этапы снижения в атмосфере: аэродинамическое торможение, спуск на парашюте и, наконец, спуск ПА на тормозном щитке. Спустя 62 минуты после входа СА в атмосферу ПА совершил мягкую посадку в равнинной местности к востоку от области Феба (7°30" южной широты и 303°11" долготы). Первые четыре минуты помимо информации с других научных приборов передавалась телеметрия о работе ГЗУ, а затем началась передача панорамы поверхности Венеры, которая длилась 127 минут. За это время панорамы с обоих телефотометров были дважды переданы, причем с использованием каждого из бортового комплекта светофильтров, и начался третий цикл съёмки. Приём информации с посадочного аппарата был прекращён по команде с Земли.
В ходе спуска в атмосфере Венеры и после посадки на её поверхность проводились комплексные научные исследования. В том числе - эксперименты по изучению химического и изотопного состава атмосферы и облаков, структуры облачного слоя, рассеянного солнечного излучения, а также регистрация электрических разрядов в атмосфере. Температура окружающей среды в месте посадки ПА составила 462° С, давление 88,7 атмосфер, освещенность 3 килолюкс. Высота в месте посадки - 1,9 км относительно среднего уровня, соответствующего радиусу планеты 6050 км.
После пролёта Венеры ОА «Венера-13» вышел на гелиоцентрическую орбиту. В течение нескольких дней неоднократно воспроизводились записи на магнитофонах ЭА 079 информации, полученной со спускаемого аппарата.
В дальнейшем сеансы связи с ОА проводились один раз в 3-5 суток и были посвящены, в основном, воспроизведению с магнитофонов научной информации, записанной в дежурном режиме - продолжалась работа по изучению межпланетного пространства. В частности, продолжались исследования рентгеновского, гамма-излучений и магнитных полей в космическом пространстве, характеристик солнечного ветра, космических лучей и межпланетной плазмы.
Уже в 1980 году появилось решение о проведении в последующей экспедиции (1984 г.) последовательного сближения КА с двумя космическими объектами - Венерой и кометой Галлея. С целью отработки баллистической схемы полета к комете Галлея было запланировано проведение (после выполнения основных задач) соответствующих коррекций траектории на одном из аппаратов серии 4В1М. Для этой цели был выбран КА «Венера-13».
Первая из таких коррекций, которая имитировала прицеливание в точку встречи с кометой, состоялась 10 июня 1982 года. Импульс коррекции составил 192 м/с, время работы двигателя – 47,8 секунды.
Еще одна коррекция была проведена 14 октября того же года. На сей раз импульс коррекции составил 69,08 м/с, а время работы двигателя – 17,3 секунды.
В принципе, баллистическая схема перелета от Венеры к комете Галлея предусматривала проведение трех коррекций, но на КА «Венера-13» еще на одну коррекцию топлива просто не осталось. Впрочем, и без нее была подтверждена реализуемость баллистической схемы полета к комете Галлея.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ВЕНЕРА-14»
Общая масса КА «Венера-14» составила 4394,5 кг. Масса спускаемого аппарата – 1632,71 кг, масса посадочного аппарата на поверхности Венеры – 750 кг. Корректирующая двигательная установка «Венеры-14» заправлена 641,35 кг топлива: 225,8 кг горючего и 415,55 кг окислителя.
Старт ракеты-носителя «Протон-К» с КА «Венера-14» произведен с космодрома Байконур 4 ноября 1981 года в 8 часов 31 минут 16,1 секунды МДВ. Старт к Венере осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты высотой 178 на 159 км. Импульс второго включения двигателя блока ДМ, обеспечивший выведение КА «Венера-14» на межпланетную траекторию, составил 3990,5 м/с. В 9 часов 53 минуты 50,6 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.
После раскрытия элементов конструкции КА перешёл в режим постоянной солнечной ориентации. Все бортовые системы функционировали штатно. Единственные замечания - завышенный на 0,5 ампера ток дежурной нагрузки и регулярное изменение ТМ-параметра, свидетельствующего о запуске программно-временного механизма СА, чего на самом деле не было.
10 ноября 1981 года построена трёхосная постоянная солнечно-звёздная ориентация. В том же сеансе, а также на следующий день заложены временная уставка на включение сеанса коррекции и уставки в БЦВМ САУ.
14 ноября проведена первая коррекция траектории КА «Венера-14». Импульс коррекции составил 7,3 м/с, что лежало в пределах допуска, при этом двигатель проработал на малой тяге 4,1 секунды. Расход топлива составил 15,05 кг.
После коррекции, как и на «Венере-13», произошел отказ 4-х каналов прибора «Конус» и упала температура на шар-баллонах, причем весьма значительно. Официальная версия – нарушение целостности ЭВТИ. Принято решение слегка развернуть аппараты, чтобы подогреть Солнцем оголившиеся шар-баллоны. После выполнения этой процедуры температура на шар-баллонах резко «скакнула» вверх. Вероятно, маты ЭВТИ с них просто сорвало.
Однако в результате отворота в режим так называемого «косого» ПСЗО некоторые клапаны системы исполнительных органов резервной пневмосистемы попали в тень, и температура на них упала ниже нормы. Зафиксировано травление газа. По-видимому, из-за низких температур начался процесс «стеклования» резиновых прокладок с их растрескиванием. Через эти трещины и утекал азот. По команде с Земли осуществлен переход на основную пневмосистему, а из резервной газ постепенно весь вышел.
Спустя некоторое время аппарат возвращен в режим «прямого» ПСЗО, когда ось +Z смотрит точно на Солнце. Еще через некоторое время, уже в декабре, произведен наддув магистралей резервной пневмосистемы. После этого в каж¬дом сеансе особенно тщательно контролировали давление в магистралях, однако оно не менялось. Проблема была снята. По-видимому, в результате прогрева резина восстановила свои изолирующие свойства.
Кроме того, во время проведения коррекции произошел скачок времени в ПВУ – на 1 минуту. Возможной причиной этого стала помеха, возникшая в результате пробоя каналов «Конуса».
Во время полета произошла переполюсовка отдельных банок аккумуляторной батареи системы электропитания, в результате чего реальная максимальная разрядная емкость оказалась меньше заявленной. Чтобы предотвратить процесс дальнейшей деградации батареи, без которой невозможно провести длительный сеанс радиосвязи во время пролета Венеры, регулярно проводилось её циклирование.
За месяц до посадки начались проверки режимов ретрансляции по дециметровому каналу, включение сантиметрового и метрового каналов радиокомплекса, а также магнитофонов ЭА 079, на которые должна была записываться информация, принимаемая со спускаемых аппаратов. Как и на «Венере-13» произошёл отказ одного из двух видеомагнитофонов.
С приближением к Венере начали проводиться операции по подготовке спускаемого аппарата к посадке. В связи с увеличением теплового потока от Солнца 4 января 1982 года закрыта шторка радиационного нагревателя спускаемого аппарата.
19 февраля включена блокировка автоматики холодного контура спускаемого аппарата и выключен вентилятор, а уже 2 марта сразу проведено штатное захолаживание в течение 11 часов, что позволяло увеличить время работы ПА на поверхности планеты. В результате, температура внутри приборного контейнера к моменту отделения СА от пролетного аппарата составила –14,5°С.
25 февраля проведена вторая коррекция траектории «Венеры-14». На время работы двигательной установки бортовой передатчик был выключен, а телеметрическая информация записывалась на бортовой магнитофон. После обратных разворотов аппарата в исходное пространственное положение, которое было перед коррекцией, передатчик включился по метке ПВУ.
Результаты коррекции оперативно определялись по скачку доплеровской частоты принимаемого с борта сигнала в режиме «Самоход»*, а о том, как работали бортовые системы, – после воспроизведения магнитофона в следующем сеансе.
Первые же замеры скачка показали, что он несколько отличается от расчетного: 4,52 м/с вместо 5,93 м/с по расчету. После построения режима ПСЗО на следующий день были проведены полноценные траекторные измерения в когеренте, оперативная обработка которых показала, что отработанный двигателем импульс несколько отличается от расчетного. Это приводило к сдвигу точки посадки спускаемого аппарата на 400 км.
Анализ воспроизведённой с магнитофона информации показал, что двигатель во время коррекции работал неустойчиво: на графике наблюдался колебательный процесс со снижением. Средняя тяга составила 700-800 кг (максимум 836 кг) вместо 1000 кг – режим малой тяги. При этом двигатель был выключен не по набору характеристической скорости, а по страховочному времени. В результате, недобор по импульсу второй коррекции составил 1,9 м/с (5,37 м/с вместо 7,27 м/с).
По мнению специалистов, произошло затирание подшипников в турбонасосном агрегате. Впоследствии в качестве версий частичного отказа КДУ были выдвинуты: переохлаждение окислителя в расходной трубе в связи с нарушением теплоизоляции, а также негерметичность клапана на линии газогенератора.
Для проведения важного маневра увода ОА на пролётную траекторию после сброса СА, импульс которого значительно превышал импульс коррекции, решено увеличить на 1 минуту страховочное время работы двигателя. При полном отказе двигателя во время увода орбитальный аппарат вошёл бы в атмосферу вслед за спускаемым аппаратом, и ретрансляция информация с него на Землю была бы невозможна.
3 марта 1982 года по временной уставке в ПВУ включён сеанс 6Р. Первые 16 минут сеанса прошли штатно. На 16-й минуте по метке ПВУ был выключен бортовой радиопередатчик. После включения передатчика через 40 минут и получения телеметрии было определено, что спускаемый аппарат отделился.
Траекторные измерения, проведённые сразу после появления сигнала, показали, что импульс коррекции существенно отличается от расчетного: 171,4 м/с вместо 227,8 м/с. Недобор по скорости составил целых 56,4 м/с. Однако отработанного двигателем импульса хватило, чтобы ОА не «врезался» в Венеру, а прошел от неё на расстоянии 26050 км. Это на 10000 км ближе к поверхности Венеры, чем необходимо для приёма в полном объёме информации с посадочного аппарата.
Уже после воспроизведения записей с магнитофона стала еще более очевидной картина нештатной работы двигателя. До 68-й секунды тяга двигателя колебалась в пределах от 340 до 680 кг (при норме 1000 кг). Затем упало давление окислителя и горючего перед камерой сгорания вследствие выхода из строя ТНА. Далее двигатель работал за счет давления наддува, при этом тяга двигателя менялась с частотой 2 Гц в пределах от 230 до 360 кг.
Снижение высоты перицентра пролетной гиперболы увеличивало скорость КА в перицентре и напрямую уменьшало время радиосвязи между орбитальным и спускаемым аппаратами. Оперативно проведённые баллистиками расчёты показали, что при возникших ограничениях на условия радиосвязи можно было в течение 17 минут гарантированно, то есть с запасом, принимать сигнал с посадочного аппарата после его посадки и 32 минуты без запаса по энергетике радиолинии**. Семнадцати минут хватало на то, чтобы принять информацию с аппаратуры «Арахис» и одну черно- белую панораму, а за 32 минуты принять панораму еще и под красным фильтром.
* Измерения в самоходе – это беззапросные измерения, когда сигнал бортового передатчика формируется от бортового же задающего генератора. Измерения в самоходе менее точны, чем измерения в когеренте, когда сигнал бортового передатчика формируется от частоты запросного сигнала, излучаемого с Земли. В этом случае говорят, что сигналы когерентны, то есть взаимозависимы.
**. При расчете потенциала радиолинии обычно принимается, что для гарантированной передачи информации нужно, чтобы уровень сигнала в 2 раза или на 3 децибела превышал сигнал, минимально необходимый для передачи информации с определенной скоростью. Соответственно, без запаса по энергетике радиолинии означает, что уровень сигнала соответствует минимально необходимому для передачи информации с данной скоростью.
Пролетный сеанс начался 5 марта 1982 года, то есть спустя 121 сутки после старта. Как и в случае с «Венерой-13» сеанс приёма информации с СА проводился в режиме постоянной солнечно-звёздной ориентации, то есть без разворотов КА на гироплатформе. С учётом энергонапряжённости пролётного сеанса, а также в связи с нештатным функционированием аккумуляторных батарей по началу сеанса был заблокирован датчик минимального напряжения для исключения формирования сигнала «Umin».
Сеанс был включён по команде с Земли. Также по командам с Земли включены дециметровый и сантиметровый каналы в режим ретрансляции и подготовлен метровый канал к приему информации со спускаемого аппарата.
В 5 часов 58 минут 11 секунд начался приём сигнала со спускаемого аппарата, причём передача информации велась как по дециметровому, так и по сантиметровому каналам. Передатчики спускаемого аппарата включились на высоте 63,5 км над поверхностью Венеры, и сразу началась передача телеметрической и научной информации. На высоте ~47 км произошел отстрел тормозного парашюта, и далее продолжался спуск ПА на тормозном аэродинамическом щитке. В 7 часов 0 минут 11 секунд зафиксировано касание поверхности планеты. Продолжительность спуска от включения передатчиков до момента касания поверхности составила 62 минуты 20 секунд.
Посадочный аппарат «Венеры-14» совершил посадку на поверхность планеты в ~1000 км от места посадки ПА «Венеры-13». Координаты точки посадки аппарата составили 13°15" южной широты (номинал –16°±1°) и 310°09" долготы (номинал 314°±1°).
Первые 4 минуты работало ГЗУ ВБ02, при этом на Землю передавалась информация о его работе и работе аппаратуры «Арахис». Затем были сброшены крышки телефотометров, и началась передача изображений с вкраплениями ТМ-информации с других приборов.
Через 56 минут после посадки закончился полный цикл съёмки поверхности Венеры вторым телефотометром (первый закончил на 31-й минуте). На 57-й минуте прекратилось выделение полезной информации из принимаемого с посадочного аппарата сигнала из-за снижения его уровня ниже порогового. Таким образом, программа работы спускаемого аппарата «Венера-14» была выполнена полностью.
В последующие после посадки несколько дней воспроизводилась информация, принятая со спускаемого аппарата и записанная на бортовые магнитофоны. В дальнейшем сеансы связи с КА «Венера-14» проводились один раз в 3-5 суток и были посвящены в основном воспроизведению с магнитофонов научной информации, записанной в дежурном режиме. Таким образом, продолжалась работа по изучению межпланетного пространства. В частности, продолжались исследования рентгеновского, гамма-излучений и магнитных полей в космическом пространстве, характеристик солнечного ветра, космических лучей и межпланетной плазмы. Последний сеанс связи с КА «Венера-14» был проведен 9 апреля 1983 года.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕТА
Программа ЛКИ КА «Венера-13,-14» реализована успешно и в полном объеме. Посадочные аппараты осуществили мягкую посадку на поверхность планеты в намечаемых районах. Орбитальные аппараты, выведенные на пролетную траекторию, обеспечили прием и ретрансляцию на Землю информации, получаемой каждым со своего посадочного аппарата, в том числе, в течение 127 минут с места посадки ПА «Венеры-13» и более 56 минут с места посадки ПА «Венеры-14».
Обеспечено выполнение основных исследовательских экспериментов в рамках запланированной научной программы экспедиции.
Подтверждена реализуемость на КА серии «Венера» межпланетного полета с целью последовательного изучения двух космических объектов – Венеры и кометы Галлея.
ТЕХНИЧЕСКАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НОВИЗНА
В полете КА «Венера-13, -14» завершена отработка пролетно-десантной схемы исследовательской экспедиции к Венере.
Решена задача забора проб грунта в условиях высоких температур и давлений.
В программе работы аппаратов были предусмотрены научные эксперименты:
По сравнению с аппаратами серии 4В1 (КА «Венера-11,-12») изменен состав научной аппаратуры.
Сняты приборы СКС‑04 и Д‑137, предназначенные для изучения солнечного ветра, а также прибор ДУМС‑1 для исследования ультрафиолетового излучения в верхних слоях атмосферы. Установлен магнитометр АСМ, созданный совместно с Австрией.
Таким образом, в комплекс научной аппаратуры пролетного аппарата вошли:
Гамма-спектрометр Конус для измерения рентгеновского и гамма-излучения в области энергий 30-300 кэВ;
Гамма-спектрометр Снег 2М3 (Франция) для измерения рентгеновского и гамма-излучения в области энергий 80-2500 кэВ;
Спектрометр РПП-01 для изучения заряженных частиц солнечного происхождения;
Прибор КВ‑77 для изучения заряженных частиц солнечного происхождения и измерения интенсивности и энергетического спектра протонов и электронов;
Анализатор спектра протонов АСП-8 для контроля радиационной обстановки;
Магнитометр АСМ (Австрия);
Передатчик 15П24Б (λ=8 см) для проведения эксперимента «Дисперсия».
Перечисленные выше приборы предназначены для исследования космического пространства в основном на трассе перелёта, поскольку в пролётном сеансе в момент максимального сближения с Венерой все ресурсы пролётного аппарата, как по информативности, так и по энергетике, заняты приёмом, записью на магнитофоны и ретрансляцией данных с посадочного аппарата.
Для проведения эксперимента «Дисперсия» задействуется также штатный передатчик дециметрового диапазона. Использование штатного сантиметрового передатчика невозможно из-за импульсного характера излучения.
Состав научной аппаратуры посадочного аппарата –
обеспечивает выполнение программы научных экспериментов, проводимых в процессе спуска в атмосфере Венеры и в месте контакта с ее поверхностью.
При снаряжении экспедиций аппаратов 4В1М учтен негативный опыт, полученный при работе на венерианской поверхности ПА «Венеры-11» и «Венеры-12».
Во-первых, доработана конструкция грунтозаборного устройства. В частности, усилены стенки трубопровода полости герметизации механизма перегрузки грунта в ГЗУ, так как именно разрыв трубопровода привел к отказу грунтозаборного устройства. Кроме того, увеличен объем вакуумной полости для перезагрузки (со 100 до 300 см 3). Доработанное ГЗУ получило индекс ВБ02.
Во-вторых, была полностью переделана конструкция сброса крышек телефотометров. Наиболее вероятными причинами отказа были признаны заклинивание крышек теплоизоляции ввиду малого зазора, уменьшение энергии давления рабочих газов для открытия крышки, вызванное несрабатыванием одного из пироузлов, а также отказ обоих пиропатронов в пироузлах отделения крышки. Помимо переделки конструкции, были заменены более термостойкими провода и припой, и введено механическое крепление жгутов.
Продолжительность время работы посадочных аппаратов на поверхности (от 95 до 110 минут), в течение, которого с ними должна поддерживаться устойчивая радиосвязь, позволяет многократно передать панораму поверхности Венеры. Подразумевается трансляция изображения с использованием разных светофильтров, из чего в результате синтезируется цветное изображение. В принципе, это предусматривалось уже в экспедициях КА серии 4В1, но как факультативный режим. На 4В1М такая съемка планировалась как штатная. Кроме того, для определения (на Земле) истинного цвета поверхности Венеры используются цветные тесты, «выносимые» из ПА на поверхность после посадки.
Определению истинности цветного изображения способствует также прибор для измерения механических характеристик грунта (ПрОП-4В1) – плотность грунта определяется по углу поворота двухцветного кружка на выносной штанге прибора.
Разнесены на 4 минуты после посадки моменты задействования телефотометров и ГЗУ, дабы исключить влияние подрыва пиропатронов во время забора грунта на работу телефотометров.
В остальном все, что касается конструкции телефотометров и принципов их функционирования, осталось без изменений.
Предусмотрена следующая программа работы телефотометров. Каждый из них спустя 4 минуты после посадки, в течение которых на Землю передаются данные с аппаратуры «Арахис» о химическом составе грунта, начинает снимать панораму поверхности Венеры.
Время передачи одной полной панорамы без фильтра – 13 минут 10 секунд. После окончания передачи черно-белой панорамы подставляется красный светофильтр, и начинается обратный ход зеркала телефотометра. При этом первая камера ведет съемку фрагмента панорамы в секторе 60 градусов (время съемки – 4,5 минуты), а вторая камера – в секторе 165 градусов (время съемки – 12 минут 50 секунд). Далее красный светофильтр меняется на зеленый, и снова включается прямой ход в том секторе панорамы. Наконец, тот же фрагмент снимается под синим светофильтром при обратном ходе, после чего зеркало телефотометра возвращается в исходное состояние, попутно снимая черно-белый фрагмент панорамы при обратном ходе. Полный цикл работы первой камеры телефотометра составляет 36 минут 17 секунд или 27 минут 8 секунд до окончания съемки под синим светофильтром, а цикл работы второй камеры 52 минуты 42 секунды или 51 минута 41 секунда до окончания съемки под синим светофильтром.
Помимо двух телефотометров на посадочном аппарате установлены также следующие научные приборы:
Аппаратура Арахис для определения содержания породообразующих элементов, слагающих поверхность планеты, и элементного состава грунта;
Аппаратура Гроза для поиска и исследования атмосферных грозовых электроразрядов;
Аппаратура Сигма для определения химического состава атмосферы во время спуска методом газовой хроматографии;
Масс-спектрометр МХ-6411 для измерения состава атмосферы;
Нефелометр МНВ-78-2 для исследования строения и оптических характеристик аэрозольных слоев в атмосфере;
Прибор ИОАВ-2 для получения подробного спектра солнечного излучения и изучения оптических свойств атмосферы;
Система ИТ для измерения температуры атмосферы на участке спуска СА и у поверхности планеты;
Система ИД для измерения давления атмосферы на участке спуска СА и у поверхности планеты;
Система Бизон М для измерения линейных и ударных перегрузок;
Прибор ПрОП-4В1 для определения структуры и физико-механических свойств грунта;
прибор ВМ-3 для измерения содержания влаги в атмосфере;
Экспериментальные солнечные батареи для определения мощности светового потока.
НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Ко многим из проведенных в экспедиции КА «Венеры-13, -14» экспериментов применимо слово «впервые». Впервые получены цветные панорамы поверхности Венеры с круговым обзором. Причем при сравнении между собой ряда панорам, полученных за весь сеанс передачи, обнаружены динамические явления: сдувание слоя грунта, попавшего на посадочную платформу, изменение цветовых оттенков и колебания средней освещенности. Последние явления до сих пор не объяснены.
Впервые прямыми измерениями показано, что сера является основным элементом, определяющим состав облачного слоя.
Впервые с помощью грунтозаборного устройства взяты пробы грунта Венеры для определения элементного состава пород методом рентгено-флюоресцентного анализа, что потребовало решения исключительно трудной задачи - именно забора проб грунта в условиях высоких температур и давлений.
В ходе полета СА в атмосфере Венеры и после посадки ПА на её поверхность проводились комплексные научные исследования. Были осуществлены эксперименты по изучению химического и изотопного состава атмосферы и облаков, структуры облачного слоя, рассеянного солнечного излучения, а также регистрация электрических разрядов в атмосфере.
Спускаемые аппараты «Венера-13» и «Венера-14» проводили эксперименты в различных геологических районах планеты. Место посадки выбрано таким образом, чтобы определить характер рельефа и пород в одном из наиболее типичных геолого-морфологических провинций планеты - холмистой возвышенности.
Забор пробы осуществлялся миниатюрным грунтозаборным устройством, после чего она доставлялась через шлюзовый канал в прибор, расположенный в гермоотсеке посадочного аппарата. Сложность заключалась в том, чтобы не допустить следом за грунтом огромное давление атмосферы (~95 атм.) и высокую температуру (~465°С). Проба, поданная в прибор, подвергалась интенсивному облучению радиоизотопными источниками.
Возбужденное в ней флюоресцентное излучение регистрировалось чувствительными детекторами, а получаемые в результате спектры несли информацию об элементном составе породы.
Состав породы в районе посадки «Венеры-13» оказался близким к калиевым щелочным базальтам, обнаружены и сильнощелочные базальты, довольно редко встречающиеся на Земле - главным образом на океанических островах и в рифтовых зонах Мирового океана. Следует отметить, что, по радиолокационным данным, к этому типу геологических провинций можно отнести около двух третей поверхности Венеры.
Другим важным научным экспериментом, выполненным «Венерой-13», стала передача цветных панорамных изображений поверхности. Анализируя снимки, полученные с ее помощью, ученые выдвинули гипотезу о том, что им удалось наблюдать древнюю кору планеты, поскольку поверхность в этом районе сильно эродирована (за исключением выступов коренной породы) и в большей степени покрыта дробленым мелкозернистым материалом.
Специфический цвет поверхности и необычный фон на панораме, полученной «Венерой-13» и подтвержденный на панораме, полученной «Венерой-14» - результат влияния мощной и плотной венерианской атмосферы, поглощающей синюю часть спектра солнечного излучения.
Изучение отдельных фрагментов панорам дает дополнительную интересную информацию. Так, на изображениях, переданных «Венерой-13», хорошо заметны выбросы грунта на посадочную платформу. Несколько последовательных снимков платформы показывают, что насыпной грунт не остается неподвижным, он перемещается под действием ветра. Тщательный анализ телевизионных изображений позволил уточнить направление и величину скорости ветра, определяемую по акустическим измерениям. У поверхности планеты она составляла 0,3-0,6 м/с.
Для исследования физико-механических свойств поверхности использовано выносное рычажное устройство с пружинными аккумуляторами энергии для его раскрытия, внедрения и разворота штампа в грунте.
По глубине вдавливания и углу разворота штампа выявлялись прочностные свойства породы. Оценка механических характеристик при этом совмещалась с определением электропроводности грунта.
Механические свойства грунта уточнялись по результатам измерения ударных перегрузок, позволяющих судить о процессе динамического вдавливания ПА в грунт.
Так, в месте посадки «Венеры-13» оба эксперимента показали, что грунт поверхности по своим механическим свойствам соответствует уплотненному мелкозернистому песку. Следовательно, можно сделать вывод, что данная порода, по крайней мере ее поверхностный слой, имеет прочность и плотность заметно меньшие, чем изверженные кристаллические породы земной коры.
Температура окружающей среды в месте посадки «Венеры-14» составила 465°С, давление 94,7 атмосфер, освещенность 10 килолюкс, высота 1,3 км относительно среднего уровня, соответствующего радиусу планеты 6050 км.
В отличие от «Венеры-13» пробы грунта взяты из другого наиболее типичного для венерианской поверхности района - гладкой низменности. В месте посадки «Венеры-14» иной ландшафт. Довольно ровная, с ярко выраженной расслоенностью, поверхность менее выветрена, что указывает на более молодую структуру. Проведенный анализ показал, что грунт в районе посадки «Венеры-14» содержит значительно меньше щелочных элементов по сравнению с породой в месте посадки «Венеры-13». По своему составу поверхность там напоминает базальты, слагающие земную океаническую кору.
Впервые осуществлялись сейсмические измерения на планете. «Венере-14» удалось зарегистрировать микросейсмы - небольшие колебания грунта, составляющие единицы или доли микрометра. Они могли иметь различные источники. Не исключено, что их возникновение связано с вулканической деятельностью.
Впервые в экспедиции КА «Венера-13, -14» проведены измерения ультрафиолетового потока солнечного излучения в атмосфере. Обнаружено, что значительная часть солнечного излучения поглощается выше 60 км. Это позволяет объяснить совершенно необычные характеристики движения атмосферы.
Продолжены исследования атмосферы, начатые предыдущими советскими автоматическими космическими аппаратами.
Газохроматографический анализ позволил уточнить наличие малых примесей в атмосфере. Впервые удалось проанализировать содержание водорода и соединений серы (H 2 S ; COS).
Обнаружено новое химическое соединение - предположительно SFe.
Macс-спектрометрические измерения проводились на более высоком уровне чувствительности, что позволило точно определить изотопный состав неона, получить сведения о содержании в атмосфере криптона и ксенона.
Все эти данные необходимы для понимания процессов образования и эволюции атмосферы не только Венеры, но и других планет «земной» группы.
Сведения о содержании водяных паров в атмосфере планеты, собранные предыдущими аппаратами, были разноречивы. Внести ясность должны были «Венера-13» и «Венера-14», оснащенные для этой цели специальным анализатором влажности, чувствительным элементом которого был датчик на основе хлористого лития.
Результаты измерений свидетельствуют о сильной обезвоженности атмосферы Венеры, а своеобразное изменение концентрации паров в зависимости от высоты указывает на то, что вода, по всей вероятности, играет значительную роль в формировании облачного слоя планеты. Эксперименты, выполненные «Венерой-13, 14», стали важным шагом в развитии исследований планеты.