Журнал «Вокруг Света» №04 за 2007 год - Вокруг Света

Один из важнейших инструментов Venus Express — универсальная широкоугольная камера VMC (Venus Monitoring Camera), работающая в диапазонах от ультрафиолета до ближнего инфракрасного излучения. В ее конструкции использованы технические решения, которые ранее применялись при разработке камеры высокого разрешения HRSC на аппарате Mars Express и системе инфракрасного наблюдения OSIRIS на автоматической межпланетной станции Rosetta, стартовавшей в 2004 году навстречу комете Чурюмова—Герасименко. Кстати, со станции Rosetta позаимствованы (с модификациями, конечно) и остальные три научных прибора Venus Express: магнитометр MAG, аппаратура для радиозондирования VeRa и сканирующий спектрометр VIRTIS, способный наблюдать все слои атмосферы Венеры и строить тепловые карты ее поверхности.

Заимствование приборов из одной миссии в другую является характерной чертой для современных космических исследований. Разработка аппаратуры является труднейшей научно-инженерной задачей, которая дополнительно осложняется тем, что новый прибор невозможно испытать в тех условиях, где ему предстоит работать. Если для каждого полета создавать все приборы заново, это будет не только очень дорого, но еще и ненадежно. Любая ошибка в конструкции, в технологии сборки или тестирования может превратить инструмент в никуда не годный кусок железа. Поэтому межпланетные космические полеты служат не только своей основной исследовательской задаче, но и всегда рассматриваются как испытания бортовой аппаратуры, которая затем совершенствуется и устанавливается на новые межпланетные станции.

Venus Express летел к цели пять месяцев и прибыл к Венере 11 апреля 2006 года, став ее искусственным спутником. Выход на орбиту является самым ответственным событием (кроме старта) в межпланетных миссиях. Из-за задержки, с которой приходят радиосигналы к Земле и обратно до планеты, специалисты Центра управления не могут вмешаться и скорректировать маневр.

На этот раз все прошло гладко. Отработав 50 минут, основной двигатель снизил скорость аппарата относительно Венеры на 15% — с 8 до 6,8 км/с — и вывел ее на сильно вытянутую эллиптическую орбиту. В наиболее удаленной точке орбиты от центра планеты (апоцентре) Venus Express уходил на расстояние 220 тысяч километров от Венеры — это больше половины расстояния от Земли до Луны , а в самой близкой точке своей орбиты (перицентре) аппарат проходил на высоте всего 250 километров от поверхности планеты.

Вскоре благодаря тонким коррекциям орбиты перицентр был опущен еще немного ниже, так что аппарат стал погружаться в самые верхние слои атмосферы за счет аэродинамического трения, раз за разом понемногу сбавляя скорость и понижая высоту апоцентра. Через месяц после прибытия к Венере Venus Express перешел на рабочую орбиту с параметрами: высота апоцентра — 66 000 километров, высота перицентра — 250 километров, период обращения — 24 часа. Такой период удобен для регулярной связи с Землей: сблизившись с планетой, аппарат собирает научную информацию, а удалившись от нее, проводит 8-часовой сеанс связи, передавая в среднем каждый раз около 250 мегабайт информации. Еще одна важная особенность орбиты Venus Express — она практически перпендикулярна экватору Венеры, и поэтому аппарат имеет возможность детально исследовать полярные районы планеты.

К сожалению, отрапортовать о безупречной готовности зонда к работе не удалось. Как раз, когда аппарат вышел на рабочую орбиту, было объявлено, что один из основных приборов, спектрометр PFS, не может навестись на Венеру. Как выяснилось, заклинило зеркало, которое должно переключать «взгляд» прибора с эталонного источника (на борту зонда) на планету. По словам ведущего разработчика спектрометра Витторио Формизано, «PFS — это мощный, но очень деликатный инструмент. Механические деформации микронной величины — меньше размера бактерии — могут полностью нарушить его работу». После ряда попыток обойти сбой инженеры смогли повернуть зеркало на 30 градусов, но этого оказалось мало для работы прибора, и в конце концов его пришлось выключить. Так Venus Express лишился одного из своих семи глаз, а вместе с ним и способности детально изучать химический состав атмосферы планеты.

Компоновка основных научных приборов Venus Express

Аппараты СССР и США, достигшие окрестностей Венеры

1ВА «Венера-1» 12.02.1961

Первый в истории полет КА к Венере. Связь потеряна на пятый день

Mariner 2 27.08.1962—14.12.1962

Первый пролет Венеры. Установлено: отсутствие магнитного поля, медленное обратное вращение планеты, высокая температура и давление на поверхности

3МВ-1 «Зонд-1» 02.04.1964, потеря связи 30.05.1964

3МВ-4 «Венера-2» 12.11.1965—27.02.1966

Пролет в 24 000 км от поверхности, но безрезультатно из-за потери связи

3МВ-3 «Венера-3» 16.11.1965—01.03.1966

Впервые достигла Венеры, доставила вымпел СССР. Исследования не выполнены из-за потери связи

В-67 «Венера-4» 12.06.1967—18.10.1967

Парашютный спуск в атмосфере до высоты 28 км. Первые прямые измерения температуры, давления и состава атмосферы

Mariner 5 14.06.1967—19.10.1967

Пролет на расстоянии 4 100 км. Измерения заряженных частиц, плазмы, УФ-излучения, радиозондирование атмосферы

В-69 «Венера-5» 05.01.1969—16.05.1969

Парашютный спуск в атмосфере до высоты 18 км на ночной стороне планеты. Измерения параметров атмосферы

В-69 «Венера-6» 10.01.1969—17.05.1969

Повтор программы «Венеры-5»

В-70 «Венера-7» 17.08.1970—15.12.1970

Первая посадка на ночной стороне Венеры. 23 минуты работы на поверхности, измерена температура (+475°C)

В-72 «Венера-8» 27.03.1972—22.07.1972

Посадка на дневной стороне Венеры. 50 минут работы на поверхности: измерены содержание аммиака в атмосфере, скорость ветра, освещенность, характер поверхностных пород

Mariner 10 03.11.1973—05.02.1974

Пролет Венеры на расстоянии 4 200 км по пути к Меркурию

4В-1 «Венера-9» 08.06.1975—22.10.1975

Первый искусственный спутник Венеры (ИСВ) плюс посадка спускаемого аппарата (53 мин.). Первая телевизионная панорама (180°) поверхности

4В-1 «Венера-10» 14.06.1975—25.10.1975

ИСВ (проработал 2 года) плюс посадка спускаемого аппарата (65 мин.)

Pioneer Venus Orbiter 20.05.1978—04.12.1978

ИСВ (проработал 14 лет). Построил радиолокационную карту 93% поверхности

с разрешением около 80 км; исследовал облачную систему, магнитную обстановку, взаимодействие с солнечным ветром

Pioneer Venus Multiprobe 08.08.1978—09.12.1978

Спуск в атмосфере четырех зондов, запущенных с борта аппарата. Один незапланированно совершил посадку и 68 минут работал на поверхности

4В-1 «Венера-11» 09.09.1978—25.12.1978

Посадка спускаемого аппарата (СА) на дневной стороне (95 минут). Тонкий химанализ атмосферы и облаков, спектральный анализ рассеянного солнечного излучения, изучение молний

4В-1 «Венера-12» 14.09.1978—21.12.1978

Посадка (110 минут). Повтор программы «Венеры-11»

4В-1М «Венера-13» 30.10.1981—01.03.1982

Посадка (127 минут). Первая цветная панорама поверхности, химанализ и измерение механических свойств грунта

4В-1М «Венера-14» 04.11.1981—05.03.1982

Посадка (57 минут). Повтор программы «Венеры-13»

4В-2 «Венера-15» 02.06.1983—10.10.1983

ИСВ. Радиолокационная съемка северного полушария Венеры, температурное картирование поверхности

4В-2 «Венера-16» 07.06.1983—14.10.1983

ИСВ. Повтор программы «Венеры-15»

5ВК «Вега-1» 15.12.1984—11.06.1985

Исследования по пути к комете Галлея. СА плюс аэростатный зонд. Программа работ на поверхности запустилась преждевременно на высоте 17 км. Зонд 46 часов измерял метеорологические параметры на высоте 54 км

5ВК «Вега-2» 21.12.1984—15.06.1985

Повтор программы «Вега-1». СА провел 57 минут на поверхности: элементный анализ и измерение физико-механических свойств грунта

Magellan 05.05.1989—10.08.1990

ИСВ. Радиолокационное картирование всей поверхности с высоким разрешением

Galileo 18.10.1989—10.02.1990

Пролет на расстоянии 16 000 км по пути к Юпитеру. ИК-съемка, спектроскопические исследования. Не обнаружил признаков молний, наблюдавшихся «Венерами»