Кирилл Размыслович (kiri2ll) wrote,
Кирилл Размыслович
kiri2ll

Исследования объектов Солнечной системы космическими аппаратами: Меркурий и Венера

В честь  55-летия с момента начала космических исследований Солнечной системы, я решил составить  дайджест, рассказывающий об истории ее изучения  космическими аппаратами. Первая часть посвящена внутренним планетам: Меркурию и Венере.

Меркурий


Меркурий является ближайшей к Солнцу планетой. Но не к нему одному. Как это не удивительно, но вследствие особенностей орбиты именно Меркурий, а не Марс или Венера большую часть года является ближайшей к Земле планетой. Но, несмотря на кажущуюся близость, он является одной из наименее изученных планет Солнечной системы.
Связано это опять же с его местоположением. Наблюдать планету с Земли непросто – на небе, Меркурий никогда не удаляется от Солнца больше чем на 28,3 градуса. Его всегда приходится наблюдать на фоне вечерней или утренней зари низко над горизонтом, причём в течение очень непродолжительного промежутка времени: не позднее чем за 2 часа до рассвета и не позднее чем через 2 часа после заката. Однако, гораздо чаще время наблюдений намного меньше и составляет всего 20-30 минут.

Луна, Меркурия и Венера на небе


Из-за этих сложностей существует крайне  популярная легенда про то, что например Коперник так и не смог увидеть Меркурий собственными глазами.
Если говорить про космические телескопы, то ситуация не становится проще. “Хаббл” теоретически мог бы попытаться отснять его поверхность, но лишь теоретически – на практике инженеры никогда на это не пойдут из-за слишком большой опасности спалить хрупкую оптику телескопа. Что касается космических аппаратов, то тут все тоже весьма непросто. Орбитальная скорость Земли составляет 30 км/с, орбитальная скорость Меркурия – 48 км/с. Недостающую скорость надо добрать, но при этом все куда сложнее простого разона – нельзя забывать про гравитационное влияние Солнца которое будет тянуть на себя аппарат и увеличивать его скорость. И чтобы выйти на орбиту планеты, а не просто пролететь мимо, лишнюю скорость нужно как-то погасить.

Поскольку на Меркурии нет своей атмосферы, аэроторможение отпадает. Можно конечно использовать для торможения двигатели – но возможностей современной ракетной техники не хватает, чтобы напрямую направить к Меркурию аппарат с достаточным для этого запасом топлива. Следовательно, необходимо применять комбинацию из тормозных импульсов и гравитационных маневров – а это означает лишнее время полета и лишние миллионы километров. При этом, даже при такой схеме полета складывается интересный парадокс:  чтобы достичь Меркурия, нужно затратить больше топлива, чем для того, чтобы навсегда отправить в межзвездное пространство аппарат из Солнечной системы .

Из-за всех этих сложностей, к Меркурию пока что летало всего два аппарата. Первым был запущенный в 1973-е году “Маринер-10”, который  использовал гравитационный маневр у Венеры чтобы выйти на орбиту, позволявшую ему раз в полгода совершать пролеты вблизи Меркурия и фотографировать одно из его полушарий.
Ресурсов аппарата хватило всего на три пролета, после которых связь с ним была утеряна. Тем не менее, Маринер-10 сумел сфотографировать примерно 45% сильно кратерированной поверхности планеты и установил наличие у нее на удивление сильного для такой медленно вращающейся планеты магнитного поля.
Следующего посланца пришлось ждать свыше 30 лет. Им стал "MESSENGER", который стартовал в 2004 году и стал первым аппаратом, вышедшим на полноценную орбиту вокруг Меркурия.
Для этого, зонду  преодолеть за 6.5 лет 7.9 миллиардов километров пути (это больше, чем расстояние до Плутона) и совершить 6 гравитационных маневров: один у Земли, два у Венеры и три собственно у самого Меркурия.
После этого, аппарат, наконец вышел на орбиту планеты где и пребывает по сей день, сумев отснять всю ее поверхность и озадачив нас массой тайн, вроде того, откуда у Меркурия такое непропорционально огромное ядро, которое занимает 75% объема всей планеты.
Следующим посланцем к Меркурию по всей видимости станет европейско-японская миссия “БеприКоломбо”, которая должна быть запущена в 2016 и достигнет планеты в 2021 году.

Венера


Венера является куда более простой в плане полета и интригующей целью, чем Меркурий. Ее поверхность всегда была скрыта от наблюдателей толстым слоев облаков, что будоражило сознанием фантастов, регулярно упоминавших в своих произведениях некие венерианские джунгли, болота и их дружелюбных обитателей.
Например таких



Под эту картинку так и просится заголовок "Венера которую мы потеряли"

Однако первые пролетные миссии в 60-е годы прошлого века быстро установили, что атмосфера планеты разогрета до очень больших температур – а значит, никаких болот и гигантских ящериц. Правда, даже тогда выдвигались весьма экзотические предположения по поводу того, что может находиться собственно говоря на самой поверхности -  в частности, говорили даже про океан из жидких углеводородов.
Чтобы окончательно ответить на этот вопрос, необходимо было проникнуть под слой облаков. И первую скрипку в этих исследованиях сыграл СССР – США в те годы не уделяли особого внимания Венере, ограничившись парой пролетных миссий в 60-е годы. Правда, стоит отметить что существовал интересный проект пилотируемого облета Венеры с использованием модифицированного Аполлона (я о нем как-то писал), но из-за урезания финансирования, но он так и остался на бумаге.
Итак, в 1967 году “Венера-4” впервые попыталась совершить посадку на планету. Однако из-за сильной недооценки давления на поверхности (аппарат был рассчитан на 10 атмосфер, а в реальности цифра составляет 90 атмосфер) он был раздавлен на высоте 28 километров. Такая же судьба постигла “Венеру-5” и “Венеру-6”.
Наконец, в 1970 году “Венере-7” удалось добраться до поверхности и передать данные о том что там происходит: давление в 90 атмосфер и температура в 520 градусов. Добавьте к этому идущие в ядовитой атмосфере дожди из серной кислоты, отсутствие магнитного поля и тектоники вкупе с недавней вулканической активностью –  и получите явно не самое приятное место для отдыха.
В 1975 году “Венера-9” передала первые фотографии с поверхности планеты.

Тремя годами позже, были запущены американские “Пионер-Венера 1” и “Пионер-Венера 2”. Второй аппарат исследовал атмосферу, а первый попытался составить первую  карту планеты используя радиолокацию. В 1982 году на Венеру сели “Венера-13” и “Венера-14”, которые передали первые цветные снимки с поверхности и осуществили первую запись звука (раскаты грома) с  другого небесного тела.
В 1983 годах СССР запустил станции “Венера-15” и “Венера-16”, которые составили первую полноценную карту поверхности планеты, поставив точку в весьма успешной программе "Венера".
В 1985 году, на пути к комете Галлея, две станции серии “Вега” сбросили в атмосферу Венеры не только спускаемые аппараты но и пару аэростатов для изучения атмосферы. Они продержались там 46 и 60 часов соответственно, доказав возможность подобного способа изучения планеты. "Вега" стала последней успешной советской межпланетной миссиtй.
В 1990 был запущен аппарат "Магеллан", который проработал 4 года на орбите Венеры, составив весьма подробную радиолокационную карту 98 % поверхности планеты.

Радиолокационная карта Венеры


В 1994 году после выработки всего топлива он сошел с орбиты – и в течении последующих 12 лет изучение Венеры проводилось лишь аппаратами с пролетной траектории, использовавшими ее для гравитационных маневров ("Галилео", тот же "MESSENGER", "Кассини").

Наконец, в 2006 году на орбиту планеты вышел европейский “Venus Express”, в течении последующих 8 лет немало пополнивший копилку наших знаний о двоюродной сестре Земли. Сейчас аппарат готовится к своеобразному научному самоубийству путем нырка в атмосферу Венеры, а затем попытки возвращения назад. Но даже если аппарат и переживет это, его дни  в любом случае сочтены – а это значит что на некоторое время Венера снова останется одна.
В 2011 году счастья с изучением Венеры решили попытать японцы – но  из-за отказа двигателей, их зонд "PLANET-C" так и не смог выйти на орбиту планеты и сейчас болтается на гелиоцентрической орбите. В следующем году японцы попытаются  направить его к планете, используя серию небольших маневров.  Но шансы что у них получиться спасти миссию оцениваются как не слишком большие.
Что касается будущих исследований, то тут царит неопреденность. Индийское космическое агенство анонсировало планы по запуску к Венере аппарата в следующем году, но пока непонятно, будут ли они осуществлены. Что касается других стран, то есть несколько интересных предложений, но без конкретных дат.  Хотя я был бы совсем не против взглянуть на кадры с поверхности Венеры, сделанные с помощью современной техники.


Tags: Астрономия, Венера, космос, меркурий
Subscribe
promo kiri2ll december 18, 2015 20:00 56
Buy for 30 tokens
Небольшое объявление. В настоящее время я рассматриваю предложения по поводу возможной работы/сотрудничества. Желательная тематика — примерно как у меня в блоге : космос, высокие технологии или же кино и все что с ним связано. Впрочем, учитывая реалии, вполне могу рассмотреть и другие…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 16 comments