Лебединая песня НПО им. Лавочкина - проект "ВеГа". / Впервые в истории человечество "ухватило за хвост" комету

Ну что же, дорогие читатели, закаленные путешественники по Солнечной системе! Приглашаю вас посетить Венеру и пролететь рядом с кометой Галлея. Мы сделаем шаг в прошлое – в конец восьмидесятых годов 20 века, полетаем в облачном слое венерианской атмосферы, глотнем пыли, поднятой спускаемым аппаратом «Вега» и сядем на хвост самой известной комете, нашей ветреной соседке по Солнечной системе – комете Галлея.

Для тех, кто только что присоединился к нашему вояжу по Солнечной системе, напомню, что мы знакомимся с историей освоения Венеры. Две статьи из «венерианского цикла» я размещала в апреле 2018 г. (https://cont.ws/@proctotanya/9..., https://cont.ws/@proctotanya/9...) , обещала продолжение, но увлеклась НФ романом. И вот, закончив его, с чистой совестью приступаю к продолжению.

Венера – одна из самых сложных планет для изучения. Полеты к ней возможны только раз в полтора года – расстояние между Землей и Венерой меняется от 38 до 261 млн км. Периодичность максимальных сближений – 584 дня. Именно этим вызвано решение отправлять в полет сразу два одинаковых аппарата. Полет длится около 130 суток. Условия на самой планете – ужасные: средняя температура на поверхности - + 467 град С, давление – 96 атмосфер (в сто раз выше земного), ядовитая едкая атмосфера – сернистый газ и вода в атмосфере образуют серную кислоту, разъедающую космический аппарат.

По сути, попав в атмосферу Венеры, космический корабль начинает разрушаться. И пока он разрушается, он должен успеть выполнить свою программу исследования и передать данные на орбитальный корабль – ретранслятор. Предпоследний аппарат, передавший данные с поверхности планеты – «Венера 13» - 01 марта 1982 года совершил мягкую посадку на поверхность планеты и проводил исследования в течение 127 минут, после чего был отключен командой с Земли. Последний – станция «Венера 14» - проработала на поверхности 57 минут.

К перечисленным "радостям" добавим плотную, непроницаемую для обычных телескопов атмосферу, с огромной скоростью вращающуюся над планетой, бури, молнии, отсутствие магнитного поля – прелестная соседка, которую до сих пор рассматривают в качестве нового дома для землян. Да, а еще она вертится в другую сторону, по сравнению с другими планетами Солнечной системы.

Интересно, что только "отсталый" СССР смог осуществить успешные экспедиции на Венеру. Наши аппараты – единственные, которые на ней успешно погостили. Последняя миссия (1984 г.) была уникальной, объединившей посадку на планету, выброску атмосферного зонда и – впервые в истории человечества – исследование с близкого расстояния кометы Галлея.

Вот короткий ёмкий фильм об исследовании Венеры – всего пять минут, рекомендую посмотреть – удачные анимации для понимания планеты, на которую мы отправляли свои аппараты.

Комета Галлея много веков пугала человечество. Ее считали предвестником беды. Периодичность ее появления отметил астроном Эдмонд Галлей. Он составлял каталог орбит комет и, основываясь на исторических сведениях, обратил внимание на то, что кометы, появлявшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах двигались по одной орбите. Он предположил, что это – одна и та же возвращающаяся комета и предсказал ее появление в 1758 г. Комета слегка опоздала и появилась на небе в 1759 г. Ее «затормозили» Сатурн и Юпитер.

Период обращения кометы Галлея – от 74 до 79 лет, в среднем 76 лет. Предпоследнее появление кометы в 1910 г. вызвало дикую панику у населения Земли – у тех, кто читал газеты. Ученые по спектральному анализу определили, что в состав «хвоста кометы» входят молекулы циана, угарного газа и других ядовитых для человека элементов, и что в момент пролета кометы Земля пройдет через ядовитый пояс. И наступит катастрофа, конец света и прочее. Конец света не наступил – все элементы, входящие в состав хвоста кометы, задержались верхним слоем атмосферы, но граждане совершенно серьезно готовились – к примеру, покупались шарлатанские «антикометные» таблетки и зонтики, предлагалось налить бочки водой и пересидеть в них прохождение кометы, а Артур Конан Дойль в 1913 г. написал роман «Отравленный пояс», навеянный переживаниями, связанными с кометой Галлея.

В тот раз комета прошла между Солнцем и Землей, и ее прекрасно было видно.

Хвост кометы образуется следующим образом. Комета состоит из ядра, комы и хвоста. Ядро – это ее твердая часть. У кометы Галлея, к примеру, размер ядра – 8х8х16 км. Содержит, примерно 50 процентов льда, включающего в себя воду, углерод, аммиак, метан, а также другие газы. Другая часть состоит из пыли и каменных обломков. На поверхности ядра присутствуют кратер, горные образования, впадины.

Ядро находится в твердом состоянии, и по мере приближения к Солнцу начинают закипать замерзшие газы и вода. Вокруг ядра появляется кома — облако шаровидной формы, состоящее из газа и космической пыли. Испаряющиеся газы относят в сторону пыль, входящую в состав ядра. Пылевые частички, в свою очередь, начинают отражать солнечный свет, и кому становится видно.

Комета приближается к Солнцу, кома расширяется. Солнечный ветер с огромной силой сбивает с комы газ и пыль, ультрафиолет воздействует на молекулы газов, ионизирует их, и у кометы появляется длинный хвост, размером до ста миллионов километров. Ионы разгоняются солнечным ветром, и хвост кометы всегда смотрит в противоположную сторону от Солнца. 

Пока комета летит к Солнцу, головой вперед, сзади красиво сверкает хвост. Облетает Солнце и возвращается обратно, но теперь вначале идет хвост, а потом голова.

Скорость солнечного ветра не всегда одинакова, и достигает от 300 км в секунду до 1200 км/с, что приводит к изменениям размера хвоста. В 1910 году при пролёте мимо нашей планеты скорость клметы составила 70,56 км/с (254016 км/ч). Комета Галлея приближалась к Земле на расстояние 0,1 а.е. (около 15 млн км).

Но в 1986 году комета Галлея в самой близкой точке к Земле прошла за солнцем, и наблюдать ее направилась целая «Армада Галлея» - межпланетные советские станции «Вега-1» и «Вега-2», два японских космических аппарата «Сакигакэ» и «Суйсэй», а также космический зонд от Европейского космического агентства «Джотто». А еще наблюдать за кометой собирался экипаж американского шаттла «Челленджер». 28 января 1986 г. корабль стартовал, но на 73 секунде полета произошла катастрофа – шаттл разрушился из-за дефекта твердотопливного ускорителя. Ускоритель, в свою очередь, повредил основной топливный бак, система развалилась на части, и 7 астронавтов погибли. Хотя сама кабина не была разрушена, системы спасения предусмотрено не было, в отличие от нашей пилотируемой программы.

Так что непосредственно из космоса комету Галлея наблюдали космические аппараты. Именно благодаря исследованиям, проведенным с помощью наших КА «Вега 1» и «Вега 2» и стали известны и форма, и состав этой спутницы Земли.

Название «Вега» содержит в себе начало имени планеты Венера и комета Галлея, и в названии уже заложен основной смысл проекта – за один пуск осуществить две миссии – исследовать Венеру и комету Галлея. Аппарат «Вега» включал в себя спускаемый аппарат (СА), состоявший из посадочного аппарата (ПА) и атмосферного зонда (АЗ) и пролетный аппарат (ПрА). Так что миссий было три – АЗ впервые в истории человечества должен был отделиться от СА и зависнуть в облачной атмосфере Венеры, исследовать ее.

Космический аппарат должен был долететь до Венеры, сбросить СА на планету, совершить гравитационный маневр и направиться дальше, принимая данные с ПА и ОЗ.  Вот такая схема полета была разработана и осуществлена.

В создании «Веги» принимали участие также специалисты из Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии. Основной фронт работ производил СССР, больше ни у кого не было опыта успешной посадки на Венеру, но тогда это становилось модным – международные проекты с нашим участием, объединение ради науки. Мы бы без них обошлись, а они без нас –нет.

«Вега-1» и «Вега-2» были запущены 15 и 21 декабря 1984 года 4-хступенчатой ракетой-носителем «Протон-К».

Через 6 месяцев полёта аппараты преодолели 45 млн км и приблизились к Венере. 9 и 13 июня 1985 года от «Веги-1» и «Веги-2» были отделены спускаемые аппараты, которые 11 и 15 июня доставили на Венеру посадочные аппараты и аэростатные зонды.

11 июня 1985 года спускаемый аппарат станции "Вега-1" вошел в атмосферу Венеры на ночной стороне.

После отделения от него верхней полусферы, в которой в сложенном состоянии находился аэростатный зонд, каждая часть совершала автономный спуск. Через несколько минут началось наполнение аэростата гелием, По мере прогрева гелия зонд всплыл на расчетную высоту (53-55 км), начался дрейф.

В процессе дрейфа измерялись и передавались напрямую на Землю данные о температуре, давлении атмосферы, вертикальной компоненте относительной скорости ветра, плотности облачного слоя, освещенности и обнаружения световых вспышек.

В это же время посадочный аппарат также совершал спуск на парашюте и одновременно передавал научную информацию на космический аппарат "Вега-1" с последующей ретрансляцией информации на Землю. На высоте 17 км атмосфера Венеры преподнесла сюрприз: сработал сигнализатор посадки. Возможно, виной всему стала сильная турбулентность атмосферы на высотах 10-20 км - внезапный вихревой поток скоростью более 30 м/с. Но главное, что по этому сигнализатору запустилась циклограмма работы приборов на поверхности планеты, в том числе грунтозаборного устройства (ГЗУ). Получилось, что бур сверлил воздух, а вовсе не грунт Венеры.

После 63 минут спуска посадочный аппарат опустился на поверхность планеты. Поскольку грунто-заборное устройство (ГЗУ) отработало в атмосфере, проку от него не было, но другие научные приборы передали ценную информацию. Продолжительность приема информации со спускаемого аппарата после посадки составила около 20 минут. ПА садился на теневой стороне, и фото-телеаппаратуры на нем не было.

Все ждали появления сигнала с аэростатного зонда. После выхода на высоту дрейфа включился передатчик, и радиотелескопы всего мира начали прием сигнала.

Для обеспечения приема научной информации от аэростатного зонда были созданы две сети радиотелескопов: советская, координируемая ИКИ АН СССР, и международная, координируемая CNES (Франция). Советская сеть включала радиотелескопы в Евпатории, Уссурийске, Медвежьих озерах, Пущино, Симеизе и Улан-Удэ. Международная сеть включала антенны DSN в Голдстоне (США), Канберреа (Австралия) и Мадриде (Испания), а также радиотелескопы Грин-Бэнк (США), Аресибо (Пуэрто-Рико), Форт-Дейвис (США), Пентиктон (Канада), Атибая (Бразилия), Эффельсберг (ФРГ), Онсала (Швеция), Хартбестек (ЮАР) и Паркс (Австралия).

В течение 46 часов они вели прием. За это время аэростатный зонд под действием ветра преодолел вдоль экватора расстояние 11500 км со средней скоростью 69 м/с, измеряя вдоль трассы полета температуру, давление, вертикальные порывы ветра и среднюю освещенность. Полет зонда начался из района середины ночи, а закончил он свою работу на дневной стороне.

Закончилась работа спускаемого аппарата «Вега 1», а к планете уже подлетела «Вега-2». 13 июня 1985 года произошло разделение её спускаемого и пролетного аппаратов, с уводом последнего с навстречу комете Галлея.

Все прошло по плану. Сигнализатор посадки сработал в момент касания поверхности. В результате, грунтозаборное устройство отработало штатно, что позволило провести анализ грунта в месте посадки, расположенном в предгорьях земли Афродиты (южное полушарие) в 1600 км от места посадки СА "Вега-1".

Второй аэростатный зонд также дрейфовал на высоте 54 км и за 46 часов преодолел путь в 11 тыс. км.

В этом небольшом, 2-хминутном фильме показан процесс разделения, посадка и забор грунта и дрейф зонда в атмосфере Венеры.

Проекту «Вега» удалось сделать качественно новый шаг в освоении Венеры. С помощью малых аэростатных зондов, разработанных и изготовленных в НПО имени С.А. Лавочкина, была изучена суперротация атмосферы планеты на высоте 54-55 км, где давление составляет 0,5 атмосферы, а температура 40°С.

А два пролетных аппарата станций «Вега 1» и «Вега-2» уже летели вокруг солнца, к комете Галлея.

После проведения коррекции была раскрыта и выведена из транспортного положения платформа АСП-Г (12 февраля на "Веге-1" и 15 февраля на "Веге-2") и прошли калибровки телевизионной системы и АСП-Г по Юпитеру. 4 марта 1986 года, когда расстояние от станции "Вега-1" до кометы Галлея составило около 14 млн. км, состоялся первый "кометный" сеанс. После наведения платформы на ядро кометы была проведена её съемка узгоугольной камерой.

Надо заметить, что «Вега» создавалась на базе космических станций «Марс 2-7» и «Венера 9-14». Пришлось увеличивать срок жизни станции с 365 до 450 суток и плотно заняться защитой приборов пролетного аппарата от микрочастиц, окружающих комету и несущихся со скоростью 78 км/с. Кроме того, решалась масса технических задач , связанных и с зондом, и с корректировкой траектории. Точно рассчитать место встречи кометы и станции было невозможно. Обе «Веги», летевшие первыми, прокладывали траекторию для летевшего следом европейского аппарата «Джотто».

При включении 5 марта расстояние до ядра кометы составило уже около 7 млн. км. 6 марта 1986 года, за 3 часа до максимального сближения с кометой, были включены научные приборы для ее исследования. В этот момент расстояние до кометы составляло почти 760 тыс. км. Впервые космический аппарат находился на столь близком расстоянии от кометы. Однако это был не предел, поскольку "Вега-1" стремительно приближалась к цели своего путешествия. После наведения АСП-Г на ядро кометы началась телесъемка, а также изучение ядра кометы и газопылевой оболочки, окружающей ее, с помощью всей научной аппаратуры. Информация передавалась на Землю в режиме реального времени. Поступающие изображения кометы тут же обрабатывались и выводились на экраны в Центре управления полетом и Институте космических исследований. По этим снимкам можно было оценить размер ядра кометы, его форму и отражающую способность, а также наблюдать сложные процессы внутри газовой и пылевой комы. Максимальное сближение станции "Вега-1" с кометой составило 8879 км.

Общая продолжительность пролетного сеанса составила 4 часа 50 минут. В ходе пролета космический аппарат подвергся очень сильному воздействию кометных частиц. В результате мощность солнечной батареи упала почти на 45%, а в конце сеанса произошел еще и сбой трехосной ориентации аппарата. К 7 марта трехосная ориентация была восстановлена, что позволило провести еще один цикл изучения кометы Галлея, но уже с другой стороны.

Работа со вторым аппаратом проходила по аналогичной схеме. Первый "кометный" сеанс был проведен 7 марта и прошел без замечаний. В этот день комету изучали сразу двумя аппаратами, но с разного расстояния. А вот во втором сеансе, проводившимся в Международный женский день 8 марта, из-за ошибки наведения изображений кометы получено не было.

Не обошлось без приключений и в ходе пролетного сеанса 9 марта. Начинался он так же, как и пролетный сеанс "Веги-1". Однако за полчаса до максимального сближения, которое составило 8045 км, произошел отказ в системе управления платформой. Автоматически включился резервный контур управления, и программу исследования кометы Галлея удалось выполнить полностью. Общая продолжительность пролетного сеанса "Веги-2" составила 5 часов 30 минут.

Несмотря на падение мощности солнечных батарей после встречи с кометой (45%), это не помешало провести еще два сеанса изучения кометы на отлете - 10 и 11 марта.

В результате исследования советскими автоматическими станциями "Вега-1" и "Вега-2" кометы Галлея были получены уникальные научные результаты, в том числе около 1500 снимков. Впервые космические аппараты прошли так близко от кометы. Во время полета станций, вплоть до их максимального сближения с кометой, в рамках проекта "Лоцман" проводились измерения, позволившие провести западноевропейскую межпланетную станцию "Джотто" на расстоянии 605 км от ядра кометы. Правда, на расстоянии 1200 км в результате соударения с осколком кометы на станции вышла из строя телекамера, а сама станция потеряла ориентацию.

Свой вклад в изучение кометы Галлея внесли и две японские межпланетные станции "Сусей" и "Сакигакэ". Первая из них 8 марта совершила пролет кометы Галлея на расстоянии 150 тыс. км, а вторая прошла 10 марта на расстоянии 7 млн. км.

Станции "Вега-1" и "Вега-2" продолжили полет по гелиоцентрической орбите, попутно исследуя метеорные потоки комет Дейнинг-Фудзикава, Бисла, Бланпейна и все той же кометы Галлея. Последний сеанс связи со станцией "Вега-1" был проведен 30 января 1987 года. В нем было зафиксировано полное израсходование азота в газобаллонах. Станция "Вега-2" продержалась несколько дольше. Последний сеанс, в котором на борт проходили команды, был проведен 24 марта 1987 года.

Руководители советского проекта "Венера - Галлей", в том числе Генеральный конструктор НПО имени С.А. Лавочкина Вячеслав Михайлович Ковтуненко и научный руководитель проекта, председатель Международного научно-технического комитета по проекту "Венера - Галлей", академик Роальд Зинурович Сагдеев, были приняты в Кремле Генеральным секретарем ЦК КПСС М.С. Горбачевым.

Вячеслав Михайлович Ковтуненко (1921 – 1995 г.). До 1977 года последовательно занимал должности начальника сектора, заместителя начальника, главного конструктора КБ «Южное». В декабре 1977 года В. М. Ковтуненко был назначен главным конструктором, а в 1986 году — генеральным конструктором и генеральным директором НПО имени С. А. Лавочкина. Под его руководством были реализованы проекты «Венера 11 – Венера 16», «Вега 1-2», «Марс 96», «Фобос 1-2».

Роальд Зиннурович Сагдеев (род. В 1932 г.) стал академиком в 36 лет. Много лет был директором Института космических исследований АН СССР, входил в команду Горбачева. В конце 80-х годов, будучи в командировке в Соединенных Штатах, познакомился со своей второй женой, Сьюзен Эйзенхауэр, внучкой президента Дуайта Эйзенхауэра. С 1990 г. проживает в США.

У НПО им. Лавочкина, находившегося на пике международной славы, было много проектов по исследованию Венеры, Марса, других планет Солнечной системы и их спутников. Я постараюсь рассказать об этом. Но в 1988 г. М. С. Горбачев закрыл проект «Энергия-Буран», несмотря на удачный первый полет нашего шаттла. Могли ли представить себе эти люди, готовившие уникальный проект «Вега», следившие за миссией, обрабатывавшие драгоценные данные, бывшие в эйфории и от успеха многолетнего труда, и от того, что международные силы науки объединяются для получения небывалых доселе результатов, что через два года все закончится? Прекратится финансирование, разорвутся связи, работники будут вынуждены стоять на рынках и продавать китайское барахло? Прошу вас, посмотрите этот небольшой фильм о проекте «Вега». Посмотрите, даже ели вас не интересует техника – взгляните на лица этих людей. Наверное, многих уже нет.

Не о них ли эта песня?

«Звездная баллада» Э. Хиль, С. Пожлаков – Л. Лужкин

Как мы с вами узнали, только СССР смог успешно посадить аппараты на Венеру. Больше никому это не удалось. Прошло 30 лет. Что ждет нас дальше?

С 2005 года НПО им. Лавочкина и NASA пытаются реализовать совместный проект «Венера-Д» (Д означает «долгоживущая»). Посадочный аппарат должен проработать около 3 месяцев в убийственной венерианской атмосфере. Наверное, мы бы справились самостоятельно – в этом проекте будут использован весь опыт предыдущих полетов. Но, к сожалению, с распадом СССР мы лишились производств, изготавливавших высокотемпературные элементы. В США такие технологии есть.

«Венера Д» будет содержать посадочный аппарат и орбитальный аппарат (аэростатный зонд или надувной самолето-дирижабль). Принцип тот же, что и у станций «Венера 11-14», но более совершенная научная аппаратура, системы связи и время жизни станции. Сейчас старт запланирован на 2026-2031 годы, с помощью ракеты-носителя «Ангара 5».

Жди нас, вечерняя звезда! Мы немного задержались, но мы вернемся!

P. S.  Рада сообщить, что я возобновляю рубрику "Космоновости". 

Благодарю вас за прочтение!

В статье использованы материалы

https://www.roscosmos.ru/23044   

http://cosmosplanet.ru/kome...

https://pikabu.ru/story/kom...

http://www.laspace.ru/rus/vega... 

https://ru.wikipedia.org/wi...

http://epizodsspace.airbase.ru... 

И в качестве бонуса - карикатуры начала 20 века, описывающие ужас жителей Земли перед приближением кометы Галлея.