Фото: tonynetone / Attribution License

Ровно полвека назад, 18 октября 1967 года, космический аппарат впервые достиг другой планеты — советская автоматическая межпланетная станция «Венера-4» успешно вошла в атмосферу Венеры и начала ее изучение. В юбилей мы вспомнили успехи и провалы венерианской программы СССР, благодаря которой ученые разгадали тайну ближайшей к Земле планеты.

Венера известна людям с глубокой древности и уже тогда привлекала внимание мыслителей. Однако ее поверхность постоянно скрыта плотной атмосферой, что мешало изучению наземными методами. После старта космической эры был взят курс на Венеру, которая все сильнее манила своей неизведанностью.

Венера — ближайшая «сестра Земли», ее диаметр 12 104 км, что составляет 95% земного. Также она похожа на Землю по своему строению. Расстояние от Венеры до Земли меняется в пределах от 38 до 261 миллиона километров. Первые космические аппараты летели к Венере около 150 дней.

Штурм Венеры

Невозможность наблюдения в оптический телескоп поверхности Венеры оставлял простор для фантазии. Еще в 50-е годы многие ученые считали, что условия на планете близки к земным, а ее мир представляет собой аналог «мезозоя» с влажным тропическим климатом и гигантскими существами, аналогичными динозаврам.

Космические исследования Венеры начались в 1961 году с полета автоматической межпланетной станции «Венера-1», пролетевшей в 100 тысячах километрах от планеты. Научная программа не была выполнена из-за потери связи, так что исследователи не получили никакой информации о планете, однако наработали опыт создания космических аппаратов для дальнего космоса.

В 1965 году были запущены станции «Венера-2» и «Венера-3». Им также не удалось передать данные о самой Венере из-за выхода из строя систем управления и связи. Первая информация о загадочной планете была получена в экспедиции аппарата «Венера-4», которая стартовала с Байконура 12 июня 1967 года.

Аппарат имел спускаемый модуль диаметром около метра с различной аппаратурой на борту. 18 октября 1967 года станция достигла Венеры. При создании «Венеры-4» ученые полагали, что давление на поверхности планеты составляет до 10 атмосфер. В дальнейшем этот ошибочный прогноз сыграл роковую роль. 

При входе в атмосферу Венеры спускаемый аппарат отделился на скорости в 11 километров в секунду и начал снижение. После срабатывания парашютной системы началась передача информации со скоростью 1 бит в секунду. На Земле успешно получили значения температур и давления. На высоте в 28 километров от поверхности аппарат был раздавлен.

Новые данные шокировали исследователей — оказалось, что модель венерианской атмосферы необходимо срочно пересматривать. Оценка давления у поверхности давала около 100 атмосфер — гигантское значение, которое требовало от спускаемых аппаратов титанической прочности. Кроме этого, температура в ходе спуска быстро росла, что указывало на адскую жару внизу.

Несмотря на довольно быструю гибель аппарата, он впервые сумел провести первые прямые измерения температуры, плотности, давления и химического состава атмосферы Венеры. Например, выяснилось, что атмосфера на планете преимущественно состоит из углекислого газа, который создает сильнейший парниковый эффект.

Скорректированная модель планеты требовала более прочных аппаратов, однако времени на переделку станций «Венера-5» и «Венера-6» уже не было, и в итоге они полетели без необходимой подготовки. В качестве компромисса ученые уменьшили у спускаемых аппаратов площадь тормозных парашютов, что позволило им достичь более глубоких слоев атмосферы.

Жизнь в аду

Первым аппаратом, осуществившим передачу данных после мягкой посадки на поверхность Венеры, стал «Венера-7», который строился уже с учетом новой информации. Чтобы аппарат выдержал гигантское давление, корпус построили из титана, а оборудование защитили от высокой температуры с помощью специальной пасты.

Станция достигла окрестностей Венеры 15 декабря 1970 года. Через несколько часов спускаемый аппарат впервые в истории совершил мягкую посадку на планету и начал передачу данных. Из-за по-настоящему адской жары на поверхности аппаратура смогла проработать всего 20 минут. Температура на Венере оказалась 475 градусов по Цельсию (это жарче, чем на Меркурии).

В 1975 году стартовали два аппарата следующего поколения — «Венера-9» и «Венера-10». Аппарат «Венера-9» смог передать на Землю первые в мире панорамные изображения другой планеты. Ученые увидели россыпи крупных камней — именно так в действительности выглядела поверхность Венеры. Также оказалось, что под нижней линией облаков царят вечные сумерки из-за рассеивания света.

Примечательно, что эти первые снимки обратили на себя пристальное внимание специалистов значительно позже, в 2012 году — после их компьютерной обработки профессор Института космических исследований РАН Леонид Васильевич Ксанфомалити заявил о том, что загадочные исчезающие объекты на фото — живые организмы, которые приспособились к экстремальным условиям.

На снимках действительно присутствуют объекты, которые появляются и исчезают. Ксанфомалити назвал их «диск», «черный лоскут» и «скорпион». Например, объект «скорпион» появляется на фотографии спустя 90 минут после включения камеры и через 26 минут исчезает, оставив после себя канавку. Однако некоторые ученые считают, что речь идет об артефактах изображения. 

Исследования атмосферы Венеры показали, что в ней поддерживается природный баланс химических оснований. Так, были обнаружены сероводород и диоксид серы, которые реагируют друг с другом. Это означает, что существует некий механизм пополнения этих газов. На планетах соединение сероуглерода называют верным признаком жизни.

Кроме этого, в атмосфере Венеры был обнаружен карбонильный сульфид — считается, что только неорганическим путем производить его крайне трудно, так как он требует эффективных катализаторов. На Земле эту роль играют микроорганизмы. По версии ученых, микробные формы жизнь могут обитать в облаках Венеры, где условия более щадящие.

Финальные миссии

В 1978 году на планету совершили посадку спускаемые аппараты «Венера-11» и «Венера-12», которые впервые изучили электрическую активность атмосферы. В 1982 году экспедиции «Венера-13» и «Венера-14» передали первые цветные снимки поверхности планеты. Также впервые ученые получили данные об элементном составе поверхностных пород.

«Венера-15» и «Венера-16» в 1983 году картографировали с орбиты северное полушарие Венеры. Наконец, завершили советскую венерианскую космическую программу в 1985 году два посадочных космических аппарата «Вега-1» и «Вега-2». В этом проекте участвовали Европейское космическое агентство, Япония и США.

Каждая миссия включала спуск аппарата на поверхность, а также изучение атмосферы с помощью аэростатного зонда. В частности, дрейфующая в атмосфере гондола измеряла температуру атмосферы, давление, вертикальные порывы ветра, а также среднюю освещенность.

Спускаемый аппарат позволил провести анализ грунта в месте посадки. К этому времени ученые уже получили данные, которые позволили достоверно воссоздать условия на Венере. Выяснилось, что 80% венерианской поверхности составляют плоские и холмистые равнины вулканического происхождения, а остальное занимают четыре исполинских горных массива.

Основной материал поверхности — базальтовая лава. Также оказалось, что Венера изобилует вулканами. Условия там действительно адские — даже титановые корпуса не выдерживают, а защищенная аппаратура работает всего несколько часов. Огромное давление, высокая температура и облака из серной кислоты — не самое лучшее место для человека.

На экспедициях аппаратов «Вега» советская венерианская программа была завершена. По своей сложности она является невероятной — ученым пришлось в кратчайшие сроки разрабатывать приборы и технику, способные работать в чрезвычайно экстремальных условиях. Всего к Венере СССР запустил 30 аппаратов, при этом успешными можно признать 15 миссий.

Несмотря на значительное количество экспедиций, Венера продолжает оставаться планетой-загадкой. Исследователи пытаются понять, почему у нее нет магнитного поля, какая у планеты геология, были ли в древности на поверхности Венеры океаны и способна ли существовать жизнь на ближайшей к Земле соседке. Возможно, для этого потребуются новые миссии. Планируется, что первый российский аппарат для изучения Венеры будет запущен в 2024 году.