Как снимали поверхность Венеры
Оригинал взят у 22sobaki в Как снимали поверхность Венеры
Фотографирование поверхности Венеры с точки зрения зрелищности стояло в миссии "Венера-9/10" на первом месте.
Но у многих планетологов эксперимент вызывал сомнения в реализуемости.
И дело было даже не в том, что аппаратуре пришлось бы работать при температуре под +500 градусов и давлении под сотню атмосфер. Для инженеров, создававших аппаратуру, такие параметры становились уже привычными. Основной проблемой было то, что впервые предстояло сделать снимки, совершено не зная параметров съемки. Ведь даже чтобы просто начать разрабатывать аппаратуру, требовалось понимать, на какой диапазон ее рассчитывать, какова будет контрастность у объекта, каковы показатели преломления среды.
Во многих книгах о Венере конца 1960-х - начала 1970-х годов можно увидеть две различные теории о том, что же увидит наблюдатель, если его каким-либо образом занесет на эту планету. Используя одни и те же начальные данные и схожий математический аппарат, часть авторов предполагала наличие гигантской рефракции, в результате которой человеку бы представлялось, что он находится на дне огромной чаши, стенки которой заворачиваются вокруг него, поднимаясь вверх. Рефракцию полагали настолько большой, что даже утверждали: при желании наблюдатель сможет увидеть всю Вечеру, не сходя с места.
Вторая же теория гласила: наоборот, из-за такой плотной атмосферы (67 кг/куб.м) горизонт не удалится, а придвинется. Причем настолько близко, что наблюдатель сможет в лучшем случае увидеть место, на котором стоит. Не меньше предположений существовало и относительно оптических характеристик атмосферы. Рядом с поверхностью мог быть мутный малопрозрачный приповерхностный слой (напоминающий илистый слой возле дна рек, озер, океанов). Он мог являться глобальной особенностью поверхности Венеры, либо мог быть поднят при посадке спускаемого аппарата и не успеть осесть за время его работы.
Но даже при полностью спокойной и чистой атмосфере никто не мог дать гарантий, что поверхность Венеры не окажется совершенно гладкой, лишенной каких-либо контрастных деталей. Это могло бы иметь место, например, в том случае, если бы поверхность была покрыта расплавленным металлом - скажем, свинцом. Да и сама атмосфера Венеры могла настолько рассеивать свет, что освещение происходило бы как будто с нескольких сторон, что сильно уменьшило бы контраст. Во всех этих случаях получить панорамы не удалось бы даже при безукоризненно работающих камерах.
Разработчики аппаратуры направили письмо в Институт космических исследований с запросом о параметрах поверхности Венеры. Попытка переложить решение на чужие плечи окончилась безрезультатно. Из ИКИ пришел ответ:
«Получение изображения поверхности Венеры - это научный эксперимент, который проводится вашим институтом. По сложившейся традиции тот, кто проводит эксперимент, сам разрабатывает для него технические требования. Академик Сагдеев Р.З.»
Собственно, именно для увеличения контрастности (а не для освещения, как можно было подумать) на спускаемые аппараты поставили специальные галогенные ртутные лампы.
Неравномерное освещение должно было помочь создать тени даже у небольших неровностей, повысив контраст. Занятно, но ртутные лампы оказались практически единственными приборами, для которых венерианские условия были благоприятными, и в результате их установили за пределами герметичного корпуса.
К сожалению, опасения оставались, и уже во время полета станции разработчик телефотометров А. С. Селиванов вместе с заместителем по научной работе НИИ приборостроения М. С. Рязанским убедили академика Келдыша не писать пока в сообщении ТАСС о надежде получить панорамы поверхности, переименовав телефотометры в контрастомеры.
3 - телефотометр
В отличие от предыдущих станций, напрямую славших на Землю данные, последние стали переправляться через орбитальный блок. Такая схема требовалась по двум причинам: во-первых, для увеличения скорости передачи данных (предполагалось, что спускаемые аппараты из-за адских условий проработают на Венере только полчаса); во-вторых, места посадки спускаемых аппаратов были просто не видны с Земли. Только так можно было обеспечить приемлемый уровень освещения для работы телефотометров - ведь освещенную поверхность Венеры практически не видно с Земли.
За восемь суток до подлета «Венеры-9» к планете на станции была проведена коррекция траектории. Она была очень короткой и требовалась для выбора нужной точки входа в атмосферу. Спускаемый аппарат прошел последнюю проверку, были заряжены аккумуляторы, включены вентиляторы холодного контура, а температуру внутри аппарата понизили до -10 градусов для дополнительного теплового резерва и увеличения времени работы аппарата в атмосфере. За двое суток до посадки спускаемый аппарат был отделен от станции.
В то время, когда орбитальный аппарат выходил на орбиту Венеры, «шарик» спускаемого аппарата вошел в ее атмосферу.
Перегрузка при торможении достигла 40 g, и датчики запустили программу работы в атмосфере. На высоте 63-65 км были задействованы пиропатроны, разделившие «шарик», в котором в течение всего полета размещался спускаемый аппарат. Одновременно вышли тормозные парашюты, уводящие полусферы в сторону. Скорость спуска упала с 250 до 150 м/с. Еще через 11 секунд над станциями развернулись купола основного парашюта. Скорость снижения упала до 50 м/с.
Орбитальный аппарат совершил полуоборот вокруг планеты и, выйдя из радиотени, появился как в поле зрения спускаемого аппарата, так и Земли. Его остронаправленная антенна поймала Землю, и началась ретрансляция данных.
Тем временем станция продолжала отрабатывать заданную программу. Облачный слой остался позади, а значит, не оставалось причины продолжать спуск на парашютах. Срабатывает пиропатрон, и станция начинает быстрый спуск к поверхности планеты. Впрочем, плотность атмосферы Венеры была настолько велика, что скорость посадки составила всего 7 м/с.
22 октября 1975 года в 8 часов 1З минут 7 секунд московского времени станция коснулась планеты. Температура и давление у поверхности в этом месте составили +460 градусов и 90 атм. В момент посадки сработали пиропатроны, сбросив крышки с телефотометров/контрастомеров, включились галогенные лампы, через 16 секунд развернулись штанги радиационных плотномеров.
И вот, строчка за строчкой, на экране на Земле стал проступать пейзаж неизвестной планеты. Все так волновались за качество панорам, что доступ в комнаты, где их должны были получить, серьезно ограничили. Но когда хорошая, четкая панорама была принята, Селиванову хватило пяти минут, чтобы добежать до группы управления. Позвонили Мстиславу Келдышу «Получена панорама...» Он лежал дома больной, но уже через час приехал в ЦУП.
Рельеф местности, переданный станцией, в который раз не вписывался в строгие академические версии. Ожидали увидеть сглаженный неконтрастный рельеф, а на панораме были видны булыжники с острыми краями. Ожидали наличие тумана - увидели чистую спокойную атмосферу, пыль в которой быстро осела. Ожидали сверхрефракцию - опять же ничего особенного, обычная картинка.
Уровень освещенности оказался таким же, как на Земле в облачную погоду. По панорамам выяснили, что станция села на весьма крутой склон.
В процессе ликования как-то незаметно прошел тот факт, что удалось получить всего одну панораму. Планировалась еще одна, с другой стороны станции, и, вполне вероятно, она оказалась бы еще более впечатляющий, так как могла бы показать обрыв. Плохо, что станции не удалось его зафиксировать, хорошо, что в него не попала сама станция. Телефотометр с другой стороны работал, но по какой-то причине не сбросилась его крышка.
Путь «Венеры-9» через три дня повторила ее сестра-близнец. Спускаемый аппарат «Венеры-10» сел на планету 25 октября. Пейзаж, переданный «Венерой-10», от места посадки «Венеры-9» отличался кардинально - гладкий, зализанный вулканический рельеф, покрытый пылью. Это было уже куда ближе к представлениям планетологов.
Со спускаемым аппаратом «Венеры- 10» удалось поддерживать связь 65 минут, с «Венерой-9» - 53 минуты. После этого пролетные блоки ушли за местный горизонт. Температура и давление в приборных отсеках оставались в норме, и, скорее всего, спускаемые аппараты проработали еще не один десяток минут.
Фрагмент из книги П. Шубина "Венера. Неукротимая планета" (Павел Шубин это, к слову, pilot_pirks).
Фотографирование поверхности Венеры с точки зрения зрелищности стояло в миссии "Венера-9/10" на первом месте.
Но у многих планетологов эксперимент вызывал сомнения в реализуемости.
И дело было даже не в том, что аппаратуре пришлось бы работать при температуре под +500 градусов и давлении под сотню атмосфер. Для инженеров, создававших аппаратуру, такие параметры становились уже привычными. Основной проблемой было то, что впервые предстояло сделать снимки, совершено не зная параметров съемки. Ведь даже чтобы просто начать разрабатывать аппаратуру, требовалось понимать, на какой диапазон ее рассчитывать, какова будет контрастность у объекта, каковы показатели преломления среды.
Во многих книгах о Венере конца 1960-х - начала 1970-х годов можно увидеть две различные теории о том, что же увидит наблюдатель, если его каким-либо образом занесет на эту планету. Используя одни и те же начальные данные и схожий математический аппарат, часть авторов предполагала наличие гигантской рефракции, в результате которой человеку бы представлялось, что он находится на дне огромной чаши, стенки которой заворачиваются вокруг него, поднимаясь вверх. Рефракцию полагали настолько большой, что даже утверждали: при желании наблюдатель сможет увидеть всю Вечеру, не сходя с места.
Вторая же теория гласила: наоборот, из-за такой плотной атмосферы (67 кг/куб.м) горизонт не удалится, а придвинется. Причем настолько близко, что наблюдатель сможет в лучшем случае увидеть место, на котором стоит. Не меньше предположений существовало и относительно оптических характеристик атмосферы. Рядом с поверхностью мог быть мутный малопрозрачный приповерхностный слой (напоминающий илистый слой возле дна рек, озер, океанов). Он мог являться глобальной особенностью поверхности Венеры, либо мог быть поднят при посадке спускаемого аппарата и не успеть осесть за время его работы.
Но даже при полностью спокойной и чистой атмосфере никто не мог дать гарантий, что поверхность Венеры не окажется совершенно гладкой, лишенной каких-либо контрастных деталей. Это могло бы иметь место, например, в том случае, если бы поверхность была покрыта расплавленным металлом - скажем, свинцом. Да и сама атмосфера Венеры могла настолько рассеивать свет, что освещение происходило бы как будто с нескольких сторон, что сильно уменьшило бы контраст. Во всех этих случаях получить панорамы не удалось бы даже при безукоризненно работающих камерах.
Разработчики аппаратуры направили письмо в Институт космических исследований с запросом о параметрах поверхности Венеры. Попытка переложить решение на чужие плечи окончилась безрезультатно. Из ИКИ пришел ответ:
«Получение изображения поверхности Венеры - это научный эксперимент, который проводится вашим институтом. По сложившейся традиции тот, кто проводит эксперимент, сам разрабатывает для него технические требования. Академик Сагдеев Р.З.»
Собственно, именно для увеличения контрастности (а не для освещения, как можно было подумать) на спускаемые аппараты поставили специальные галогенные ртутные лампы.
Неравномерное освещение должно было помочь создать тени даже у небольших неровностей, повысив контраст. Занятно, но ртутные лампы оказались практически единственными приборами, для которых венерианские условия были благоприятными, и в результате их установили за пределами герметичного корпуса.
К сожалению, опасения оставались, и уже во время полета станции разработчик телефотометров А. С. Селиванов вместе с заместителем по научной работе НИИ приборостроения М. С. Рязанским убедили академика Келдыша не писать пока в сообщении ТАСС о надежде получить панорамы поверхности, переименовав телефотометры в контрастомеры.
3 - телефотометр
В отличие от предыдущих станций, напрямую славших на Землю данные, последние стали переправляться через орбитальный блок. Такая схема требовалась по двум причинам: во-первых, для увеличения скорости передачи данных (предполагалось, что спускаемые аппараты из-за адских условий проработают на Венере только полчаса); во-вторых, места посадки спускаемых аппаратов были просто не видны с Земли. Только так можно было обеспечить приемлемый уровень освещения для работы телефотометров - ведь освещенную поверхность Венеры практически не видно с Земли.
За восемь суток до подлета «Венеры-9» к планете на станции была проведена коррекция траектории. Она была очень короткой и требовалась для выбора нужной точки входа в атмосферу. Спускаемый аппарат прошел последнюю проверку, были заряжены аккумуляторы, включены вентиляторы холодного контура, а температуру внутри аппарата понизили до -10 градусов для дополнительного теплового резерва и увеличения времени работы аппарата в атмосфере. За двое суток до посадки спускаемый аппарат был отделен от станции.
В то время, когда орбитальный аппарат выходил на орбиту Венеры, «шарик» спускаемого аппарата вошел в ее атмосферу.
Перегрузка при торможении достигла 40 g, и датчики запустили программу работы в атмосфере. На высоте 63-65 км были задействованы пиропатроны, разделившие «шарик», в котором в течение всего полета размещался спускаемый аппарат. Одновременно вышли тормозные парашюты, уводящие полусферы в сторону. Скорость спуска упала с 250 до 150 м/с. Еще через 11 секунд над станциями развернулись купола основного парашюта. Скорость снижения упала до 50 м/с.
Орбитальный аппарат совершил полуоборот вокруг планеты и, выйдя из радиотени, появился как в поле зрения спускаемого аппарата, так и Земли. Его остронаправленная антенна поймала Землю, и началась ретрансляция данных.
Тем временем станция продолжала отрабатывать заданную программу. Облачный слой остался позади, а значит, не оставалось причины продолжать спуск на парашютах. Срабатывает пиропатрон, и станция начинает быстрый спуск к поверхности планеты. Впрочем, плотность атмосферы Венеры была настолько велика, что скорость посадки составила всего 7 м/с.
22 октября 1975 года в 8 часов 1З минут 7 секунд московского времени станция коснулась планеты. Температура и давление у поверхности в этом месте составили +460 градусов и 90 атм. В момент посадки сработали пиропатроны, сбросив крышки с телефотометров/контрастомеров, включились галогенные лампы, через 16 секунд развернулись штанги радиационных плотномеров.
И вот, строчка за строчкой, на экране на Земле стал проступать пейзаж неизвестной планеты. Все так волновались за качество панорам, что доступ в комнаты, где их должны были получить, серьезно ограничили. Но когда хорошая, четкая панорама была принята, Селиванову хватило пяти минут, чтобы добежать до группы управления. Позвонили Мстиславу Келдышу «Получена панорама...» Он лежал дома больной, но уже через час приехал в ЦУП.
Рельеф местности, переданный станцией, в который раз не вписывался в строгие академические версии. Ожидали увидеть сглаженный неконтрастный рельеф, а на панораме были видны булыжники с острыми краями. Ожидали наличие тумана - увидели чистую спокойную атмосферу, пыль в которой быстро осела. Ожидали сверхрефракцию - опять же ничего особенного, обычная картинка.
Уровень освещенности оказался таким же, как на Земле в облачную погоду. По панорамам выяснили, что станция села на весьма крутой склон.
В процессе ликования как-то незаметно прошел тот факт, что удалось получить всего одну панораму. Планировалась еще одна, с другой стороны станции, и, вполне вероятно, она оказалась бы еще более впечатляющий, так как могла бы показать обрыв. Плохо, что станции не удалось его зафиксировать, хорошо, что в него не попала сама станция. Телефотометр с другой стороны работал, но по какой-то причине не сбросилась его крышка.
Путь «Венеры-9» через три дня повторила ее сестра-близнец. Спускаемый аппарат «Венеры-10» сел на планету 25 октября. Пейзаж, переданный «Венерой-10», от места посадки «Венеры-9» отличался кардинально - гладкий, зализанный вулканический рельеф, покрытый пылью. Это было уже куда ближе к представлениям планетологов.
Со спускаемым аппаратом «Венеры- 10» удалось поддерживать связь 65 минут, с «Венерой-9» - 53 минуты. После этого пролетные блоки ушли за местный горизонт. Температура и давление в приборных отсеках оставались в норме, и, скорее всего, спускаемые аппараты проработали еще не один десяток минут.
Фрагмент из книги П. Шубина "Венера. Неукротимая планета" (Павел Шубин это, к слову, pilot_pirks).