Цивилизация
Внеземное воздухоплавание
Когда в 1967 году советский аппарат «Венера-4» проник под облачной покров планеты, ученых поразило, сколь враждебна человеку на ней среда. Оказалось, что давление у поверхности Венеры приближается к ста атмосферам, а температура превышает 450 градусов. Это примерно как на километровой океанской глубине, куда не погружаются обычные подводные лодки, но с температурой выше плавления свинца. Поскольку в ту эпоху исследователи все еще надеялись найти на ближайших к Земле планетах жизнь, их ждало разочарование: существование жизни в известном нам понимании в таких условиях бессмысленно даже обсуждать.
Более того, такой среды не выдерживают и автоматические аппараты. Советские посадочные зонды могли работать лишь до того момента, пока жар не преодолел теплоизоляцию и не достиг внутренних структур аппарата. На это требовался примерно час или чуть меньше, и потому полноценного долгосрочного научного исследования, как на Луне или на Марсе, провести было нельзя.
Из высокого атмосферного давления, однако, вытекает другое следствие. Любое находящееся в жидкости тело стремится всплыть с силой, равной весу вытесненной жидкости, и то же самое справедливо для газов. Благодаря этому принципу способны плавать воздушные шары и дирижабли, поскольку конструкторы максимизируют их объем при минимальном весе. Но чем плотнее газ, тем более крупную корзину с полезной нагрузкой сможет унести надутый баллон того же размера. Иными словами, самое подходящее транспортное средство для исследования Венеры — это дирижабль или воздушный шар.
Тефлоновый воздушный шар
Понимая это, в начале 1980-х годов советские ученые совместно с французами начали разработку миссии «Венера-84», построенной вокруг большого воздушного шара. Проект аппарата получил именование ПАС (плавающая аэростатическая станция), но между собой ученые называли его «Монгольфьер на Венеру».
Приблизительная схема спуска и работы аэростатов «Вега»
NASA«Аэростат должен был летать (плавать) на высоте облаков, 50-55 километров. В какой-то степени этот аппарат похож на неуправляемый дирижабль, но с учетом венерианских условий — более сложен», — рассказывал ранее «Газете.Ru» покойный академик Михаил Маров, научный руководитель советских венерианских миссий.
По проекту, ПАС имела общую массу 220 кг и состояла из тефлонового баллона диаметром 10 метров (в надутом виде) и подвешенной к нему гондолы с научным оборудованием общей массой 50 кг. Это очень много. Для сравнения, на марсоходе Curiosity, имеющим размеры и массу автомобиля, размещено 80 кг научных приборов, в связи с чем его проект обоснованно именуется «Марсианская научная лаборатория».
В отличие от посадочных миссий, «Монгольфьер» плавал в зоне умеренной температуры, и потому был бы ограничен в сроках работы лишь зарядом аккумуляторов. Его должно было хватить на время до пяти земных суток. Связь с «Монгольфьером» поддерживалась через орбитальный ретранслятор, он же играл ключевую роль в измерении скорости дрейфа аппарата. Это решало важнейшую задачу — понять, как на деле устроена атмосферная циркуляция Венеры.
Проект был международным. СССР должен был предоставить сам космический аппарат для перелета, систему спуска и торможения, а также средство развертывания аэростата. Французский Центр космических исследований в Тулузе должен был разработать и построить сам аэростат вместе с гондолой.
Запуск миссии был запланирован на 1984 год и официально приурочен к 200-летию изобретения братьями Монгольфье воздушного шара. Этим планам не суждено было сбыться.
Шарик сдулся
В конце 1970-х годов мировое научное сообщество обсуждало скорое прибытие во внутреннюю Солнечную систему кометы Галлея — самой яркой кометы из всех короткопериодических и единственная, видимая невооруженным глазом. Впервые в космическую эпоху она прибыла в район Земли и Венеры в 1986 году, а следующего момента пришлось бы ждать больше полувека.
Ученые давно мечтали получить изображение кометного ядра, и лучшего шанса, чем прибытие кометы Галлея, не было. Французы разработали для изучения химического состава ядра специальный спектрометр, но для его работы нужно было максимально приблизиться к объекту, хотя бы на миллион километров. Поэтому Франция договорилась с США, что спектрометр установят на американский космический аппарат. В 1979 году, однако, американцы из проекта вышли. Тогда Советский Союз предложил французам установить их прибор на «Венеру-84». Минимальное расстояние между кометой и Венерой было не менее 40 млн км, но это все равно неизмеримо ближе, чем до Земли. Пока эту идею прорабатывали, выяснилось, что в программу миссии можно внести изменения, сделать у Венеры гравитационный маневр и организовать встречу с кометой.
Такая возможность заинтриговала академика Роальда Сагдеева, бывшего в ту пору директором Института космический исследований. Сагдеев всю жизнь специализировался на физике плазмы, и плазма кометного хвоста представляла для него исключительный интерес. Поэтому он предложил отменить «Венеру-84» и запустить вместо нее миссию «Вега» (Венера-Галлей). Этот аппарат дал бы возможность исследовать Венеру с пролетной траектории во время гравитационного маневра и дальше бы направился к комете.
Решение было спорным. Например, ученые Института геохимии в Венере были заинтересованы больше, чем в комете. Тогда, в качестве компромисса, в состав «Веги» предложили включить маленький посадочный аппарат и аэростат со скромной полезной нагрузкой, который бы можно было сбросить на пролете.
Компромисс привел к тому, что гигантский десятиметровый монгольфьер «сдулся» до трехметрового шарика, а гондола с научными приборами была урезана до 5 кг. Такой маленький аппарат, по оценке Марова, больше не представлял большого научного интереса, и главной целью миссии теперь считалась комета. Поэтому французские разработчики «Монгольфера» в бешенстве вышли из проекта и поначалу отказались от дальнейшего сотрудничества.
«Воздушный шарик» СССР теперь предстояло делать в одиночку, хотя Сагдеев позже уговорил французов предоставить для советского аппарата часть компонентов научных приборов, которые разрабатывались для «Венеры-84». Зато к проекту удалось привлечь больше международных участников, в том числе США. Американцы предложили свои радиотелескопы для измерения скорости аэростата в атмосфере, а Чикагский университет предоставил прибор для исследования частиц пыли. Это вызвало вопросы у американских военных, которые, на пару с ЦРУ, в те годы любой ценой пытались предотвратить утечку технологий в СССР. Американскому научному руководителю пришлось бдительных военных обманывать, говоря, что все детали для прибора он купил в ближайшем радиомагазине.
Отмена «Венеры-84» стала трагедией для Марова, который много лет исследовал эту планету.
«Я считаю, что во многом вина за отмену лежит на моем хорошем друге Жане Бламоне — руководителе проекта с французской стороны. Он дрогнул и, совершенно зря, дал себя уговорить отказаться от «Монгольфьера». Годы работы впустую, хотя пропало не все. Ряд нефелометрических приборов для изучения облаков Венеры я потом использовал на посадочных «Венера-9» и «Венера-10».
Комета вместо Венеры
«Вега-1» стартовала 15 декабря 1986 года, а практически идентичная «Вега-2» — 21 декабря. Через полгода аппараты достигли Венеры, сбросили посадочные аппараты и аэростатные зонды. Несмотря на «усыхание» в размерах, на них все равно поместился комплекс приборов для метеорологических исследований и нефелометр (прибор для химического анализа рассеянных частиц). Что более важно, зонды позволили исследовать потоки ветра за счет измерения их скорости с Земли.
Снимок ядра кометы Галлея, полученный АМС «Вега-2» 9 марта 1986 года
Но главным достижением аппаратов «Вега» стало сближение с кометой Галлея и исследования ее ядра. Оказалось, что это объект размерами 8х8х16 км, с которого непрерывно испаряется лед со скоростью 40 тонн в секунду. Так же удалось получить первое в истории его изображение. Минимальное сближение в марте 1986 года составило примерно 8 тыс. км. Это произошло примерно одновременно с посещением кометы европейским аппаратом «Джотто».
Следующий шанс для изучения кометы Галлея появится в 2061 году, а вот запуски к Венере можно делать регулярно. Так, в начале 2030-х годов NASA запустит к ней аппарат DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging — глубокое атмосферное венерианское изучение благородных газов). Его диаметр будет всего метр, но благодаря миниатюризации научных приборов и ускорению их работы он впервые сделает фотографии поверхности планеты в полете во время спуска на парашюте, что позволит построить их 3D-модели. Примерно в тот же срок может быть запущена российская «Венера-Д», но ее судьба неясна из-за нехватки финансирования.