Венера – древнейшая из богинь римского пантеона. В её образе воплотилась идея жизни, первопричины всего живущего. Это богиня любви, красоты и процветания – прекрасная, нежная, удивительная.
Такой же представляли себе люди и самую яркую на небосводе планету. Она первой появляется после заката и последней исчезает перед рассветом. Романтики древности называли её утренней или вечерней звездой. Неслучайно именно она, единственная из всех планет Солнечной системы, получила женское имя. И имя это – Венера.
Вплоть до середины XX в. учёные придерживались гипотезы о тёплых венерианских морях, где полным-полно не только водных растений, но и животных. Мечталось им о синих лиственных лесах под золотыми солнечными лучами. В общем, до начала космических исследований на Венере учёные надеялись найти там природные условия, очень близкие к земным или к тем, которые Земля проходила в процессе своей эволюции.
Для этого есть несомненные основания. Обе планеты близки по размеру. Диаметр Венеры 12,103.6 км, это 95 % диаметра нашей планеты (12,756.2 км). Объём – 85,7 % объёма и 90 % площади поверхности Земли. Масса – 81,5 %, и даже сила тяжести на Венере составляет 90 % от той, что люди испытывают на Земле. Состав планет тоже схож. Обе имеют металлические ядра, окружённые мантией и покрытые тонкой корой.
Но отличий между ними всё же больше. Ещё в 1761 г. Михаил Ломоносов говорил о «знатной воздушной атмосфере», преломляющей солнечные лучи. По этой причине телескопические наблюдения не давали чёткой картинки поверхности Венеры. Попытки определить продолжительность суток на планете не увенчались успехом. А об изучении её поверхности не могло быть и речи.
Первые сведения о составе венерианского воздуха были получены ровно за четверть века до начала космической эры. В 1932 г. американские астрономы Уолтер Сидни Адамс и Теодор Данэм воспользовались для этой цели спектрографом, установленным на крупнейшем в мире 250-сантиметровом телескопе в обсерватории Маунт-Вильсон. Они убедительно доказали, что газовое окружение Венеры в основном состоит из двуокиси углерода. Степень нагрева верхнего слоя венерианских облаков впервые измерили ещё раньше, причём на этом же телескопе. Эдисон Петтит и Сет Николсон с помощью болометров выяснили, что его температура колеблется в диапазоне 33–38°C. Эти измерения оказались до удивления точными, и в дальнейшем их достоверность неоднократно подтверждалась.
В конце 50-х гг. прошлого века с помощью радиотелескопов астрономы измерили так называемую яркостную температуру Венеры. Она оказалась намного выше ожидаемой. И стало очевидным, что планета представляет из себя не сказочный сад, а, скорее, безжизненную пустыню. Хотя… жизнь всесильна и на Земле найдена в самых, казалось бы, непригодных для это самой жизни условиях.
При радиолокации с Земли удалось установить период и направление вращения Венеры. Оказалось, что она вращается в сторону, обратную своему движению вокруг Солнца, по часовой стрелке, то есть в направлении, противоположном вращению Земли и всех других планет, и к тому же очень медленно, делая один оборот за 243 земных суток. А исследуя интенсивность отраженного сигнала, удалось установить, что электрические свойства венерианской поверхности соответствуют свойствам широко распространённых на Земле скальных пород на силикатной основе.
Но, как любая женщина, планета Венера кокетничала с учёными: укуталась плотным облачным слоем, состоящим из сернистого газа и капель серной кислоты. Они отражают около 75 % падающего солнечного света и скрывают поверхность планеты, препятствуя наблюдению за ней.
Стало понятно, что возможности изучения Венеры с поверхности Земли исчерпаны. Новая информация об атмосфере, поверхности и внутреннем строении Венеры была получена уже с помощью космических аппаратов.
Ровно 60 лет назад, 12 февраля 1961 г., ещё до полёта в космос Юрия Гагарина, с космодрома Тюратама была запущена первая в мире автоматическая исследовательская станция «Венера-1». Она прошла в сотне тысяч километров от планеты-цели и превратилась в искусственный спутник Солнца.
Все последующие межпланетные станции системы «Венера» были предназначены для прохождения через плотную ядовитую атмосферу планеты и посадки на её сверхжаркую поверхность. Естественно, что аппараты не были долгожителями и передавали на Землю информацию всего по несколько минут.
С их помощью удалось установить, что венерианский воздух на 96,5 % состоит из углекислоты и на 3,5 % – из азота. Остальные компоненты – двуокись серы, аргон, пары воды, окись углерода, гелий – присутствуют лишь в небольших количествах. Тем не менее атмосферной серы вполне достаточно для формирования облаков, накрывающих планету.
Нижний слой венерианской атмосферы почти неподвижен, зато в тропосфере скорость ветра превышает 100 м/с. Эти бури сливаются в единый ураганный поток, который огибает планету за четверо земных суток. Он движется в сторону её вращения (с востока на запад) и переносит плотные тучи, которые циркулируют вокруг планеты с такой же скоростью (это явление называется суперротацией).
Учёные мечтали получить информацию о структуре поверхности Венеры, оценить её геологическую активность, увидеть характерные детали поверхности. С этой целью в 1983 г. к планете полетели космические аппараты «Венера-15» и «Венера-16».
Академик Р.З. Сагдеев был прав, утверждая: «Новый этап в исследовании Венеры начался с запуском советских станций «Венера-15» и «Венера-16»... Фактически в истории космических исследований только единичные эксперименты приводили к столь резкому количественному увеличению и качественному улучшению фундаментальных знаний о происхождении и эволюции планет Солнечной системы».
Аппараты должны были стать её искусственными спутниками и через установленные на них радиолокационные станции бокового обзора отправлять на Землю изображения поверхности. Радиовысотомер служил для измерения высот рельефа и локальных характеристик отражения. Величина местного радиуса планеты, зависящая от рельефа в данной точке, вычислялась как разность расстояния аппарата от центра планеты и измеренной высоты.
Антенна радиовысотомера направлена по вертикали и непосредственно измеряет высоту SO космического аппарата относительно среднего уровня поверхности в освещённом пятне 2 под ним. Антенна радиолокатора отклонена от вертикали и вбок от плоскости орбиты. Она периодически «освещает» участок поверхности 1 в пределах диаграммы направленности. Элементы его поверхности находятся на разных расстояниях от космического аппарата S и имеют относительно него неодинаковые радиальные скорости. Вследствие этого принятые сигналы по-разному и запаздывают, и меняют частоту вследствие эффекта Доплера. Например, точка A находится ближе к космическому аппарату, чем точка B, и отражённые ею сигналы приходят раньше. Одновременно точка C приближается к аппарату, и сигналы от неё имеют более высокую частоту, чем от точки D, которая удаляется. Различия в запаздывании отражённых сигналов и в доплеровском смещении их частоты используют для построения «кадра» радиолокационного изображения. Отдельные кадры, получаемые по мере движения космического аппарата, объединяют в сплошную полосу. 2 – след антенны радиовысотомера. Элемент разрешения выделен.
Началось радиолокационное картирование Северного полушария Венеры. Космический аппарат, ставший искусственным спутником планеты, двигался над её поверхностью, измеряя радиолучом профили высот и получая детальные изображения поверхности вдоль трассы полёта. Радиолокационная система аппарата состояла из передатчика, приёмника и регистрирующего устройства. Передатчик и приёмник поочерёдно подключались то к антенне радиолокатора, то к антенне радиовысотомера. Отражённые сигналы передавались на Землю для обработки.
Часть полосы изображения поверхности Венеры, полученного в первом сеансе съёмки 16 октября 1983 года аппаратом «Венера-15». По горизонтали отложена в градусах орбитальная долгота, отсчитанная от перицентра орбиты, по вертикали — орбитальная широта, отсчитанная от плоскости орбиты. Космический аппарат двигался слева направо, его трасса проходила выше полосы. Регулярные смещения полосы относительно плоскости орбиты связаны с изменением высоты аппарата, двигавшегося по сильно вытянутой эллиптической орбите, нерегулярные — вызваны местным рельефом.
На Земле для приёма и регистрации информации были оборудованы две крупнейшие в Советском Союзе радиоантенны. Одна, диаметром 70 метров, обеспечивала управление космическими аппаратами и приём информации в Центре дальней космической связи под Евпаторией. Другая, диаметром 64 метра, принимала информацию на полигоне Медвежьи Озёра под Москвой. Ежесуточно за время сеанса связи на магнитную ленту записывалось 100 мегабит радиолокационной информации со скоростью 100 килобит в секунду.
Съёмки Венеры длились с 11 ноября 1983 г. по 10 июля 1984 г. Это обуславливалось тем, что аппарат мог снимать, только проходя вблизи планеты. За 16 минут в день получалась полоса поверхности длиной около 7500 км. За 24 часа Венера поворачивалась вокруг своей оси на 1,5°, и при следующем прохождении снималась новая полоса, частично перекрывающая предыдущую. За восемь месяцев Венера сделала полный оборот вокруг своей оси и был получен материал для картографирования всего Северного полушария планеты от полюса до широты 30° площадью 115 миллионов квадратных километров, что составило 77 % площади земной суши, т.к. около четверти поверхности Венеры.
Полосы радиолокационных изображений перестраивали в венероцентрическую систему координат. При построении карт принимали во внимание высоту местного рельефа, измеренную радиовысотомером, учитывали поворот планеты за время радиолокационного сеанса и вносили поправки на возмущения параметров орбиты при работе двигателей системы ориентации. Всю снятую область перенесли на 27 карт.
В 1989 году Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР издало первый «Атлас поверхности Венеры».
Примечательно, что все географические структуры венерианской поверхности носят женские имена. Исключение составляют лишь горы Максвелла и высокогорные плато Альфа и Бета. Номенклатура утверждена на XIX Генеральной ассамблеей Международного астрономического союза, состоявшейся в ноябре 1985 г. в Дели, и включает в себя свыше 250 наименований. Имена героинь древних легенд и эпосов уютно соседствуют на карте планеты с именами реальных исторических личностей и наших современниц – плато Лакшми, равнина Снегурочки, кратеры Екатерина Дашкова, Анна Ахматова, Полина Осипенко, Эжени Коттон – и других.
Подробнее ознакомиться с этапами радиолокационного картографирования планеты и создания «Атласа поверхности Венеры» вы можете в читальном зале научно-технической библиотеки по адресу: Москва, ул. Онежская, д. 26, стр. 2
Напоминаем, что вход посетителей в Учреждение возможен только при условии использования средств индивидуальной защиты органов дыхания (маски) и средств индивидуальной защиты рук (перчаток).
Заказать пропуск для прохода в здание ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» можно по тел. +7 (495) 456-95-00
Е. Артамонова,
начальник отдела научно-технической информации
Управления научно-технической информации
и внешних коммуникаций
Использованная литература:
1. Путешествие на Венеру: Как исследовали самую яркую планету.- www. izverzhenie-vulkana.ru
2. Информация РИА Новости
3. Ржига О.Н. Как создавалась первая карта Венеры. - «НАУКА И ЖИЗНЬ» №11, 2008
4. Ржига О. Н. Новая эпоха в исследовании Венеры (Радиолокационная съемка с помощью космических аппаратов «Венера-15» и «Венера-16»). – М.: Знание, 1988