История освоения космоса. 1984 год - запуск межпланетной станции «Вега-1»
Этот проект оказался посвящен исследованиям сразу двух космических объектов - планеты Венера и кометы Галлея.
15 и 21 декабря 1984 года, с космодрома БАЙКОНУР были запущены автоматические межпланетные станции (АМС) «Вега-1» и «Вега-2». Они были выведены на траекторию полета к Венере четырехступенчатой ракетой-носителем «Протон-К».
АМС «Вега-1» и «Вега-2» состояли из двух частей — пролётного аппарата массой 3170 кг и спускаемого аппарата массой 1750 кг. Полезной нагрузкой спускаемого аппарата были посадочный аппарат массой 680 кг и плавающая аэростатная станция (ПАС), масса которой вместе с системой наполнения гелием была не более 110 кг. Последняя стала важным элементом проекта. По достижении планеты ПАС должна была отделиться от спускаемого аппарата и подняться в атмосферу Венеры. Дрейф ПАС должен был проходить в течение 2-5 суток на высоте 53-55 км, в облачном слое планеты. Пролетные аппараты, после выполнения целевой задачи (сброса спускаемых аппаратов), далее перенаправлялись к комете Галлея.
Дорога к Венере была уже хорошо освоена многими советскими межпланетными станциями, начиная с «Венеры-2» и кончая «Венерой-16». Поэтому и полет обеих станций «Вега» проходил практически без осложнений. На трассе перелета проводились научные исследования, включающие в себя изучение межпланетных магнитных полей, солнечных и космических лучей, рентгеновского излучения в космосе, распределение компонентов нейтрального газа, а также регистрацию пылевых частиц. Продолжительность перелета от Земли к Венере составила для станции «Вега-1» 178 суток, а для «Веги-2» - 176 суток.
За двое суток до подлета от автоматической станции «Вега-1» был отделен спускаемый модуль, при этом сам космический (пролетный) аппарат ушел на пролетную траекторию. Эта коррекция являлась неотъемлемой частью гравитационного маневра, необходимого для последующего полета к комете Галлея.
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).
Посадочный аппарат совершал спуск на парашюте и одновременно передавал научную информацию на космический аппарат «Вега-1» с последующей ретрансляцией информации на Землю. Через 10 минут после входа в атмосферу на высоте 46 км произошел сброс тормозного парашюта, после чего спуск проходил уже на аэродинамическом тормозном щитке. На высоте 17 км атмосфера Венеры преподнесла сюрприз: сработал сигнализатор посадки. Возможно, виной всему стала сильная турбулентность атмосферы на высотах 10-20 км. Последующие расчеты показали, что причиной преждевременного срабатывания сигнализатора посадки мог послужить внезапный вихревой поток скоростью более 30 м/с. Но главное, по этому сигнализатору запустилась циклограмма работы приборов на поверхности планеты, в том числе грунтозаборного устройства (ГЗУ). Получилось, что бур сверлил воздух, а не грунт Венеры.
После 63 минут спуска посадочный аппарат опустился на поверхность планеты в низменную часть равнины Русалки северного полушария. Хотя от ГЗУ пользы уже не было никакой, другие научные приборы передали ценную информацию. Продолжительность приема информации со спускаемого аппарата после посадки составила 20 минут. Однако не посадочный аппарат привлекал всеобщее внимание. Ученые ждали появления сигнала с плавающей аэростатной станции. 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 Институтом космических исследований АН СССР, и международная, координируемая CNES (Франция).
В течение 46 часов радиотелескопы всего мира вели прием сигнала от аэростатного зонда в атмосфере Венеры. За это время ПАС под действием ветра преодолела вдоль экватора расстояние 11500 км со средней скоростью 69 м/с, измеряя вдоль трассы полета температуру, давление, вертикальные порывы ветра и среднюю освещенность. Полет ПАС начался из района середины ночи, а закончил свою работу на дневной стороне. Только завершилась работа с первой плавающей аэростатной станции, а к Венере уже подлетала следующая АМС - «Вега-2». 13 июня 1985 года произошло разделение её спускаемого и пролетного аппаратов, с уводом последнего с помощью собственной двигательной установки на пролетную траекторию.
15 июня 1985 года, как под копирку, прошли операции по входу спускаемого аппарата в атмосферу Венеры и приему информации с него, вплоть до посадки, отделения плавающей аэростатной станции и выхода ее на высоту дрейфа. Единственным отличием стало своевременное срабатывание сигнализатора посадки 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 спускаемого модуля «Вега-1».
Вторая ПАС также дрейфовала на высоте 54 км и за 46 часов преодолела путь в 11 тыс. км. Подводя промежуточный итог результатам полета советских межпланетных станций «Вега-1» и «Вега-2», можно сказать, что удалось сделать качественно новый шаг в освоении Венеры. С помощью малых аэростатных зондов, разработанных и изготовленных в НПО им. С.А. Лавочкина, была изучена циркуляция атмосферы планеты на высоте 54-55 км, где давление составляет 0,5 атмосферы, а температура +40°С. Эта высота соответствует наиболее плотной части облачного слоя Венеры, в которой, как предполагалось, более отчетливо должно проявиться действие механизмов, поддерживающих быстрое вращение атмосферы с востока на запад вокруг планеты - так называемую суперротацию атмосферы.
Вскоре после пролета Венеры автоматическими станциями «Вега-1» и «Вега-2» и окончания работы ПАС 25 и 29 июня 1985 года соответственно были проведены коррекции траектории космических (пролетных) аппаратов, с помощью которых они были направлены к комете Галлея. Обычно межпланетные станции, доставлявшие спускаемые аппараты в атмосферу Венеры, продолжали полет по гелиоцентрической орбите, выполняя факультативную научную программу. На сей раз требовалось обеспечить свидание с кометой Галлея в заданное время в условленном месте. Поэтому, начиная с момента обнаружения кометы наземными телескопами, проводились ее наблюдения обсерваториями и астрономами всего мира. Кроме того, регулярно проводились интерферометрические измерения не только для определения траектории самих аппаратов, но и для прокладки курса европейской межпланетной станции «Джотто», у которой свидание с кометой должно было состояться на 8 суток позже, в рамках проекта «Лоцман».
По мере приближения к цели уточнялось взаимное положение аппаратов и кометы. 10 февраля 1986 года была проведена коррекция траектории станции «Вега-1». Что касается «Веги-2», то отклонение от заданной траектории оказалось в пределах допустимого, и от последней коррекции решили отказаться. После проведения коррекции 12 февраля на «Веге-1» и 15 февраля на «Веге-2» соответственно были раскрыты и выведены из транспортного положения автоматические стабилизированные платформы (АСП-Г) аппаратов, и прошли калибровки телевизионной системы и АСП-Г по Юпитеру. В оставшиеся до встречи с кометой дни проверялось функционирование АСП-Г и всей научной аппаратуры.
4 марта 1986 года, когда расстояние от станции «Вега-1» до кометы Галлея составило 14 млн. км, состоялся первый «кометный» сеанс. После наведения платформы на ядро кометы была проведена её съемка узкоугольной камерой. При следующем включении 5 марта расстояние до ядра кометы составило уже 7 млн. км. Кульминация экспедиции наступила 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 съемка в режиме слежения по информации с телевизионной системы, а также изучение ядра кометы и газопылевой оболочки, окружающей ее, с помощью всего комплекса научной аппаратуры. Информация передавалась на Землю в режиме реального времени со скоростью 65 кбод. 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 и 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 сильному воздействию кометных частиц при скорости столкновения 78 км/сек. 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. В принципе, планировалось провести два сеанса изучения кометы станцией «Вега-1» на отлете, но последний из них проводить не стали, чтобы не мешать второму аппарату.
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. Ситуацию спасло автоматическое включение резервного контура управления АСП-Г. В результате программу исследования кометы Галлея удалось выполнить полностью. Общая продолжительность пролетного сеанса «Веги-2» составила 5 часов 30 минут.
Хотя падение мощности солнечных батарей после встречи с кометой составила те же 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 на столь близком расстоянии от кометы. Впервые удалось посмотреть с близкого расстояния на одно из самых загадочных тел в Солнечной системе. Впрочем, не только этим исчерпывался вклад станций «Вега-1» и «Вега-2» в международную программу изучения кометы Галлея.
Во время полета станций, вплоть до их максимального сближения с кометой, в рамках проекта «Лоцман» проводились интерферометрические измерения. Это позволило провести западноевропейскую межпланетную станцию «Джотто» на расстоянии 605 км от ядра кометы. Правда, уже на расстоянии 1200 км в результате соударения с осколком кометы на станции вышла из строя телекамера, а сама станция потеряла ориентацию. Тем не менее, западноевропейским ученым удалось получить уникальную научную информацию.
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.
Блестящие результаты изучения кометы Галлея автоматическими межпланетными станциями «Вега-1», «Вега-2», «Джотто», «Сусей» и «Сакигакэ» вызвало широкий международный общественный резонанс. В Падуе (Италия) прошла международная конференция, посвященная результатам проекта.
Хотя с пролетом кометы Галлея программа полета автоматических станций «Вега-1» и «Вега-2» была завершена, они 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 дольше. Последний сеанс, в котором на борт проходили команды, был проведен 24 марта 1987 года.
Информация