40 лет со дня мягкой посадки АМС «Венера-13» и «Венера-14»

40 лет назад, 1 и 5 марта 1982 года, автоматические межпланетные станции (АМС) «Венера-13» и «Венера-14» произвели мягкую посадку на поверхность Венеры в разных районах планеты и предоставили новые, ранее недоступные данные. Станции были разработаны в НПО Лавочкина.

 Каждая космическая экспедиция на Венеру – это всегда новый этап исследований: ставятся новые эксперименты и совершенствуются проводившиеся ранее. Советскими учёными была создана целая серия аппаратов «Венера», которые открыли один из наиболее интересных миров в нашей Солнечной системе.

30 октября 1981 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон» стартовала АМС «Венера-13». Отделение спускаемого аппарата от орбитального блока производилось за двое суток до подлёта к планете. 1 марта посадочный аппарат вошёл в атмосферу. Парашют раскрылся на высоте 62 км. Плавно опускаясь на парашюте в плотной атмосфере планеты, аппарат проводил научные измерения и передавал информацию на Землю. После прохождения облачного слоя, на высоте 47 км, парашют был отстрелен, и дальнейший спуск аппарата в течение часа осуществлялся с помощью жёсткого тормозного щитка. Посадочный аппарат совершил посадку на скорости 7,5 м/с, один раз подпрыгнул и пришёл в состояние покоя в точке с координатами 7,55° ю. ш. и 303,69° в. д.

Через пять дней, 4 ноября, к планете устремилась станция-близнец «Венера-14», посадочный аппарат которой таким же образом вошёл в атмосферу 5 марта. Он на той же скорости коснулся поверхности в точке с координатами 13,055° ю. ш. и 310,19° в. д., что на 1000 км юго-западнее от места посадки «Венеры-13». Таким образом, межпланетные станции достигли Венеры на 122 и 121 сутки полёта соответственно.

Многие из приборов, установленных на станциях, ранее уже применялись, но едкая атмосфера Венеры и жуткие условия на её поверхности требовали новаторских решений. Основные изменения коснулись посадочных аппаратов: на периферии кольца амортизатора была установлена «зубчатая корона», которая повысила устойчивость космических аппаратов и уменьшила жесткость посадки в ходе аэродинамического спуска. Такое решение также позволило разместить оборудование, которое повысило научную информативность эксперимента.

 Цветные панорамы поверхности Венеры

Спустя четыре минуты после посадки аппараты отправили на Землю первые в истории цветные панорамные изображения поверхности Венеры.

 АМС «Венера-13» и АМС «Венера-14» были оснащены более совершенными камерами со светофильтрами. Они устанавливались внутри герметичного и теплоизолированного отсека, а съёмка производилась через цилиндрический иллюминатор с помощью перископической системы.

На обоих аппаратах было установлено по два панорамных телефотометра – фронтальный и задний. Они были наклонены к вертикальной оси аппаратов на 50°, благодаря чему Земля увидела полный круговой обзор места посадки. Углы обзора 180° по горизонтали и 37° по вертикали позволили рассмотреть в центральной части панорамы поверхность, прилегающую к аппарату, оценить микроструктуру грунта и характер его взаимодействия с конструкцией посадочного устройства.

Съёмка производилась поочерёдно с помощью четырёх светофильтров: сначала нейтрального (камера сканировала полные 180°), а затем красного, зелёного и синего (камера сканировала областями по 60°). В связи с этим процесс съёмки занимал около часа. В итоге за время работы камеры передали 33 панорамы или их фрагмента. При сравнении полученных панорам были обнаружены определённые динамические явления: сдувание слоя грунта, попавшего на посадочную платформу, изменение цветовых оттенков и колебания средней освещённости.

 Исследования грунта Венеры

Ещё одним новым шагом в исследовании Венеры стал анализ химического состава её грунта, для которого впервые в мировой космонавтике использовался рентгеновский флуоресцентный спектрометр.

«Венера-13» и «Венера-14» впервые провели бурение венерианского грунта. Для этого необходимо было сконструировать такой бурильный агрегат, который мог работать как на скальном, так и на рыхлом грунте, в любом положении и при температуре 500 °С. Эта сложная задача была решена: уже через 32 секунды после завершения спуска электродвигатель буровой установки включился автоматически. Бурение продолжалось две минуты, инструмент углубился на 30 мм и заполнился венерианской породой. Самое сложное было доставить грунт к прибору. Из-за высоких температур и давления на Венере был применён «принцип пылесоса»: проба грунта засасывалась внутрь приёмной камеры, затем оригинальная система шлюзов избавляла от высокого давления, и грунт приходил к конечному пункту «конвейера» почти вакуумированным. В результате «Венерой-13» был взят образец объёмом 2 см³, а «Венерой-14» – 1 см³.

Спускаемые аппараты проводили эксперименты в различных геологических районах планеты. Место посадки «Венеры-13» представляло собой холмистую возвышенность. Вещество этого района по составу было ближе лейцитовым щёлочным базальтам – подобные породы были древними и иногда встречались на Земле на океанических островах и в рифовых зонах Мирового океана. «Венера-14» совершила посадку на гладкой низменности. Породы здесь оказались гораздо моложе и очень схожи по составу с базальтами, залегающими в земной коре.

Интерес также вызывали и эксперименты по изучению химического и изотопного состава атмосферы и облаков. Впервые прямыми измерениями было выявлено, что сера является основным элементом, определяющим состав облачного слоя на планете.

 «Венера-13» и «Венера-14» стали первыми межпланетными станциями, оснащёнными микрофонами, которые зарегистрировали скорость ветра на поверхности, а также аэродинамический шум во время спуска, звуки посадки, звук отделения крышек объективов, шум бура и другие звуки, сопровождающие работу посадочного аппарата.

 АМС «Венера-13» и АМС «Венера-14» стали серьёзным успехом советской науки. Их научные эксперименты намного превзошли все предыдущие экспедиции на эту планету. При испытаниях было предусмотрено всё: перепады температур, большие перегрузки, вакуум, невесомость, вибрация, необычайный жар вокруг и давление, в сто раз превышающее земное. Благодаря этому «Венера-13» проработала на поверхности планеты 127 минут, «Венера-14» – 57 минут, что оказалось вчетверо и вдвое больше запланированных сроков соответственно. Таким образом, программы полётов «Венеры-13» и «Венеры-14» были реализованы успешно и в полном объёме.