Изучение Венеры

Изучение Венеры

Венера - вторая от Солнца и ближайшая к Земле планета Солнечной системы. Она видна на небе или после захода Солнца (вечерняя звезда), или незадолго до его восхода (утренняя звезда). Венера - самое яркое светило на небе после Солнца и Луны.

Венера известна людям с глубокой древности. Галилей уже в 1610 г. делал первые телескопические наблюдения небесных светил и наблюдал смену фаз у Венеры, т.е. изменение ее видимой формы от диска до узкого серпа. М.В. Ломоносов в 1761 г. открыл существование атмосферы Венеры при наблюдениях прохождения ее по диску Солнца. Сложности изучения Венеры состоят в том, что поверхность Венеры постоянно скрыта плотной атмосферой и облачным слоем, окутывающим планету, состоящим из капель серной кислоты и вращающимся гораздо быстрее, чем сама планета. Поэтому параметры вращения Венеры были определены только в 30-х годах нашего столетия в результате развития радиолокационных наблюдений. У Венеры есть одна особенность: она вращается в обратную сторону по сравнению с Землей и другими планетами. Один оборот вокруг оси занимает 243,02 земных суток. Комбинация этих движений даёт величину солнечных суток на планете 116,8 земных суток. Интересно, что один оборот вокруг своей оси по отношению к Земле Венера совершает за 146 суток, а синодический период составляет 584 суток, то есть ровно вчетверо дольше. В результате в каждом нижнем соединении Венера обращена к Земле одной и той же стороной. Пока неизвестно, является ли это совпадением или же здесь действует гравитационное притяжение Земли и Венеры.

Венера и Луна

В ХХ в. с помощью спектральных исследований в атмосфере Венеры найден углекислый газ, который оказался основным газом ее атмосферы (96%). Углекислый пар и водяной пар создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, приводящий к сильному разогреванию поверхности планеты. Температура ее поверхности около 5000С.

Исследования Венеры с помощью автоматических межпланетных станций

В связи с тем, что Венеру сложно изучать с Земли, Венера довольно интенсивно исследовалась с помощью космических аппаратов.

Первым космическим аппаратом была советская «Венера-1», это был первый пролёт мимо Венеры, но из-за потери связи научная программа не выполнена. Затем к планете направлялись советские аппараты серии «Венера», «Вега», американские «Маринер», «Пионер-Венера-1», «Пионер-Венера-2», «Магеллан», европейский «Венера-экспресс», японский «Акацуки».

«Маринер-2» 

Изучение Венеры

Американская автоматическая межпланетная станция, запущенная 27 августа 1962 г. с целью изучения Венеры.

Аппарат имел массу 203 кг и был оборудован научными приборами для измерения магнитного поля, инфракрасного и микроволнового излучения, детектирования частиц высоких энергий, метеоритной пыли. Фотокамеры станция не имела.

В декабре 1962 года аппарат прошёл на расстоянии 34,7 тыс. км от Венеры. «Маринер-2» передал данные, подтверждающие теорию об экстремально горячей атмосфере планеты, обнаружил отсутствие у Венеры магнитного поля (в пределах чувствительности аппарата), измерил скорость вращения планеты вокруг своей оси. «Маринер-2» также проводил непосредственные измерения параметров солнечного ветра, а также измерил количество космической пыли, оказавшееся меньше ожидавшегося. В начале января 1963 года связь со станцией прекратилась.

«Пионер-Венера-1»

Изучение Венеры

«Пионер-Венера-1» — космический аппарат НАСА, запущенный 20 мая 1978 г. с целью изучения Венеры. Он проработал до августа 1992 г. и осуществлял в том числе радиолокационное картографирование планеты. «Пионер-Венера-1» подтвердил (в пределах чувствительности своих приборов), что Венера не имеет магнитного поля. По данным аппарата была построена модель ионосферы планеты, определён её состав и характер взаимодействия с солнечным ветром.

Аппарат предоставил новые данные по динамике облачного покрова планеты. Кроме того, были обнаружены частые грозовые разряды, сконцентрированные в ограниченных областях.

Радиолокационное картографирование поверхности показало различные типы рельефа. Многие районы получили новые названия. Была картографирована почти вся поверхность планеты.

«Пионер-Венера-2»

Изучение Венеры

Автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 8 августа 1978 г. с целью изучения Венеры. Станция несла четыре спускаемых аппарата, которые успешно выполнили свою миссию. По данным аппаратов был определён состав атмосферы Венеры. Оказалось, что концентрация аргона-36 и аргона-38 в венерианской атмосфере в 50-500 раз превышает концентрацию этих газов в атмосфере Земли (по концентрации инертных газов можно судить об эволюции планеты и вулканической активности). Важными открытиями стали обнаружение ниже облачных слоёв водяных паров и высокая (по сравнению с ожидавшейся) концентрации молекулярного кислорода. Это говорило в пользу большего количества воды в геологическом прошлом планеты.

В облачном покрове Венеры, по данным аппаратов, были обнаружены три хорошо различимых слоя. Верхний слой (высота 65-70 км), содержит капли концентрированной серной кислоты. Средний слой кроме серной кислоты содержит большое число жидких и твёрдых частиц серы. Нижний слой (высота около 50 км) содержит более крупные частицы серы. Было определено, что на уровне ниже 30 км атмосфера относительно прозрачна.

Измерения температур на разных высотах подтвердили гипотезу о парниковом эффекте. Верхняя атмосфера Венеры оказалась холоднее, чем предполагали ранее: на высоте 100 км — минус 93 °C, на верхней границе облаков — минус 40-60 °C.

«Магеллан» 

Межпланетная станция НАСА, впервые осуществившая подробное и полномасштабное радиолокационное картографирование Венеры и продолжившая исследование начатое аппаратами «Венера» за 6 лет до этого. Аппарат проработал почти 4 года. С сентября 1992 года по май 1993 года «Магеллан» исследовал гравитационное поле Венеры. Была составлена «гравитационная карта» для 95 % поверхности планеты. В октябре 1994 г. контакт с аппаратом, приближавшемся к Венере по спирали, был потерян.

«Венера-8»

Изучение Венеры

«Венера-8» впервые совершила мягкую посадку на поверхность Венеры. АМС была запущена с космодрома Байконур 27 марта 1972 г. 22 июля 1972 г., через 117 суток после старта, станция «Венера-8» достигла окрестностей планеты Венера. Спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Венеры. Спуск на парашюте продолжался 55 минут. Посадка состоялась на освещённой стороне на расстоянии 500 км от утреннего терминатора. Телеметрическая информация передавалась в течение всего спуска и в течение 50 минут после посадки. Были получены следующие параметры окружающей среды на поверхности планеты Венера: температура — 470±8 °C, давление — 90±1,5 атмосферы. Эти значения подтвердили данные, полученные предыдущей станцией — «Венера-7». Освещённость на поверхности при угле Солнца 5,5° составляет 350±150 люкс, что примерно соответствует освещенности на Земле в пасмурный день. Измерения освещённости показали, что нижний слой облаков находится достаточно высоко над поверхностью, и атмосфера достаточно прозрачна ниже облаков, так что на поверхности Венеры возможна фотосъёмка.

Во время спуска на высотах 33 и 46 км, с помощью прибора ИАВ-72, были проведены измерения содержания аммиака в атмосфере Венеры. Результаты измерения плотности грунта: в районе места посадки поверхностный слой планеты является достаточно рыхлым, с плотностью грунта 1,4 г/см3. По содержанию радиоактивных элементов и по их соотношению венерианский грунт напоминает земные гранитные породы.

В 1975 г. космические аппараты «Венера-9» и «Венера-10» передали на Землю первые фотографии поверхности Венеры; в 1982 г. «Венера-13» и «Венера-14» передали с поверхности Венеры цветные изображения. Но условия на поверхности Венеры таковы, что ни один из космических аппаратов не проработал на планете более двух часов. 

Итак, что стало известно благодаря АМС?

Венера - таинственная планета, всегда скрытая от нас желто-сернистыми облаками, приоткрыла, наконец, покров над своими тайнами благодаря исследованиям с помощью космических аппаратов. Известно, что:

•Венера подобна Земле по массе, плотности и ускорению свободного падения на планете, но вращается в обратную сторону по сравнению с Землей и другими планетами. Смена дня и ночи на Венере происходит за 117 суток, поэтому день и ночь продолжаются по 58,5 сут.

•Венера скрыта плотной атмосферой и облачным слоем, окутывающим планету, состоящим из капель серной кислоты и углекислого газа и вращающимся гораздо быстрее, чем сама планета.

•Углекислый газ - основной газ ее атмосферы (96,5 %), в состав которой входит также около 3 % азота и небольшие количества инертных газов, кислорода, окиси углерода, хлороводорода и фтороводорода. Кроме того, в ее атмосфере содержится около 0,1 % водяного пара.

•Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты (на уровне, соответствующем радиусу 6052 км) 735 К, давление 90 атм., плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.

•В атмосфере бушуют штормы со скоростью ветра, возрастающей от 0,5 м/сек у поверхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. Молнии с силой, в 25 раз превосходящей земные, пронизывают плотную атмосферу планеты. Высокая грозовая активность предположительно объясняется наличием действующих вулканов на поверхности Венеры.

•В целом поверхность Венеры - это горячая сухая каменистая пустыня с поверхностными породами, занимающими промежуточное положение между базальтами и гранитами и с температурой поверхности около 500 К. Однако, на Венере обнаружены и кратеры, гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты, детали рельефа и пыль.

Ясно, что загадочная Венера не приспособлена для жизни людей. Венера ближе к Солнцу и, следовательно, моложе нашей планеты. Процессы, проходящие в ее недрах, когда - то проходили и на нашей Земле. Венера - это прошлое нашей родной планеты. Познав прошлое, люди смогут предсказать будущее.

Венера хороша видна в ночном небе в виде яркой точки

Что дальше?

Роскосмос планирует отправку станции «Венера-Д» со спутником планеты и более живучим зондом, который должен проработать на поверхности планеты не менее месяца. «Вене́ра-Д» — российская автоматическая межпланетная станция для изучения Венеры, которая планируется к запуску не ранее 2024 г. В задачи ее будут входить: исследование состава атмосферы, поверхности Венеры и выяснение причин исчезновения воды с этой планеты. В состав корабля входит орбитальный блок, спускаемый аппарат и как минимум два аэростатных зонда. С орбитального блока, который будет работать на орбите Венеры длительное время, будут спущены два аэростатных зонда. Один из них будет находиться на высоте 55—60 км от поверхности планеты, второй — под облаками, на высоте 45—50 км. Срок работы аэростатных зондов — более восьми суток. Долгоживущий спускаемый аппарат должен проработать на поверхности планеты не менее нескольких дней. За это время аппарат должен передать на Землю всю необходимую информацию. В случае, если для миссии «Венера-Д» будет предоставлена средняя ракета «Зенит», то к уже запланированной аппаратуре может быть добавлен итальянский радар. Если же будет использована ракета-носитель тяжелого класса «Протон-М», то в состав экспедиции будет включён дрейфующий зонд (ветролёт), который в течение одного месяца будет функционировать на высоте 45—50 км.

Планируется также запуск комплекса «Венера-Глоб» из орбитального спутника и нескольких спускаемых модулей. «Венера-Глоб» — российский проект межпланетной станции для исследования Венеры. Цель этого проекта — подробное изучение атмосферы и поверхности Венеры с помощью орбитального аппарата, посадочных и атмосферных модулей. Запуск планируется осуществить в 2020 г.