Проф. К. ОГОРОДНИКОВ

Планета Венера с давних пор привлекала к себе особое внимание человека. Еще в незапамятные времена люди заметили самую яркую после Солнца и Луны звезду, которая появлялась на небе то утром, перед восходом Солнца, то вечером, после его захода. В таких южных странах, как Египет или Месопотамия, где воздух особенно чист, Венера светится настолько ярко, что предметы отбрасывают от нее тени.

Прошло много веков, прежде чем было выяснено, благодаря научным открытиям великих астрономов Коперника и Галилея, что Венера — это тоже планета, которая, подобно нашей Земле, кружится вокруг Солнца. При этом из всех планет Венера самая близкая соседка Земли. Радиус круговой орбиты Венеры вокруг Солнца равняется 108,1 миллиона километров, в то время как у Земли радиус орбиты составляет 149,6 миллиона километров. Таким образом, при максимальном сближении, когда Венера и Земля находятся по одну сторону от Солнца, расстояние от Земли до Венеры может снижаться примерно до 40 с небольшим миллионов километров («нижнее соединение»), а в наиболее неблагоприятном случае, когда Земля и Венера располагаются по разные стороны от Солнца, Венера оказывается удаленной от Земли на 149,6+108,1=257,7 миллиона километров. Даже немного больше, если учесть, что орбиты Земли и Венеры («верхнее соединение») имеют не совсем круговую форму. Впрочем, в подобные моменты Венера вовсе не видна с Земли, так как для нас она тонет в ярком сиянии Солнца.

Для того чтобы Венеру можно было бы наблюдать с Земли, она должна на небе находиться несколько в стороне, как говорят астрономы — в элонгации от Солнца, и тогда ее расстояние от Земли должно быть непременно больше, чем минимально возможные 40 миллионов километров.

Интересно, что Венера, находящаяся в элонгации от Солнца, наблюдается с Земли в телескоп не в виде круглого диска, а в виде серпа, напоминающего в миниатюре привычный нам серп Луны. Это происходит потому, что Венера, как и Луна, светится лишь за счет отражения солнечного света, падающего на ее поверхность. Это свойство Венеры называют ее фазами, так же как и обычные фазы Луны.

В то время как Земля обходит свой путь вокруг Солнца за 365¼ дней, то есть за 1 год, «год» на Венере продолжается всего 225 дней, то есть около наших 7½ месяцев.

В смысле своего физического строения Венера больше всех других планет Солнечной системы похожа на Землю. Действительно, радиус Венеры всего на 1% меньше земного. Если бы модели Земли и Венеры поставили рядом, то было бы очень нелегко заметить различие в их размерах.

Сила тяжести на Венере тоже почти не отличается от земной.

Более двухсот лет назад наш великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов обнаружил на Венере очень густую атмосферу, такую же, если даже не более густую, чем та воздушная атмосфера, которая окружает шар земной. Современные исследования полностью подтверждают правильность этого открытия. Как показывают современные наблюдения астрономов, атмосфера на Венере значительно плотнее, чем на Земле. Кроме того, Венера всегда окружена густым слоем облаков, поэтому, несмотря «а то, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля, и получает от него примерно в два раза больше тепла, из-за облаков и плотной атмосферы до самой поверхности ее доходит почти столько же тепла, сколько и до поверхности Земли. Предполагалось, что на поверхности Венеры несколько теплее, чем на Земле, но, в общем, условия для развития жизни на ней в форме растений и животных рисовались как вполне подходящие.

Человек всегда мечтал о том, чтобы среди планет Солнечной системы Земля была бы не единственной носительницей жизни. И даже предполагали, что где-нибудь либо на Марсе, либо на Венере живут мыслящие существа, вроде людей. Какой замечательно интересной была бы встреча в будущем с другими обитателями! Как бы было интересно знать, похожи ли они на нас, «землян»!

Но проходили годы и десятилетия, а проникнуть взором за облачный покров, окутывающий Венеру, все не удавалось. Венера упорно продолжала хранить свою тайну.

Некоторые новые данные о Венере были получены за последние годы радиоастрономами. Но эти данные были слишком неопределенными. Получилось, что температура на Венере гораздо больше, чем на Земле. Однако при этом было неясно, к чему относится эта высокая температура: к самой поверхности планеты или к каким-то высоким слоям в ее атмосфере. Словом, споры об условиях для жизни, царящих на Венере, достигали за последние годы максимальной остроты. Можно оказать, что все сознательное человечество с большим нетерпением ожидало времени, когда искусственно управляемая ракета перелетит сотни миллионов километров и совершит мягкую посадку на поверхности Венеры и с помощью радиоволн расскажет нам о том, что происходит на Венере.

И этот день наступил! 18 октября 1967 года советская космическая станция «Венера-4», пролетев в межпланетном пространстве 350 000 000 километров, долетела до Венеры и совершила по команде советских ученых мягкую посадку на ее поверхности. «Умные» приборы по радио сообщили на Землю ряд важнейших данных о существующих на Венере условиях. Этот день навсегда войдет в историю человечества как одно из величайших достижений науки и техники нашей Родины.

Этому успеху предшествовала очень длительная подготовительная работа и настоящий планомерный «штурм» Венеры. Все его участники, начиная от тех мастеров, которые прилаживали к станции радиоантенну или регулировали установленные внутри специальные датчики, предназначенные для измерения и передачи по радио на Землю данных о температуре, давлении и химическом составе атмосферы Венеры, и кончая теоретиками, рассчитавшими траекторию полета ракеты, действовали с полным пониманием научной важности всего предприятия.

Штурм Венеры советскими учеными был начат еще в 1961 году, когда в сторону Венеры была запущена первая космическая станция «Венера-1». В ноябре 1965 года были запущены одна за другой две станции: «Венера-2» и «Венера-3». Из них только «Венера-3» совершила жесткую посадку на поверхность планеты и доставила туда специальный металлический вымпел с изображением герба Советского Союза. И вот, наконец, 12 июня 1967 года был дан старт четвертой из станций — «Венера-4», которой суждено было преодолеть все трудности и блестяще, без малейшей запинки, выполнить всю сложнейшую программу полета и посадки на Венере и передачи на Землю результатов исследований.

Уже сам полет к Венере и мягкая посадка на ее поверхность представляет собой чрезвычайно сложное дело. Вначале ракета, несущая в своей головной части станцию «Венера-4», была запущена на орбиту искусственного спутника Земли. Это был маневр № 1. Затем все ступени ракеты-носителя, кроме самой последней, были по команде с Земли отделены от станции. В конце первого же витка вокруг Земли двигатель последнего отсека ракеты-носителя разогнал станцию до второй космической скорости (примерно 11 км/сек), необходимой для полного отрыва от притяжения Земли. При этом требовалась величайшая точность не только направления полета, но и его скорости, ибо теперь «Венера-4» фактически превратилась из спутника Земли в самостоятельную планету, описывающую свою собственную орбиту в промежутке между орбитами Земли и Венеры. Если бы скорость была рассчитана хоть немного неточно, станция не «попала» бы в Венеру. Это был маневр № 2.

Есть контакт с Венерой.

После начала полета в течение первого месяца советские астрономы тщательно, день за днем, наблюдали за полетом станции. И вот результаты вычислений показали, что, двигаясь по новой орбите, «Венера-4» «промахнется» и пролетит мимо планеты на расстоянии около 160 000 километров. Это уже само по себе показывает исключительно высокий уровень техники, на котором был осуществлен маневр №2, — ведь запускать станцию весом свыше одной тонны (1106 килограммов), когда она носится где-то на невидимой высоте вокруг Земли со скоростью, в десять раз превышающей скорость самого быстрого, сверхзвукового самолета, и при этом промахнуться всего на 160 000 километров — это значит добиться очень высокой точности. При этом надо еще иметь в виду, что станция должна была лететь более четырех месяцев и преодолеть расстояние в 350 000 000 километров. Выходит, что такая ошибка составляет меньше ¹/₂₀ доли одного процента.

Но и эту ошибку, которая в сущности была неизбежной, необходимо было погасить. Для этой цели пришлось совершить маневр № 3. На цветной вклейке приведены все обстоятельства полета станции «Венера-4». В центре рисунка расположено Солнце, а вокруг него нанесены орбиты Венеры и Земли. В точке, где нанесена надпись «старт», находилась Земля в момент запуска —12 июня 1967 года. Положение Венеры в этот момент указано тоже. Прямая линия соединяет положение Земли и Венеры. В дальнейшем, с промежутком в один месяц, указаны положения на своих орбитах как Земли и Венеры, так и «Венеры-4». Маневр № 3 был осуществлен 29 июля 1967 года, то есть тогда, когда станция находилась в точке, на которую указывает длинная стрелка. К этому времени станция успела пролететь около 100 000 000 километров, и ей, следовательно, оставалось пролететь еще около 250 000 000 километров. Однако, как можно без труда убедиться из чертежа, в этот момент Земля находилась всего в 12 000 000 километрах от станции и поэтому ее команды звучали громче всего.

Так или иначе, но в результате маневра № 3 уже сама станция, без последнего отсека ракеты-носителя, который исчерпал свой запас горючего при маневре № 2 и потому стал больше не нужным, была нацелена на новую орбиту. Эта орбита немного отличалась от первой.

Теперь станция точно направлялась к Венере, причем с такой стороны, чтобы в этот момент Земля находилась в пределах прямой видимости и можно было бы передать на нее радиосигналы. Для этого на станции имелся особый, так сказать, «запасной», небольшой двигатель. Сама же станция теперь состояла всего из двух частей: 1) орбитального отсека и 2) спускаемого аппарата. Первый из них, весом в 700 килограммов, служил для управления полетом в период непосредственного приближения к Венере. В этот период станции необходимо было по команде с Земли произвести ряд маневров. Эти маневры объединяются общим названием: припланетный сеанс. Мы сейчас вкратце о нем расскажем.

Во время припланетного сеанса был запущен еще один маленький двигатель, который повернул станцию так (не изменяя ее полета по орбите), чтобы специальная чашеобразная (параболическая) радиоантенна была направлена точно на Землю. В это время расстояние до Венеры было равно, примерно, 45 000 километров, то есть всего в 7 раз большее ее радиуса. Со станции Венера в это время была видна уже в виде диска, в 15 раз большего, чем Солнце. Вот если бы в этот момент там был человек, который мог бы сам видеть и рассказать потом людям об этом изумительном зрелище!

Как только станция начала входить в атмосферу Венеры, а это должно было сказаться в виде небольшого торможения, от нее была отделена последняя, но зато самая важная часть — спускаемый аппарат. Он представляет собой шар весом в 400 килограммов, в котором располагались парашюты для мягкого спуска в атмосфере, все приборы для измерения данных об атмосфере Венеры, а также специальные радиопередатчики с аккумуляторными батареями, чтобы сообщать по радио результаты измерений на Землю.

Нужно сказать, что эта последняя, хотя и очень короткая, часть пути была наиболее ответственной. Во-первых, все это происходило далеко от Земли: в момент прилета станции расстояние от Венеры до Земли составляло 78 000 000 километров. Во-вторых, все явления происходили очень быстро, за считанные секунды, а между тем необходимо было, чтобы все шло в точности, вовремя и согласно плану.

Скорость подлета станции к Венере была равна не первой, а второй космической скорости (10,7 км/сек). Прежде всего нужно было снизить эту скорость до безопасного размера. Это происходило за счет сопротивления, которое атмосфера Венеры оказывала свободному падению аппарата. При этом, однако, наружные стенки аппарата сильно нагревались — до 10 000° и даже больше. А ведь при температуре около 4000° плавятся, а при 5000° обращаются в пар все, даже самые тугоплавкие вещества.

Чтобы предохранить аппарат от сгорания, наружную поверхность шара покрыли толстым слоем сравнительно легкоплавкого вещества. Оно быстро плавится и даже испаряется, но при этом (подобно тому, как это происходит в наших обыкновенных комнатных электрохолодильниках) охлаждает внутреннюю оболочку аппарата. Кроме того, в момент опускания приходят в движение маленькие внутренние двигатели, которые заставляют холодный газ быстро обтекать стенки аппарата изнутри, создавая дополнительное охлаждение. Когда скорость упала примерно до 1000 км/час (это скорость полета современного обычного реактивного самолета), то специальный автомат один за другим выбросил из верхнего отсека аппарата сперва малый, «тормозной» парашют, а затем (чтобы избежать резкого рывка) и большой, «основной» парашют.

Затем спуск происходит уже совсем плавно, постепенно замедляясь. В данном случае в момент касания аппаратом поверхности Венеры его скорость падения была равна всего 3 м/сек. На Земле это соответствовало бы падению с высоты 50 сантиметров, то есть совершенно не приносит вреда. Аппарат доставил на Венеру новый, второй комплект советских вымпелов.

Что же сообщила за 94 минуты работы во время своего спуска в атмосфере Венеры станция «Венера-4»? Эти результаты можно изложить в виде сравнительно небольшого ряда цифр. Однако, как мы увидим, они говорят о многом.

Во-первых, на спусковом аппарате находились специальные герметические стаканчики, в каждом из которых имелся особый химический поглотитель для определенного газа. На короткое время стаканчик открывался — и в него набирался газ атмосферы. Чем больше этого газа «заглатывал» поглотитель, тем больше падало давление внутри стаканчика. Таким образом и определилось количество данного газа.

Оказалось, что атмосфера Венеры на 90% и более состоит из углекислоты — газа, который на Земле образуется при соединении углерода с кислородом в результате горения, гниения, а также выдыхается людьми и животными. На Земле, в атмосфере, углекислоты содержится обычно 0,03—0,04%, то есть в несколько тысяч раз меньше. Воздух на Земле постоянно очищается от избытка углекислоты растениями: под воздействием солнечных лучей растения поглощают ее, и при этом углерод помогает им расти, а кислород выделяется обратно в атмосферу, делая воздух более «чистым». Для наглядности мы сопоставим данные, полученные при помощи «Венеры-4», с тем, что имеется в атмосфере на Земле.

Температура в атмосфере Венеры измерялась, начиная с высоты 26 километров над ее поверхностью, — там она оказалась равной +40°С. В момент же посадки приборы показали + 280°. Следовательно, с каждым километром подъема температура уменьшается примерно на 9°. Это так называемый термический градиент.

На Земле этот градиент равен 6,5°/км, то есть не очень сильно отличается от 9°/км на Венере.

Наконец, давление атмосферы оказалось примерно раз в 20 больше, чем на Земле. Водяные пары, по-видимому, находятся на Венере на высоте больше 26 километров.

Несмотря на большое сходство в строении Венеры и Земли, условия, существующие на поверхности Венеры, оказались сильно отличными от земных.

Безусловно, существа, вроде человека и высших земных животных, не могли бы существовать на Венере, так как примесь углекислоты свыше 10% уже является для них смертельной, не говоря уже о том, что температура выше 60° тоже для них невыносима, если не прибегать к теплоизоляции в виде особых костюмов-скафандров.

Помечтаем о будущем Венеры


* * *

«Венера-4» не подтвердила надежд тех, кто надеялся найти развитие животной и растительной жизни на этой ближайшей соседке Земли. Большое количество углекислоты, показывает, что растительного мира на Венере практически нет. Вероятно, его развитию препятствует высокая температура, царящая на ее поверхности. Но кислород в атмосфере Венеры есть, и даже довольно в большом количестве. Даже в чистом виде кислород содержится в количестве ½%. А если учесть, что плотность атмосферы на Венере приблизительно в 20 раз больше земной, то это означает, что в каждой единице объема в ней всего в два раза меньше кислорода. А кроме того, масса кислорода содержится в химически связанном виде, в составе углекислоты.

Позволим себе помечтать немного о будущем. Несомненно, условия на Венере не являются непреодолимым препятствием для высадки человека на ее поверхность. Если на Венере имеются горы и они возвышаются над безводной поверхностью Венеры (ведь вся вода там испаряется из-за высокой температуры) подобно, скажем, Гималаям на дне Тихого океана, то есть примерно на 20 километров, то с учетом термического градиента (10°/км) можно думать, что температура в гористой местности будет меньше 80°, а то и еще ниже. Следовательно, там можно будет развести некоторые сорта земных растений, для которых углекислота будет прекрасной пищей. Они начнут бурно перерабатывать углекислоту в кислород и со временем сделают атмосферу Венеры мало отличной по своему составу от земной. Температура начнет падать, и водяные пары, которые сейчас образуют сплошной облачный покров над поверхностью планеты, будут выпадать на ее поверхность в виде дождей. Прояснится небо, а это приведет к дальнейшему снижению температуры на поверхности. В свою очередь, это вызовет дальнейшую конденсацию водяных паров и т. д. Словом, человеку нужно будет только начать, только вывести Венеру из ее неустойчивого равновесия. И тогда у него окажется в пределах досягаемости целый новый мир, который он сможет устроить, управлять им планомерно, по своему усмотрению!..