ББК 39.6
С56

Современные достижения космонавтики: Сб. статей. – М.: Знание, 1982. – 64 с, ил. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 12).

11 к.

В статьях сборника освещаются выдающиеся достижения советской космонавтики за этот год: работа основной экспедиции на борту «Салюта-7», полет советско-французского экипажа и экипажа с женщиной-космонавтом, мягкая посадка советских автоматических станций на поверхность Венеры. Кроме того, дан обзор зарубежных национальных систем спутниковой связи, представляющих важное направление современной космонавтики.

Брошюра рассчитана на всех интересующихся современными проблемами космонавтики.

3607000000ББК 39.6
6Т6

© Издательство «Знание», 1982 г.

СОДЕРЖАНИЕ

В. А. Иванов. «Салют-7»: первая основная экспедиция (хроника полета)

Л. В. Ксанфомалити. «Венера-13» и «Венера-14» исследуют Венеру

В. И. Галкин. Национальные ССС зарубежных стран

«Салют-7»: первая основная экспедиция (хроника полета)

В. А. ИВАНОВ,

кандидат технических наук

Станция «Салют-7» была выведена на орбиту 19 апреля 1982 г. С этого момента в космосе начали работать две советские орбитальные станции, поскольку «Салют-6» оставался все так же пригодным и для пилотируемого полета. В его отсеках поддерживались параметры жизненной среды, безотказно работали бортовые системы. Но его иллюминаторы уже мало подходили для точных научных измерений. С внешней стороны они были иссечены микрометеоритами, местами покрыты остатками выхлопа реактивных двигателей, а с внутренней – носили следы прикосновений объективов аппаратуры и возгонки материалов интерьера.

К тому же уже исчерпал себя бортовой приборный состав. Его, правда, можно было бы частично заменить в несколько рейсов грузовых кораблей. Однако победило желание полного обновления.

Седьмая советская орбитальная станция стартовала так, чтобы плоскости ее орбиты и «Салюта-6» составляли угол в несколько десятков градусов, а время ее движения: было бы таким, чтобы станции не могли встретиться и при одинаковой высоте полета.

Центр управления полетами начал работать с двойной нагрузкой, с двумя орбитальными станциями, а точнее, со станцией и космическим комплексом (позднее с двумя космическими комплексами), потому что к «Салюту-6» еще в июне 1981 г. был пристыкован искусственный спутник Земли «Космос-1267». В его задачи входила отработка конструкций перспективных космических аппаратов.

Ресурс систем «Салюта-6» давно уже кончился (втрое превысив первоначально запланированный). Решение о прекращении на нем пилотируемых экспедиций позволило испытать станцию в режимах критических нагрузок (тепловых, энергетических и т. д.), накапливать статистику эксплуатации бортовых систем в условиях длительного орбитального полета.

«Салют-7» уже давно был приготовлен к полету, и только живучесть предыдущей станции и ее работоспособность оставляли его в резерве. Принципиальные особенности обеих станций были общими для станций второго поколения. Наличие двух стыковочных узлов обеспечивало возможность пополнения оборудования и дозаправки топливом в ходе полета. У «Салюта-7» была увеличена мощность солнечных батарей, заменена элементная база некоторых систем, расширена роль бортового вычислительного комплекса. Были введены прозрачные внешние крышки на иллюминаторы, открываемые экипажем с помощью электропривода. Несколько иллюминаторов из кварцевого стекла без покрытий позволяют вести исследования за пределами видимого диапазона излучения и, пропуская ультрафиолетовые лучи, способствуют оздоровлению атмосферы станции.

Обе шлюзовые камеры стали пригодными для проведения бортовых экспериментов, была усовершенствована система водоснабжения. Декоративные панели интерьера сделаны легкосъемными, обеспечивая доступ к бортовым системам. Увеличены возможности ремонтно-профилактических работ. Изменены система вентиляции, душевая установка, а в числе бытовых приборов появился бортовой холодильник.

В рабочем отсеке добавлены поручни фиксации, на пульты поставлены защитные крышки, стационарные кресла первого поста заменены на легкосъемные, более соответствующие условиям полета.

Дизайнеры поработали над интерьером станции. Окраска помогает космонавтам ориентироваться в помещении, при этом цветовая гамма не должна раздражать и одновременно не выглядеть монотонной в длительном полете.

Но основные изменения были сделаны в научном оснащении станции. В конусообразном отсеке научной аппаратуры разместился на этот раз комплект рентгеновских телескопов, а датчики на внешней оболочке предназначались для изучения собственной внешней среды станции и исследования атмосферы Земли на высотах полета комплекса.

Научная программа «Салюта-7» началась еще в беспилотном полете. Состоялось опробование рентгеновских телескопов, регистрировался поток микрометеоритов, фотометрировалось свечение управляющих реактивных двигателей.

13 мая 1982 г. в 13 ч 58 мин по московскому времени стартовал космический корабль «Союз Т-5» с «Эльбрусами» – командиром корабля Анатолием Березовым и бортинженером Валентином Лебедевым.

На 394-м витке полета станция «Салют-7» стала обитаемой. Открыв переходные люки, космонавты вплыли в нее и приступили к расконсервации – вводу в строй бортовых систем. «Эльбрусы» были первыми на станции, они еще на Земле готовили ее для себя и теперь на орбите реализовали намеченное. Нужно было убрать крепеж аппаратуры, необходимый при выведении станции, отладить весь ее сложный механизм, подготовить к работе научное оборудование.

Большая нагрузка ложится на первый экипаж, и в начальный период он как бы работает на все экспедиции. Программой первой основной экспедиции предусматривался и широкий перечень научных экспериментов: исследование поверхности Земли и атмосферы в интересах различных отраслей народного хозяйства, проведение астрофизических, медико-биологических, технологических и технических экспериментов, испытания и отработка усовершенствованных систем и аппаратуры станции.

Многое в программу исследований «Эльбрусов» пришло из опыта «Салюта-6». Именно эта станция стала полигоном проверки множества идей. В ее бортовых печах была опробована возможность получения небывалых полупроводниковых материалов в невесомости. Ее экспедициями доказана ценность и продуктивность визуальных наблюдений, специальной бортовой съемки в целях зондирования поверхности Земли и атмосферы, проверена эффективность регистрации астрофизических объектов в различных диапазонах спектра.

Однако сразу же были начаты и новые эксперименты. В их числе исследование среды около станции. Окружающая станцию разреженная газовая оболочка складывается из остатков атмосферы на этих высотах и компонентов, образованных самой станцией: газоотделением с ее внешней поверхности и особенно при выбросе продуктов сгорания реактивных двигателей. В наземных: условиях невозможно смоделировать реальное окружение станции, а оно нужно для анализа точных бортовых измерений.

Элементы аппаратуры «Астра» расположены в нескольких местах внешней оболочки станции. Входящие в нее масс-спектрометры измеряли параметры газовой среды: химический состав, концентрацию нейтральной и заряженной составляющих. С помощью высокочувствительных кварцевых микровесов замерялась масса вещества, оседавшего на контрольную поверхность.

На третий день полета «Эльбрусов» с борта орбитальной станции стартовал ретрансляционный искусственный спутник Земли «Искра-2», разработанный студентами Московского авиационного института. 23-килограммовый космический аппарат был помещен в одну из шлюзовых камер станции. С собственной системой терморегулирования, облицованный солнечными батареями, он был способен самостоятельно существовать в космосе. Получив при отделении толчок в направлении против движения «Салюта-7», спутник перешел на более низкую орбиту. Его аэродинамика была такова, что тормозился он быстрее станции и вследствие этого не мог стать помехой на ее пути. Всенаправленные антенны «Искры-2» обеспечивали работу спутника в неориентируемом положении.

Переход к невесомости совершился для «Эльбрусов» легко. Организм Валентина Лебедева как бы вспомнил опыт предыдущего полета, а Анатолий Березовой оказался маловосприимчивым к особенностям невесомости. Бортовое телевидение позволило врачам отметить в первые дни отсутствие у них обычной отечности лица, да и по словам космонавтов они не ощутили болезни движения. Но основная оценка их состояния в переходный период была получена 20 мая – первый медицинский день, отведенный для детального обследования «Эльбрусов».

Комплект медицинской аппаратуры функциональной диагностики «Аэлита» заменил прежнее оборудование «Полином», «Аэлита» совершенней и компактней, она позволяет снимать кардиограмму в двенадцати каналах, получать пневмограмму, сфигмограмму сонной артерии. Вместе с другими медицинскими приборами она передает по телеметрическим каналам детальные сведения о деятельности сердца, состоянии сосудистой системы, головного мозга.

Реакция человеческого организма на дозированную нагрузку и воздействие разрежения на нижнюю часть тела используются для прогноза сохранения ортостатической устойчивости – важного параметра реадаптации после полета. Анализ предыдущих полетов не обнаружил необратимых изменений в организме участников длительных экспедиций на «Салюте-6». Однако для окончательного заключения необходимо было провести углубленные исследования, а в перспективе и изучить проблему на клеточном уровне.

В данном полете, помимо комплексных исследований, выяснялись индивидуальные особенности космонавтов с целью более полного использования резервов каждого из них. Опорными здесь стали земные замеры, а данные первого медицинского дня явились первым отсчетом динамики процессов, происходящих в организме космонавтов в длительном полете.

Режим труда и отдыха, опробованный в длительных экспедициях «Салюта-6», был сохранен и в этом полете: рабочий день – 8 ч, на физкультуру – 2 – 3 ч, сон – 8 – 9 ч. Изменился подход к питанию. Космонавты стали сами составлять свой суточный продуктовый рацион.

Гибче стало планирование работ. При составлении предстоящей программы Центр управления полетом учитывал пожелания экипажа в очередности экспериментов, входящих в научную программу. Тем самым достигалась большая производительность работ.

На первом этапе внимание космонавтов и Земли было приковано к работе вычислительно-информационной системы «Дельта». Основная задача «Дельты» – автономная навигация, т. е. замер и вычисление параметров орбиты с помощью бортового вычислительного комплекса. Помимо этого, «Дельта» управляет различными системами станции, например системой ориентации и управления движением комплекса в процессе наведения на небесные источники в астрофизических экспериментах. «Дельта» включает и выключает радиопередатчики в зонах связи, ведет учет расхода ракетного топлива, электроэнергии, ресурсов систем.

«Дельта» подсказывает экипажу справочные данные, сведения, связанные с баллистической обстановкой (например, время входа в тень Земли и выхода из нее). Информация о ходе заданных процессов высвечивается на пульте. Если космонавт не успел уложиться в отведенный интервал и произвел неправильные действия, «Дельта» не только указывает на нарушение методики управления, но и подсказывает выход из создавшейся ситуации.

В ходе экспериментов бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) «Дельты» фиксирует время, принимает также участие в обработке измерений экипажа. Например, по данным, полученным космонавтами с помощью секстанта, вычисляет координаты образований на земной поверхности.

Грузовой транспортный корабль «Прогресс-13» стартовал 23 мая 1982 г. в 9 ч 57 мин по московскому времени. Выполнив маневры согласно двухсуточной схеме сближения, обычной для грузовых кораблей, он состыковался с орбитальным комплексом «Салют-7» – «Союз Т-5» со стороны агрегатного отсека. «Прогресс-13» привез научное оборудование (печь «Кристалл», электрофотометр «Эфо-1», приборы для программы советско-французских экспериментов), топливо, регенераторы, поглотители вредных примесей, продукты питания, кинофотоматериалы, бортдокументацию.

«Эльбрусы» занимались разгрузкой, дозаправкой топливом объединенной двигательной установки, способной многократно выполнять в полете эту операцию. На этот раз дозаправка станции была выполнена не только топливом, но и водой. На станции вступила в строй более совершенная система водоснабжения. На «Салют-6» вода доставлялась в специальных баллонах, однако была опробована и новая система. Вода доставлялась на «Салют-7» теперь как топливо – в баках грузового корабля. Затем она перекачивалась в резервуары станции, от них к местам потребления был протянут станционный водопровод. Вода, поставляемая на орбиту, обрабатывается ионами серебра, но на «Салюте-7» теперь имелся особый блок, позволявший и в условиях полета вести очистку и обработку воды серебром.

2 июня с помощью «Прогресса-13» была выполнена коррекция орбиты комплекса, затем грузовой корабль отделился от станции.

Доставленная аппаратура сразу же стала использоваться для исследований. Еще на «Салюте-6» изучался верхний поглощающий слой атмосферы Земли (на высоте 80 – 100 км) – определяя изменение блеска звезд при заходе их за атмосферу и горизонт Земли. Однако тогда это были визуальные наблюдения, теперь же в замерах участвовал фотометр «Эфо-1», созданный в Чехословакии. Фотометр устанавливался на иллюминатор, затем выполнялось опознавание звезд, наведение и фотометрические замеры заходящих звезд и планет. Время фиксировала система «Дельта», результаты в цифровой форме записывались на магнитофон.

Началась широкая программа геофизических исследований. Их назначение – сбор информации о природных ресурсах СССР и стран СЭВ. Изучение Земли выполнялось комплексно – визуально и с фиксацией аппаратурой (многозональной космической фотокамерой МКФ-6М, широкоугольным фотографическим фотоаппаратом КАТЭ-140, оптическим фотометром, спектро- и радиометрической аппаратурой видимого и инфракрасного диапазонов, малоформатными фотоаппаратами).

Одни из первых измерений были сделаны, для геологов. Из космоса на поверхности Земли наблюдается большое количество геологических структур. Кольцевые образования: крупные диаметром в сотни километров и мелкие в несколько километров. Крупные отражают глубинное строение Земли, мелкие соответствуют границам гранитных глыб, контурам древних вулканов. Земная кора состоит из множества отдельных блоков вещества. Вдоль их границ-разломов зачастую располагаются изверженные породы. Они перспективны при поиске полезных ископаемых.

Из космоса хорошо видны зоны повышенного расположения трещин. Как правило, они выделяются контрастирующей окраской. Геологам известна связь их с месторождениями полиметаллов. Анализ ранее проведенных наблюдений подтвердил связь районов с трещинами меридианальных направлений с месторождениями полезных ископаемых. Космические работы помогли упорядочить наземный поиск.

Обнаружение и опознавание геологических структур из космоса – большое искусство. Обучение его тонкостям велось в период подготовки к полету, специальные рейсы выполнялись самолетами-лабораториями над тестовыми участками территории нашей страны.

Уже первые сообщения с орбиты подтвердили эффективность визуальных геологических наблюдений «Эльбрусов». Они уточнили существование структур, нечетко просматривавшихся на космических фотоснимках. Так, ими, например, были выделены границы крупного газоконденсатного месторождения в низовьях Волги. В первом сеансе связи с геологами «Эльбрусы» сообщили, что им удалось оконтурить Астраханский свод – поднятие, прикрывающее это месторождение.

«От Каспия, Северной его части, за рекой Урал, – передали космонавты, – начинается цепь бляшек, аналогичных Астраханскому своду, даже ярче выраженных. Они идут с перекрытием. Есть предположение, что это разлом. Идет он от Северного Каспия к Аральскому морю и дальше на север. Нам кажется, и астраханское образование и эти структуры очень похожи. Темные пятна с размывами, будто потоки; при рассмотрении через оптические приборы выглядят словно текстура дерева – из кружков, эллипсов, кривых разного цвета. Вдоль разлома с юга – кайма белых озер...

В районе Сырдарьи – четыре четкие кольцевые структуры. Они идут с перекрытием, накладываются друг на дружку. В восточной части этих структур белое соляное озеро».

«Ваше наблюдение, – комментировали геологи, – может стать основой для работ по обнаружению нового месторождения». Космонавты «прошлись» по этому району всем «научным бортом» и прежде всего основными фотографическими камерами.

Фотокомплекс МКФ-6М обладает высокой разрешающей способностью, что позволяет получать с одного негатива отпечатки с разным увеличением. На снимках общего плана видны черты генерализации, причем не только геометрические, но и цветовые. Снимки с самолета зачастую не могут выделить цветовые переходы. Фиксируемый самолетной съемкой ограниченный участок поверхности выглядит однотонно, не позволяет обнаружить цветовой контраст. Фотоснимки общего плана намечают перспективные для исследования участки. Причем фотоснимки с одного и того же негатива МКФ-6М можно увеличивать в несколько десятков раз, получая добавочную информацию.

Камера КАТЭ-140 дает изображения большой геометрической точности. Фотоснимки, полученные с помощью МКФ-6М и КАТЭ-140, сразу способны стать основой разнообразных карт: геологических, гидрологических, природно-сельскохозяйственных (например, районов кормовых угодий). Космонавты нанесли на специальные карты множество интересных разломов земной коры.

«Южная часть Каспия, – сообщал бортинженер, – обрывается ровно, словно отрезана плотиной. От нее на восток идет разлом параллельно основанию Каспия, затем дугою на север и опять на восток... Больше всего впечатляет Байкал. Вода густая, однотонная, словно большой изумруд. Окаймлен снегом, на севере лед... За Байкалом мощный разлом протяженностью около двух тысяч километров...

На северо-западе Африки огромная впадина, диаметром 500 километров. Когда пролетаешь над ней, ощущение, словно падаешь в эту яму. Вокруг плато красное (красно-желтый песок), а во впадине – черное, окаймленное слоями, как на берегу реки... Нил к Средиземному морю – точно змея пить устремляется, вытянулся к воде».

«Эльбрусы» вели наблюдения в соответствии с 20 заданиями по визуально-инструментальному зондированию Земли, занесенными в журналы наблюдений. Космонавты сообщали о наблюдениях морского мелководья: о рельефе дна, подводных ложбинах и поднятиях, продолжении мысов, кос, подводных образований в дельтах крупных рек, о своеобразии рельефа выносов. Все это входило в задачи инвентаризации природных ресурсов водоемов. Исследования касались очень тонких и специальных характеристик, например, границ участков пресной и соленой воды.

Особо стоит выделить наблюдения и приборное дистанционное зондирование для нужд сельского хозяйства. С первых же дней космонавты начали активное наблюдение за сельскохозяйственными районами Краснодарского края. Они отметили прохождение паводков по рекам Кубань и Лаба. Сообщили о различии окраски тестовых полей Ейского района: пропашные – более светлые, озимые – темные, густые. Все интересные районы они фотографировали. Одновременно эти участки изучались наземными методами.

В ходе этого задания выяснялись возможности космических исследований для сельского хозяйства уже в масштабах крупного района, причем не на специальных опытных участках, а на больших площадях колхозных полей. Изучались системы севооборота, накапливался опыт для создания космической информационной системы, непосредственно поставляющей данные о состоянии полей и сельскохозяйственных угодий, влияющей на судьбы урожая.

Такого рода наблюдения охватывали многие районы нашей страны: в Чечено-Ингушетии наблюдали состояние пастбищ, в Средней Азии – рост хлопчатника, в Ставрополье и на Украине – комплексы посевов. Подобные исследования охватывали и территорию социалистических стран: ПНР, ЧССР, МНР. В рамках задания «Биосфера» визуально-инструментальные наблюдения велись над территорией ГДР, причем для фотофиксации при этом использовалась фотоаппаратура, созданная специалистами ГДР.

Космонавты при визуальных наблюдениях пользовались 12-кратным биноклем, секстантом, оптическими визирами станции. Основное назначение визиров – построение и контроль ориентации комплекса, но они удобны и для наблюдений поверхности Земли.

Оптика визира-ориентатора, например, состоит из двух полей: периферийное позволяет одновременно увидеть горизонт Земли, центральное – узкий участок местности под собой. Однако яркость подстилающей поверхности в полете резко меняется, и, чтобы улучшить условия наблюдения, на оптический визир устанавливается экран с управляемой прозрачностью. В экране имеется слой жидкого кристалла, в который введены электроды. Подача напряжения на них меняет прозрачность этого слоя, увеличивается рассеяние света. При наблюдении слабо освещенной поверхности Земли напряжение не подается, и экран становится прозрачной линзой. Регулирование яркости изображения выполнял сам космонавт.

С первых дней полета «Эльбрусы» проводили испытания космической техники. В первый месяц ими была проведена тестовая проверка модернизированной системы сближения «Игла», в эксперименте «Резонанс» они сняли динамические и прочностные характеристики космического комплекса. Космонавты провели испытания с целью выяснения возможностей поддерживать ориентацию связки «станция – корабль» минимальными импульсами управляющих реактивных двигателей.

При многих исследовательских и технических работах комплекса станция поддерживает ориентацию с. помощью попеременных реактивных толчков ракетных двигателей. Ставился вопрос: насколько можно уменьшить величину предельного реактивного импульса. Варьируя продолжительность включения двигателей, «Эльбрусы» добились минимальной вспышки в камере сгорания. При этом вращение комплекса оказалось значительно медленнее движения часовой стрелки по циферблату часов. Реализация такого движения имела важное практическое значение – оно способствовало точности ориентации и экономило ракетное топливо.

«Эльбрусы» заботились и о тех, кто должен был пойти следом за ними. Они настойчиво рекомендовали ввести обучение орбитальному быту, например, путем изолированной жизни в макете станции в течение нескольких суток. Готовясь к встрече экспедиции посещения, космонавты подготовили аппаратуру советско-французской программы, прибывшую на грузовом корабле: собрали ее, сделали необходимые проверки. Этим они помогли не только советско-французскому экипажу, но и всем другим, потому что научная аппаратура должна была остаться на станции и после отлета международной экспедиции посещения.

24 июня в 20 ч 30 мин по московскому времени стартовал космический корабль «Союз Т-6» с международным советско-французским экипажем: командиром корабля Владимиром Джанибековым, бортинженером Александром Иванченковым, космонавтом-исследователем Жан-Лу Кретьеном. Выполнив маневры дальнего сближения, корабль вошел в зону радиозахвата системы «Игла». С расстояния 900 м до станции космонавты с помощью ручного управления выполнили сближение, причаливание и стыковку.

«Эльбрусы» встретили «Памиров» бортовыми хлебом-солью. Впервые на орбитальной станции начал работать экипаж из пяти человек.

В кратковременных экспедициях выполняются эксперименты небольшой экспозиции. Предварительная подготовка и их продолжение ложатся, как правило, на основной экипаж. В период совместной работы он активно помогает вновь прибывшим, так что те признаются после полета: «Без основного экипажа, как без рук». И на этот раз «Эльбрусы» подготовили и отладили аппаратуру для совместных экспериментов, опробовали методику их выполнения.

Фотокамеры высокой чувствительности «Пирамиг» и ПСН предназначены для изучения атмосферы, межпланетной среды, структуры галактик. Они подготовлены французской стороной, но для своего использования требовали особых условий. Например, для них нужны были иллюминаторы из кварцевого стекла, лишенные обычных защитных покрытий, для более полного пропускания светового потока. Для сохранения заданного теплового режима иллюминаторы были снабжены крышками, имели индивидуальную систему обдува.

Эксперименты с камерами «Пирамиг» и ПСН стали комплексными, вобрав в себя возможности научных приборов, систем станции и умение космонавтов. Еще на Земле был смоделирован и отработан режим наведения и поддержания высокоточной ориентации. В память бортового вычислительного комплекса «Дельты» закладывался массив данных для выполнения суточной программы. По командам «Дельты» комплекс разворачивался на выбранный источник излучения. В тени Земли космонавты контролировали и уточняли ориентацию. Для этой цели они использовали бортовые оптические инструменты: астроориентатор, в который закладывалась «маска» – пластинка с прорезями для звезд, и высокоточный секстант. Для ликвидации засветок в станции гасился свет, неиспользовавшиеся иллюминаторы закрывались крышками, чтобы избежать бликов от света Земли и Луны.

С помощью ручного управления космонавты доводили угловую скорость колебания станции относительно опорного ориентира до тысячной доли градуса в секунду. Столь малые скорости позволяли не поддерживать управление угловым положением во время всего сеанса фотографирования. Тем самым исключались засветки от работы управляющих реактивных двигателей.

Окончив съемку одного источника излучения, выполнялось наведение на другой ориентир, и так несколько раз в период одной орбитальной тени.

Чувствительная аппаратура и пленка выявляли слабозаметные образования: пылевые и газовые скопления, зодиакальный свет. В аппарате «Пирамиг» съемка велась на черно-белую пленку через светофильтры. В ПСН регистрация выполнялась на цветную пленку. Использование электронно-оптического преобразователя позволило в 600 раз усилить естественное излучение. Камерой «Пирамиг» в видимой и близкой инфракрасной областях спектра были зафиксированы как особенности верхней атмосферы, так и строение галактик. Фотометрия ночного неба с помощью ПСН выявила тонкости структуры как слоев гидроксила на высоте 95 км, так и полярных сияний и серебристых облаков. Среди астрофизических объектов исследовались Туманность Андромеды и Малое Магелланово Облако.

Советско-французская научная программа вобрала в себя опыт ранее проводившихся исследований, в том числе и выполненных обеими странами в предыдущих пилотируемых полетах. Так весной 1979 г. на борту «Салюта-6» были проведены советско-французские технологические эксперименты по программе «Эльма». Опыт работ на советских установках «Кристалл» и «Сплав» позволил модернизировать бортовую нагревательную установку. Космическая печь «Кристалл-Магма» имела больший рабочий объем, для калибровки ее использовалась измерительная французская аппаратура.

В экспериментах исследовалась диффузия – взаимопроникновение вещества – в системе «свинец–медь». Причем при нагреве свинец становился расплавом, а медь оставалась в твердом состоянии. Сплав «алюминий–индий», не смешивающихся на земле компонентов, изучался с целью уточнения механизма затвердевания и кристаллизации с учетом воздействия капиллярных явлений и микроперегрузок.

Во время технологических экспериментов комплекс находился в гравитационной стабилизации. При этом внешние возмущения сводились к минимальным, строго контролируемым, фиксируемым бортовыми датчиками микроперегрузок.

По программе «Космонавт» французской стороной была подготовлена и специальная медицинская аппаратура. Комплект приборов «Эхограф» замерял распределение крови и скорость кровообращения в организме космонавтов, выполнял ультразвуковую локацию сердца. Замеры были выполнены до полета, в полете и на Земле, после возвращения. В эксперименте «Поза» космонавт совершал тестовые движения, а датчиковая аппаратура (акселерометры, датчики биоэлектрической активности мышц) фиксировала изменение реакций по поддержанию вертикальной позы в невесомости.

Владимир Джанибеков, участвуя еще в первой экспедиции посещения станции «Салют-6», проводил тогда советско-французский эксперимент «Цитос». В ходе его изучалось размножение клеток простейших организмов в полете. Объектом исследований французской стороны был тогда одноклеточный организм – парамеция. На этот раз во французском биологическом блоке «Цитос-2» были микроорганизмы. Изучалась их жизнедеятельность в условиях космических факторов при воздействии различных антибиотиков.

В «Биоблоке-3» находились споры и семена. Определялось действие радиации на биосистемы, в частности, биологическая реакция на попадание в клетки тяжелых ядер – составляющих космических лучей. Вместе с биообъектами в приборе находились детекторы, регистрирующие прохождение космических частиц.

Неделю работал в космосе международный экипаж. Помимо научной программы, космонавты выполняли киносъемку для будущего фильма, рассказывали о ходе полета в сеансах телевизионной связи.

2 июля в 18 ч 21 мин по московскому времени после успешного выполнения совместных исследований и экспериментов «Памиры» возвратились на Землю. Спускаемый аппарат корабля «Союз Т-6» совершил посадку в 65 км северо-восточнее города Аркалыка.

Завершив программу совместных экспериментов, «Эльбрусы» отдыхали, готовили станцию к дальнейшей работе. 3 июля с помощью двигательной установки станции была выполнена коррекция траектории движения комплекса.

Космонавты не раз предсказывали Земле перемещение облачного фронта, а вместе с ними перемену погоды. Они отмечали связь облачности с рельефом подстилающей поверхности – отслеживание ею течений, соответствие ее складчатости горных цепей, регистрировали своеобразие облачных образований:

«Огромная полоса из облаков, в виде колец. Словно ледоход идет. Все это в направлении циклона тянется на 400 километров... Для циклона характерна кольцевая структура облачности. Облака в виде спирали и спиральные рукава темной воды, а на периферии облачность, точно лисий хвост. Поражает своими масштабами... И вот еще над океаном две дорожки, будто нарисованные на голубом фоне, вихри облаков закручены друг другу навстречу: вихрь налево, вихрь направо, шесть штук выстроились в два ряда».

Земля строго следила за соблюдением распорядка дня. Любое изменение режима труда и отдыха тщательно анализировалось. «Как с питанием?» – интересовались врачи. «Эльбрусы» отметили удобство новой «буфетной» системы питания, при которой они сами составляют суточный рацион. Но сообщали и ее недостатки: приходится раскрывать, а затем закупоривать различные упаковки, и это отнимало много времени. Обсуждали ассортимент. «Консервы хуже идут, чем сублиматы», – отмечали космонавты и просили свежего хлеба, который может доставить очередной «Прогресс».

Готовясь к приему грузовика, космонавты провели бортовую тренировку. В отличие от наземных тренировок ее задача – восстановить навыки, утрачиваемые В длительном полете. На этот раз репетировали срочное покидание станции при ее разгерметизации. Космонавтам вменялось определить «негерметичный» отсек, законсервировать станцию для автоматического беспилотного полета, надеть скафандры и, закрыв люки, перейти в спускаемый аппарат. Все действия экипажа хронометрировались. Тренировка прошла успешно.

10 июля стартовал грузовой корабль «Прогресс-14», а 12 июля состыковался со станцией со стороны ее агрегатного отсека. В составе доставленного с Земли оборудования была новая технологическая установка «Корунд», прибыли также материалы для проведения исследований, продукты, топливо, сменяемые материалы, почта. Экипаж приступил к разгрузке «Прогресса-14», перекачке топлива. Одновременно «Эльбрусы» подготовили фотокамеру «Пирамиг» к съемке интересного астрофизического образования – кометы Остина.

Комета Остина относится к классу долгопериодических, интервал между встречами их с Землей измеряется столетиями. Комета была совсем не видна в Северном полушарии, а из Южного смотрелась, как звезда седьмой величины. Уже в ходе полета по предложению советских и французских ученых она была включена в программу съемок основного экипажа «Салюта-7». 20 июля «Эльбрусы» доложили Земле об успешной реализации этого задания.

29 июля был завершен полет орбитальной научной станции «Салют-6», продолжавшийся 4 года 10 месяцев. Около 100 суток проработал Центр управления полетом с двумя орбитальными станциями «Салют-6» и «Салют-7». После завершения проверки бортовых систем и агрегатов в критических напряженных режимах эксплуатации комплекс «Салют-6» – «Космос-1267» с помощью двигательной установки спутника получил импульс на торможение. Разделившись, оба космических аппарата вошли в плотные слои атмосферы и прекратили свое существование над заданным районом акватории Тихого океана.

«Эльбрусы» тем временем вели подготовку к работе в открытом космическом пространстве. Они «прошлись» по документации, проверили герметичность скафандров и 30 июля, на 78-е сутки своего полета, вышли в открытый космос. Переходный отсек станции выполнил роль шлюзовой камеры. Во время работы на внешней оболочке комплекса были продолжены натурные испытания скафандров полужесткого типа. Впервые они были опробованы при выходе космонавтов в полете «Салюта-6» и претерпели некоторую модернизацию: доработка узлов, более удобное размещение пульта управления. Датчики специальных медицинских поясов космонавтов измеряли параметры состояния «Эльбрусов».

Закрепившись на специальной откидной площадке у выходного люка снаружи станции, Валентин Лебедев снял кассеты с органическими и конструкционными материалами, экспонировавшимися уже более 100 суток в космосе: биоприбор «Медуза», изучавший действие факторов космического пространства на биополимеры; панель, регистрирующую попадание микрометеоритов; набор образцов металлов, сплавов, резин, пластиков, оптических материалов, покрытий. Вместо снятых кассет были установлены новые.

Командир экипажа ассистировал ему, находясь в разгерметизированном переходном отсеке. Во время выхода, продолжавшегося 2 ч 33 мин, космонавты установили на внешней оболочке сборку механических соединений звеньев трубопроводов и резьбовых пар различных металлов, специальным инструментом развинчивали и завинчивали разъемные резьбовые соединения. Подобные механические соединения перспективны для сборки космических конструкций на орбите.

Орбитальный комплекс играет роль испытательного полигона, вынесенного за пределы Земли. На нем проверяются методы исследований, новые научные инструменты. В негерметизированном отсеке научной аппаратуры «Салюта-7» разместились рентгеновские телескопы. Они не впервые в космосе. Еще на «Салюте-4» работал рентгеновский телескоп «Филин». Комплект рентгеновской аппаратуры, работающей на «Салюте-7», состоит из приборов, как бы дополняющих друг друга. Телескоп РТ-4М регистрирует мягкое рентгеновское излучение, а спектрометр СКР-02М – жесткое. В состав вспомогательной аппаратуры входит устройство оптической привязки – звездные фотометры, солнечные и лунный датчики.

Для исключения помех работа с рентгеновской аппаратурой проводится в период орбитальной тени. «Эльбрусы» вели обзорные измерения в режиме закрутки комплекса вокруг продольной оси. При этом выполнялся поиск новых рентгеновских источников и измерялся диффузный фон. Привязка объектов наблюдения к небесной сфере производилась и с помощью фотографирования звездного неба специальной фотокамерой. Экипаж исследовал ряд сейфертовских галактик, источники с периодическими всплесками излучения, звездные скопления. СКР-02М – самый крупный инструмент такого рода. Его принимающая поверхность составляет 3000 см². С его помощью изучались характеристики ряда интересных рентгеновских источников. Результаты измерений поступали на Землю по телеметрическим каналам. Калибровка бортовой рентгеновской аппаратуры производилась по эталонным источникам излучения.

«Эльбрусы» выполнили монтаж и тестовые включения нагревательной установки «Корунд», доставленной на орбиту «Прогрессом», и приступили к запланированным технологическим экспериментам. Эта установка явилась новым этапом развития приборов космического материаловедения. В электропечах «Кристалл» и «Сплав» изучались особенности процессов в невесомости и влияние микроперегрузок на формирование кристаллов и сплавов. В установке «Корунд» осуществлен переход к образцам, пригодным для практического использования.

Переход к образцам больших размеров требует дополнительных исследований, важно выяснить влияние потоков, определяемых поверхностным натяжением расплава, на структуру получаемых образцов. В установке «Корунд» формируются монокристаллы диаметром до 50 мм и пленочные полупроводниковые материалы толщиной до 10 нм.

«Эльбрусам» пришлось помучиться, налаживая работу управляющего блока установки. Зато потом она существенно облегчила их труд. Космонавты загружали в барабан «Корунда» капсулы с исходным составом и набирали с пульта технологическую программу экспериментов. Дальнейший ход процесса регулировался автоматически, без участия космонавтов. Установка способна работать и в беспилотном полете, если до этого выполнена загрузка кассет (с 12 вариантами состава) и набраны исходные данные каждого процесса.

В ходе эксперимента сигналы от термодатчиков в самой печи поступают на вычислительное устройство, которое анализирует их и управляет технологическим процессом. Для контроля текущего состояния имеется индикация параметров теплового режима. Узел обдува печи поддерживает температуру корпуса, не давая ей подниматься выше 40°С.

«Эльбрусы» провели широкую серию экспериментов по выращиванию монокристаллов и эпитаксиальных структур с целью создания основ опытно-промышленного производства полупроводниковых материалов.

11 августа «Прогресс-14» отстыковался от станции, а 19 августа в 21 ч 12 мин по московскому времени на встречу с орбитальной станцией отправился «Союз Т-7» с «Днепрами» на борту – командиром корабля Леонидом Поповым, бортинженером Александром Серебровым и космонавтом-исследователем Светланой Савицкой. «Союз Т-7» выполнил сближение и стыковку со станцией. Впервые в истории космонавтики на борт орбитальной станции вступила женщина-космонавт.

Научно-исследовательская программа экспедиции отражала особенности ее состава. Медицину интересовало воздействие на женский организм факторов космического полета, и прежде всего воздействие невесомости. Исследовались приспособительные реакции организма женщины в период адаптации, эффективность различных бортовых профилактических средств, реакция вестибулярного аппарата, биоактивность сердца при нагрузках на велоэргометре и в покое. В экспериментах в полной мере использовались возможности бортового диагностического комплекса «Аэлита».

Внимание к женщине-космонавту не отменяло обследования остальных членов экипажа. Изучались сердечно-сосудистая система, кровообращение мозга, динамика физиологических процессов. Космонавты, в частности, продолжили эксперимент «Эхография», начатый советско-французской экспедицией. Был проведен и эксперимент «Координация», аналогичный эксперименту «Поза».

Впервые на борту «Салюта-7» был выполнен биотехнологический эксперимент «Таврия-1». Его цель – поиск эффективных методов разделения биологических препаратов в невесомости для получения сверхчистых и уникальных веществ. В его основе лежат процессы электрофореза (движение взвешенных частиц в электрическом поле) в жидкой среде. Невесомость уменьшает факторы, ограничивающие чистоту получаемых веществ. Сортировка биопродуктов ведется на клеточном уровне.

В получении подобных веществ заинтересована прежде всего фармакология. Биологически активные чистые вещества нужны и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, для исследований в биоорганической химии, молекулярной биологии, генной инженерии. Многие из этих веществ невозможно выделить на Земле. Эксперимент проводился в специальной электрофизической камере. Контроль опытных режимов выполнялся электронным блоком, регистрация хода процессов велась с использованием голографической установки, фотосъемки и спектрозональной видеозаписи.

Бортинженер Александр Серебров, принимавший участие в разработке установки «Таврия», уже в полете усовершенствовал методику проведения биоэксперимента. Творчество на орбите привело к успеху: в частности было исключено нежелательное влияние высокочастотной вибрации на тонкий биотехнологический процесс.

«Днепры» вели изучение слабоконтрастных астрофизических и атмосферных образований с помощью фотокамер ПСН и «Пирамиг». Исследовали свечение верхней атмосферы, структуры зодиакального света. Регистрировалась пропускная способность иллюминаторов станции.

В рамках заданий по изучению природных ресурсов с помощью камер МКФ-6М и КАТЭ-140 фотографировались земная поверхность и акватория Мирового океана. С использованием аппаратуры «Астра» исследовались аномалии верхней атмосферы по траектории полета. Определяя динамические характеристики космической связки «Союз Т-5» – «Салют-7» – «Союз Т-7», они провели эксперимент «Резонанс».

Светлана Савицкая выполняла наблюдение сложных цветовых образований: сумеречных явлений, красок горизонта Земли. При этом использовалось свойственное женщинам умение разбираться в тонкостях окраски. Ей было поручено и опознавание ориентиров на местности. Постановщики экспериментов хотели понять, как поможет ей в этом ее опыт летчика-испытателя.

Собираясь в обратный путь, «Днепры» упаковали багаж с результатами работы своей и основной экспедиции в «Союз Т-5». 27 августа в 19 ч 04 мин по московскому времени, выполнив управляемый спуск, они приземлились в расчетной точке в 70 км от города Аркалыка.

«Эльбрусы» продолжали свою программу исследований и экспериментов. 29 августа они выполнили перестыковку «Союза Т-7» с кормового причала на носовой. Это была первая перестыковка «Союзов Т».

Большое место в ней занимали технические эксперименты. Космонавты отрабатывали усовершенствованные узлы агрегатов станции (системы ориентации и управления движением, терморегулирования и др.). С помощью оптических приборов (астроориентатора, визира, секстанта) были опробованы новые методы контроля визуальной звездной ориентации на освещенной части орбиты. Замеры световых помех, выполненные «Эльбруса-ми», будут использованы для совершенствования приборов ориентации и управления движением.

Опробовались совместные режимы бортового вычислительного комплекса и системы управления станцией. В ряде опытов уточнялись параметры космического комплекса: определялся эллипсоид его инерции, исследовалась деформация связки «Салют-7» – «Союз Т-7». Космонавты выполняли профилактические работы по замене отдельных агрегатов станции. Регулярные рейсы «Земля – орбита» транспортных кораблей обеспечивали возможность доставки требуемого оборудования.

«Прогресс-15» отправился в полет 18 сентября. Он вез на станцию новое оборудование. С его прибытием пополнилось и семейство станционных телескопов. Гамма-телескоп «Елена» предназначен для продолжения исследования гамма-фона. Потоки излучения, идущие от удаленных объектов Вселенной, чрезвычайно слабы. Поэтому нужно научиться надежно выделять их из вторичного излучения, выбиваемого космическими лучами из оболочки станции или взаимодействуя с атмосферой Земли. Гамма-кванты, рожденные в глубинах Вселенной, свидетельствуют об аннигиляции при столкновении вещества и антивещества, о соударении частиц космических лучей с межзвездным газом и пылевым веществом. Не имея электрического заряда, гамма-кванты способны доставить информацию из отдаленных уголков Вселенной, пронзая без отклонений магнитные и электрические поля.

Временами в сеансах радиопереговоров космонавтам говорили о ходе наземной обработки их результатов. Так, сообщали биологи, в капсулах установки «Медуза», снятых с внешней оболочки станции при выходе в открытый космос, получены новые биологические соединения. Сборка «Медузы» включала ряд капсул с исходными биополимерами. Одни из них были экранированы, другие открыты космическим лучам. Обследование «открытых» сосудов показало, что там возникло иное вещество, с другим молекулярным весом. Таким образом, получены новые данные о процессах зарождения жизни в космосе.

Геологи отмечали, что количество сеансов визуальных наблюдений «Эльбрусов» перешло в качество целевого опознавания. Экспедиции посещения привезли с собой 13 листов карт с отметками «Эльбрусов». Бортовой видеомагнитофон «Нива», доставленный на «Салют-7» грузовым кораблем, позволил записать и передать на Землю видеопанорамы геологических образований с комментарием экипажа. Результаты анализа были направлены в наземные поисковые партии.

В ходе полета началась проверка целеуказаний космонавтов в районах Нижней Волги, Прикаспия, Центрального Казахстана, БАМа, причем поиск был направленным. Характерный рисунок геологических блоков Центрального Казахстана, выявленный с орбиты, обещал возможность обнаружения месторождения металлических руд. Поиск месторождений полезных ископаемых становится все более глубинным, а значит и более трудоемким, а потому космические разведочные работы, отличающиеся обзорностью и генерализацией строения земной коры, стали не столько желательными, сколько необходимыми.

16 октября «Прогресс-15» отстыковался от станции. Предварительно с его помощью были выполнены коррекции орбиты комплекса. Выдав тормозной импульс, грузовой корабль вошел в плотные слои атмосферы и прекратил свое существование.

На протяжении всего длительного полета контакт «Эльбрусов» с Центром управления полетом был плодотворным, работоспособность космонавтов оставалась высокой. Было отмечено периодическое накопление усталости, связанное с трудоемкими и эмоционально напряженными этапами: стыковками, выходом в открытый космос, приемом экспедиций посещения.

Медицинский контроль космонавтов отмечал, что «Эльбрусы» несколько похудели: командир на полтора, а бортинженер даже на четыре килограмма. Из-за отсутствия нагрузки на ноги объем их голени уменьшился на 10%. Но все это было в пределах нормы, обычной для длительных полетов. Электрокардиограмма и давление космонавтов оставались такими же, как и на Земле, сон был крепким, аппетит хорошим. «Эльбрусы» попросили разрешить им увеличить продолжительность сна до 10 ч. Зная, что к полету готовится очередной грузовой корабль, они заказали продуктовый набор: лук, чеснок, помидоры, мед, облепиховое варенье, а горошка, голубцов, цукатов и шоколада, входивших в прежние рационы, просили не присылать. Продуктовая посылка, отправляемая на орбиту, получилась весомой, в нее вошли и дыни, выращенные в Фергане.

31 октября в 14 ч 20 мин стартовал последний грузовой корабль, обеспечивающий материальное снабжение этой экспедиции, – «Прогресс-16». Как всегда он вез с собой топливо и другие расходуемые материалы, а вместе с тем и исходные для экспериментов. В его научном грузе были пеналы с биопрепаратами к эксперименту «Таврия».

Изучение фотографий и видеозаписи процесса электрофореза, доставленных на Землю «Днепрами», подтвердило правильность избранных приборных решений и теоретических предпосылок. Расслаивание препаратов на группы происходило значительно эффективней, чем на Земле. Исходное вещество разделялось на большее число сверхчистых составляющих. «Эльбрусам» нужно было подтвердить эти результаты, продолжить и углубить их суть.

«Эльбрусы» упорно продолжали исследовать особенности орбитального развития растений. До этого времени растения,, выросшие на станции, не завершали земного цикла, не плодоносили. Орхидеи, побывавшие на орбите, продолжали расти Б лаборатории, но уже не цвели. В бортовой жизни растений много необычного: необычные освещение и теплообмен, принудительные вентиляция и полив, отсутствие привычного биоценоза и т. п. Трудно выделить, что же из них самое важное. В исследованиях пробовали охватить многое: разные режимы ухода, различную стимуляцию (например, магнитным полем). Выполнялись опыты по моделированию перегрузки на центрифуге «Биогравистат».

Целый арсенал биоприборов использовался и в экспериментах на борту. В «Оазисе-1М» выращивались высшие растения: горох, овес, пшеница. На орбите горох вытянулся более чем в 1,5 раза по сравнению с контрольным, земным. В «Вазоне» росли луковичные растения, в «Фитоне» – арабидопсис, в «Светоблоке» – хлорелла, мох, культуры клеток и тканей высших растений. В декоративной витражной оранжерее «Малахит» – растения доставлялись на орбиту в цветущем состоянии. Космонавты выращивали в «Малахите» укроп, салат, другие огородные культуры. Успех выпал на долю неприхотливой сорной травки – арабидопсиса. Она развивалась на специальной питательной среде в установке «Фитон» с подобранным освещением, в индивидуальной атмосфере, отделенной от общей атмосферы станции воздушными фильтрами. Растения не только зацвели, но и принесли плоды. Это дало основание считать, что при соответствующем подборе условий растения способны проходить в космосе все стадии развития.

Объектами биоисследований были и микроорганизмы. В полетах было выяснено, что в космосе микроорганизмы резче, чем на Земле, реагируют на изменение условий. Под действием факторов космического воздействия у них появляются плотные образования, не просматриваемые даже под электронным микроскопом.

Широкий круг исследований был посвящен космической медицине. В конце полета чаще использовались имитации гидростатического воздействия с помощью вакуумного костюма «Чибис». В течение всего полета проводился: психологический контроль, учитывающий индивидуальные особенности членов экипажа. Психологи, подбирая формы досуга, способствовали эмоциональной разрядке, поддержанию работоспособности экипажа.

Космонавты опробовали новые способы определения углового положения. В одном из них использовался панкратический визир и бортовой вычислитель. Космонавты наводили визир на опознанные звезды, а по углам наведения, считываемых автоматически, система «Дельта» вычисляла положение комплекса относительно звезд. В других режимах с помощью тех же приборов определялись географические координаты наблюдаемых наземных образований.

18 ноября от орбитального комплекса «Салют-7» – «Союз Т-7» – «Прогресс-16» отделился малый искусственный спутник Земли «Искра-3». Как и его космический предшественник – «Искра-2» – он был выведен в космос путем шлюзования. Его работой были продолжены эксперименты в области любительской радиосвязи. Студенческие приемно-командные пункты вели управление спутником, прием и обработку его телеметрической информации.

Готовясь к возвращению на Землю, «Эльбрусы» провели инвентаризацию оборудования и материалов. Они упаковали результаты исследований и экспериментов, законсервировали станцию, вместе с Центром управления полетом провели тренировки заключительных операций. Космонавты выполнили тестовые опробования системы ориентации и управления движением.

«Эльбрусы» стартовали в мае, а завершить космическую экспедицию им довелось в декабре. И вот космический корабль «Союз Т-7» отошел от станции. От корабля отделился бытовой отсек. После этого двигательная установка «Союза Т» выдала расчетный импульс на торможение. Еще разделение – отошел агрегатный отсек, и спускаемый аппарат, войдя в плотные слои атмосферы, начал управляемый, планирующий спуск.

Автоматически ввелась парашютная система. Сначала вытяжной, затем тормозной парашюты. Скорость снижения была сведена до 50 м/с. И вот ввелся основной парашют. Его торможением скорость была погашена до 7 м/с. За 2 м до земной поверхности сработали двигатели мягкой посадки, выполнив последнее управляющее воздействие. Спускаемый аппарат «Союза Т-7» плавно коснулся Земли.

Почти семь месяцев проработали Анатолий Березовой и Валентин Лебедев в космосе. Они превысили мировое достижение по продолжительности долговременных космических экспедиций.

«Венера-13» и «Венера-14» исследуют Венеру

Л. В. КСАНФОМАЛИТИ,

доктор физико-математических наук

Основные данные о Венере

Среднее расстояние от Солнца	108,2 · 106 км
Сидерический период обращения	224,7 сут
Синодический период обращения	584,0 сут
Период вращения	243,0 сут
Продолжительность солнечных суток	116,7 сут
Плотность солнечной радиации на орбите Венеры	0,26 Вт/см2
Сферическое альбедо	0,77
Полная солнечная радиация, поглощаемая планетой	2,36 · 1011 МВт
Эффективная температура планеты	228 К
Средний радиус поверхности	6051,5 км
Средний радиус по внешней границе облачного слоя	6120 км
Масса планеты	4,871 · 1027 г
Средняя плотность	5,24 г/см3
Ускорение свободного падения у поверхности	887 см/с2
Температура у поверхности	735 К
Давление у поверхности	90 атм
Отношение массы атмосферы к массе планеты около	10–4
Главные составляющие атмосферы: углекислый газ	96%
азот	4%

Вид с поверхности Венеры. Здесь нет привычной голубизны земного неба. Высоко над поверхностью Венеры раскинут огромный оранжевый купол облаков. Самые нижние его слои находятся на высоте 48 – 49 км. Так высоко, что с поверхности не видны какие-либо подробности их структуры, за исключением, быть может, тонких полос (вроде земных перистых облаков), расположенных чуть ниже 48 км.

Когда местное время приближается к 6 ч и наступает утро, рассветные лучи Солнца озаряют одну половину облачного купола и слегка подсвечивают другую. Наверное, это очень красиво, если смотреть с поверхности планеты. Облака становятся все светлее, яркость небосклона очень медленно выравнивается. На Земле проходят сутки, другие; лишь через 5 земных суток местное время на Венере прибавится на 1 ч, через 10 суток на 2 ч. Солнечные сутки на Венере очень длинны; весь год планеты состоит из 2 (точнее, из 1,91) солнечных суток. Поэтому так долго длится рассвет.

Однако восход Солнца – понятие, неизвестное природе Венеры. Прямой луч Солнца не способен пробиться сквозь 20-километровую толщу сернокислотного тумана, который мы по традиции называем облаками Венеры. Пока наблюдения не показали ни одного, даже самого маленького, сквозного разрыва в облаках. (Интересно, как развивались бы понятия земной астрономии, если бы и наше небо было вечно затянуто сплошными туманами?)

Под облаками Венеры – огромный газовый океан, состоящий в основном из раскаленной углекислоты. Хотя это и газ, но давление у поверхности и плотность атмосферы так велики, что масса этого океана составляет 0,5 · 10²⁴ г, что вполне сравнимо с массой океанов Земли (1,37 · 10²⁴ г). Плотность газа у поверхности Венеры в 50 раз выше нормальной плотности земной атмосферы.

Красивый голубой цвет неба Земли – результат релеевского рассеяния света молекулами атмосферы. Рассеяние обратно пропорционально 4-й степени длины волны, поэтому наше небо, строго говоря, больше фиолетовое, чем голубое. Но фиолетовых лучей в спектре Солнца значительно меньше, да и чувствительность глаза к ним невелика; вот мы и видим голубое небо.

На Венере релеевское рассеяние действует во много раз сильнее. Кроме того, синие лучи поглощаются некоторыми газообразными соединениями в атмосфере. Лишь незначительная часть синих и голубых лучей достигает поверхности. Из-за высокой плотности атмосферы сильно рассеиваются зеленые и даже желтые лучи. Поэтому небо над горизонтом там имеет яркий желто-зеленый оттенок. Это – венерианский эквивалент земного голубого неба. Именно такое желто-зеленое небо можно видеть на цветных панорамах посадочных станций «Венера-14» и особенно «Венера-13», где из-за неровностей рельефа за горизонтом виден склон следующей долины, просвечивающий сквозь желто-зеленую дымку.

Кстати, о горизонте. Высокая плотность атмосферы приводит к сильной рефракции (искривлению) лучей света, которые в результате должны уходить далеко за горизонт. Вероятно, извергающиеся ночью вулканы можно было бы видеть с довольно больших расстояний. Но из-за сильного рассеяния света извержения должны выглядеть нечеткими бесформенными пятнами. Вместе с тем днем благодаря поглощению солнечного света поверхностью и дополнительному нагреву слоя газа, прилегающего к поверхности, возникает аномальная рефракция – отклонение лучей света вверх. В результате линия горизонта становится очень близкой к наблюдателю.

Поэтому телевизионные камеры «Венеры-14», которая опустилась на ровную поверхность поздним утром, в 10 ч по местному времени, «видели» горизонт на расстоянии не более 100 м от спускаемого аппарата.

Расскажем подробнее о новых сведениях, переданных с Венеры в первых числах марта 1982 г. аппаратами «Венера-13» и «Венера-14». Но вначале следует немного сказать о логическом развитии исследований Венеры.

Развитие исследований Венеры. Новые исследования Венеры были продолжением многолетних усилий советских ученых по изучению этой ближайшей к Земле планеты. Начиная с 1967 г., когда «Венера-4» впервые провела прямые измерения в атмосфере, 11 советских аппаратов работали по все более сложным программам, шаг за шагом расширяя наши представления о Венере, Наиболее сложные научные задачи стояли перед новым поколением аппаратов («Венера-9» – «Венера-14»). В 1978 г. прямые исследования атмосферы Венеры выполняли и ученые США (аппараты «Пионер-Венера»).

Программа 1982 г. включала как усложненные эксперименты 1978 г., так и ряд принципиально новых исследований. Ученые легко могут назвать наиболее актуальные задачи того или иного научного направления. Вопрос, однако, в том, можно ли создать достаточно легкие, компактные и экономичные приборы, которые позволят провести соответствующие эксперименты. Мало того, физические условия и особенности окружающей Среды на Венере предъявляют свои дополнительные (и очень тяжелые) требования, такие, как стойкость к высоким температурам (до 470°С) и давлениям, достигающим 95 атм.

В каждом новом эксперименте приходится отталкиваться от опыта уже выполненных полетов, максимально использовать найденные удачные решения. Иными словами, сложность эксперимента определяет его место (и очередность) в цепи исследований. Логика такой очередности в советской программе подчинялась научной актуальности задачи. Вначале необходимо было провести рекогносцировочные полеты с определением как основных параметров атмосферы, так и главной ее составляющей (углекислого газа, 96%). Затем стало возможным провести более детальный анализ состава и строения атмосферы и облачного слоя. Одновременно исследовалась динамика атмосферы.

Далее пришло время изотопного анализа малых составляющих и «вылавливания» экзотических компонентов газовой и аэрозольной среды, содержания которых составляют миллионные и миллиардные доли. Необходимо было понять, как они возникают в атмосфере, каков их кругооборот, если они химически активны. Вместе с этими экспериментами можно было провести первые исследования таинственной, никогда прежде невиданной поверхности планеты. Начать следовало с подробных телевизионных изображений малых участков и глобального радиолокационного картирования планеты. Кстати, развитие наземной радиолокационной техники позволяет теперь выполнить часть такой работы без использования космических аппаратов.

Результаты этих исследований показали ряд необычных свойств поверхности и самого рельефа Венеры. Вероятно, это – следствие особенностей строения ее коры и мантии. Источником же экспериментальных сведений о коре планеты может быть только сейсмология, пассивная или активная. Но такие эксперименты требуют уже весьма сложной и долгоживущей в условиях Венеры аппаратуры. Техника космических исследований сейчас только подходит к решению этой проблемы.

Новое об атмосфере и облаках. Солнечная система образовалась около 4,6 млрд. лет назад, во всяком случае именно тогда сформировались планеты. Солнце представляло собой только что образовавшуюся звезду, окруженную протопланетной туманностью. Условия, в которых формировались различные планеты, были неодинаковыми, что сказалось впоследствии на их составе и особенностях эволюции. История образования планет чрезвычайно сложна. Протопланетное вещество имело разную температуру на разных удалениях от Солнца. Более легкие газы покидали центральную часть туманности и скапливались на периферии протопланетного облака, испарялись легкоплавкие летучие вещества в одной его части и конденсировались в другой. Газообразные вещества отчасти поглощались крупинками твердого материала, отчасти захватывались формирующимися протопланетами.

И хотя несомненно, что все тела Солнечной системы прошли через стадию формирования, узнать какие-либо подробности чрезвычайно трудно. По-видимому, именно различие условий формирования привело к большой разнице в содержании воды на Земле и Венере: для Земли это 2,3 · 10^–4 от ее массы (1,37 · 10²⁴ г), а для Венеры всего лишь 3 · 10^–9 или около того. Если бы температура у поверхности Земли была не 20°С, а более 370°С, океаны Земли испарились бы, а давление водяного пара в атмосфере достигло бы огромной величины: 260 бар. Вместе с тем на Венере парциальное давление водяного пара не превосходит 3 мбар.

Заманчиво попытаться объяснить дефицит воды на планете большой скоростью диссипации («убегания») водорода с критического уровня атмосферы при одновременном связывании кислорода в процессах окисления коры. (Подразумевается, что молекула водяного пара разрушается под действием ультрафиолетового солнечного излучения.) Однако расчеты показывают, что при всех разумных предположениях о температуре на критическом уровне потери не могли составить более 0,1 земных запасов воды. Возможно, в прошлом между будущими орбитами Венеры и Земли проходила граница удержания льда и воды в протопланетных частицах.

Анализ содержания водяного пара в атмосфере Венеры дает слегка различающиеся результаты. Значит ли это, что концентрация пара в тропосфере планеты, где выполнялись измерения, несколько меняется (например, в зависимости от времени суток)? Более непонятным остается устойчиво повторяющаяся во всех измерениях странная высотная зависимость содержания водяного пара. Его относительно много, около 2 · 10^–4 (т. е. 0,02%), у нижней границы облаков, но в 10 раз меньше у поверхности, 2 · 10^–5. Такие же результаты получены и в новом спектрофотометрическом эксперименте на «Венере-13» и «Венере-14».

Поскольку тропосфера планеты хорошо перемешивается, такое неодинаковое содержание проще всего объяснить в рамках гипотезы, допускающей, что где-то «наверху», на высоте 40 – 48 км, есть источник водяного пара, который поглощается поверхностью (или у поверхности). Чтобы такой механизм работал, должен также иметься восходящий поток, который в каком-то, может быть, связанном виде, выносит воду вверх и замыкает тем самым кругооборот.

Следует заметить, что полученное в некоторых экспериментах существенно большее, чем указано выше, количество водяного пара не согласуется с наблюдаемым действием парникового эффекта. Суть последнего заключается в следующем. Заметная доля солнечной радиации достигает поверхности и поглощается ею (и атмосферой). Поскольку температура планеты остается постоянной, такая же энергия излучается в инфракрасном тепловом диапазоне. Но в этой части спектра углекислый газ с примесью паров воды малопрозрачен, причем прозрачность сильно зависит именно от концентрации водяного пара. Поэтому температура поверхности и нижних слоев атмосферы должна быть так высока, чтобы сохранился баланс между получаемой и излучаемой энергиями.

Температура поверхности как раз соответствует концентрации пара около 2 · 10^–5. Если бы последняя стала большей, непрозрачность для инфракрасных лучей значительно возросла, и температура поверхности стала бы еще выше.

Редко бывает, чтобы космический эксперимент дал исчерпывающий ответ на поставленный вопрос. На первый взгляд точное измерение изотопного состава инертных газов – аргона, неона, криптона и ксенона (гелий в новом эксперименте не анализировался) – это как раз исчерпывающий ответ. В самом деле, содержание этих изотопов можно хотя бы в принципе найти с высокой точностью. Это вопрос сложности аппаратуры и реальной достижимости тех или иных ее параметров. Именно такие измерения были выполнены с помощью «Венеры-13» и «Венеры-14», используя масс-спектрометр, который и отличался высокой сложностью.

Конечная цель этих измерений, однако, гораздо сложнее: найти и объяснить космогонические причины значительных различий изотопных отношений для Венеры, Земли и других планет. Изотопный состав инертных, или благородных, газов представляет особый интерес для науки о происхождении планет. Инертные газы не вступают в химические реакции с поверхностью или другими газами. Если не считать гелия, они достаточно тяжелы, чтобы за всю историю Венеры сохраниться в том же количестве, в каком планета получила их при своем образовании. Здесь, впрочем, надо сделать одну оговорку. Некоторые изотопы благородных газов образовались позже, по мере распада радиоактивных элементов, содержащихся в коре планеты. Таков аргон-40, который образуется при распаде радиоактивного изотопа калия-40, и ксенон-129 – продукт распада йода-129. Эти изотопы инертных газов называются радиогенными, а оставшиеся на планете еще со стадии ее формирования – космогенными (таковы, например, аргон-36 и аргон-38).

Изотопные соотношения для земной атмосферы хорошо известны. Заметным научным событием было сообщение об изотопных соотношениях на Марсе, значительно отличающихся от земных. Венера преподнесла еще один сюрприз: соотношение изотопов в ее атмосфере не похоже ни на земные, ни на марсианские значения. Вместе с тем количество аргона в атмосфере Венеры равно 0,01%, что близко к абсолютному его содержанию в земной атмосфере. Изотопный состав земного аргона такой: 99,6% приходится на радиогенный аргон-40 и лишь 0,4% на аргон-36 и аргон-38. С помощью «Венеры-11» и «Венеры-12» в 1978 г. установили, что на Венере изотопный состав совсем другой: космогенных изотопов столько же, сколько аргона-40 (42, 8 и 50% соответственно для аргона-36, аргона-38 и аргона-40).

Этим соотношением планета говорит нам о чем-то важном. Можно предположить, например, что при формировании ее атмосфера была обогащена космогенными изотопами. Сразу же появились работы, в которых на основе этих данных делались попытки восстановить физические условия при формировании всей земной группы планет. Но это – весьма сложная задача. Измерения на новых аппаратах показали, что «неземные» соотношения наблюдаются и для других инертных газов – неона, криптона, ксенона. Содержание их в атмосфере Венеры оказалось близким к 10^–5 для неона и немного меньше чем 10^–6 для криптона и ксенона.

Следует добавить, что в атмосфере планеты много азота – 4%. По абсолютному значению это примерно в 5 раз больше, чем в нашей атмосфере. Причина здесь более или менее ясна: из-за высокой температуры поверхности почти весь азот находится в атмосфере.

Интересные сведения о малых составляющих венерианской атмосферы получены в эксперименте с газовым хроматографом, где обнаружены такие серосодержащие соединения, как сернистый газ (при содержании 2 · 10^–5), сероводород (8 · 10^–5), сероокись углерода (4 · 10^–5) и другие. Найдены также небольшие количества кислорода (2 · 10^–5) и водорода (3 · 10^–5). Недавно было показано, что данные спектрофотометрического эксперимента свидетельствуют о присутствии аллотропов газообразной серы в нижних слоях тропосферы планеты. Один из этих аллотропов сильно поглощает синие лучи, что еще более усиливает оранжевую окраску света, достигающего поверхности.

Несколько слов об облачном слое. Как известно, верхний слой облаков Венеры, расположенный выше 65 км, имеет оптические характеристики, свойственные мелким каплям концентрированной 80%-ной серной кислоты. Размеры капель очень малы, около 1 – 2 мкм, а концентрация их в слое на высоте 65 – 67 км составляет примерно 300 см^–3. Механизм их образования все еще не вполне понятен. Некоторые эксперименты на новых аппаратах специально предназначались для исследования аэрозолей облаков. Как показал анализ, сера и здесь входит в число основных компонентов, что согласуется с гипотезой о серной кислоте.

Вместе с тем данные 1978 г. о значительном содержании хлора в аэрозолях облаков не подтвердились. Похоже, что не подтвердились также сведения о трехмодовом распределении (т. е. о трех характерных значениях средних радиусов частиц) аэрозольных частиц, полученные с помощью спускаемых зондов «Пионера–Венеры». В нефелометрическом эксперименте «Венеры-13» и «Венеры-14» наблюдались в основном частицы диаметром около 2 и 5 мкм. Их сферическая форма указывает на жидкую фазу аэрозолей. Кстати, нельзя исключить, что в облаках присутствуют также крупные, но малочисленные частицы серы. Но о них, скорее, говорит теория, чем эксперимент.

Нефелометрия указывает на три слоя облаков. Верхний, с постепенно уменьшающейся концентрацией до нескольких десятков частиц в 1 см³, достигает высоты 80 км и даже выше. Его нижняя граница лежит в интервале высот 56 – 58 км, где увеличивается число частиц с размерами 5 – 10 мкм. Наибольшая концентрация и крупных и мелких частиц, до 400 см^–3, относится к нижнему слою – от 49 до 51 км. Уже упоминалось о тонких слоистых облаках, расположенных еще ниже – у высоты 48 км. Ниже концентрация частиц резко падает до 1 – 2 см^–3, причем это снова самые мелкие частицы диаметром 1 – 2 мкм, хотя, возможно, и другой природы. На высоте 31 – 32 км и они исчезают; ниже атмосфера, по-видимому, не содержит аэрозолей. Нижняя граница основных облаков (49 км) обладает какими-то критическими для аэрозолей свойствами. Температура здесь близка к 110°С, а давлением – к 1,1 бар.

«Электрический дракон» Венеры. Расскажем теперь об одном загадочном явлении, которое устойчиво наблюдается на Венере, но природа его остается не вполне понятной. Результаты космического эксперимента редко носят абсолютно однозначный характер и чаще указывают на более сложную, чем представлялось, физику исследуемого явления. Именно так развивались события в исследованиях электрической активности атмосферы Венеры. В декабре 1978 г. аппаратура «Венеры-11» и «Венеры-12», опускавшихся в атмосфере планеты, зарегистрировала множество низкочастотных электромагнитных импульсов, очень похожих на те, что возникают в земной атмосфере при разрядах молний.

В этом эксперименте, который назывался «Гроза», искали именно молнии. Предполагалось, что если они будут обнаружены, это станет ключом к пониманию происхождения некоторых малых газообразных составляющих в атмосфере Венеры (подобным путем в атмосфере Земли возникают окислы азота, озон и даже синильная кислота). Через несколько суток подобные же импульсы независимо были приняты на орбитальном аппарате «Пионер-Венера», что подтвердило их реальность.

Однако импульсы, обнаруженные в эксперименте «Гроза», были слишком частыми по сравнению с земными атмосферными разрядами. Тогда казалось почти несомненным, что раз молнии существуют, они должны возникать в облаках Венеры, между отдельными слоями или частями облачного слоя. Комментируя это явление, пресса писала о «грозовой феерии» на Венере, где отдельные вспышки молний должны следовать друг за другом, как кинокадры.

Дальнейшие события напоминали развитие действия в детективной повести. С орбитального аппарата был предпринят поиск световых вспышек в облаках на ночной стороне планеты. Как ни странно, вспышек не было, хотя электромагнитные импульсы продолжали приниматься. Анализ данных «Грозы», полученных с «Венеры-11», указывал, скорее, на какой-то небольшой по угловым размерам объект, от которого шли импульсы. Некоторые ученые высказались в том смысле, что количество аэрозолей в облаках недостаточно, чтобы накопить необходимые для образования молний большие электрические пространственные заряды.

Дальнейший анализ высотной зависимости напряженности низкочастотного поля согласно данным четырех станций от «Венеры-11» до «Венеры-14» показал, что, скорее всего, источник импульсов находился на небольших высотах, но не в облаках. Особенности рефракции радиоволн в атмосфере планеты таковы, что высокое положение источника должно, грубо говоря, давать высокую напряженность поля на больших и низкую – на малых высотах в атмосфере. Но «Гроза» указывала на рост напряженности с уменьшением высоты космического аппарата, что соответствует низкорасположенному источнику поля.

Одновременно с первыми наблюдениями (1978 г.) поступили сообщения о загадочных явлениях, произошедших с четырьмя американскими спускаемыми зондами на высотах около 12 км (т. е. глубоко под нижней границей облаков). Еще раньше отмечалось, что радиосигнал с некоторых советских спускаемых аппаратов 6 этой зоне испытывал резкие флуктуации фазы, словно «Венеры» проходили сквозь слой плотной плазмы. Но существование плазмы на этих высотах необъяснимо с точки зрения теории. Вместе с тем у всех зондов «Пионера-Венеры», опускавшихся в разных районах планеты, на высоте около 12,5 км были повреждены датчики температуры и другие устройства.

Лабораторные исследования приборов-двойников показали, что наиболее вероятной причиной разрушения датчиков мог быть внешний электрический разряд. Если учесть, что зонды в это время разделяли расстояния в многие тысячи километров, напрашивается вывод о глобальной протяженности электрически активной зоны в атмосфере. Природа электрической активности на этих высотах остается совершенно непонятной. Впрочем, не исключено, что похожее чем-то явление известно и на Земле. Оно называется «гром с ясного неба»: имеются научные данные о разрядах молний в безоблачную погоду. Природа таких молний изучена плохо.

Рис. 1. Электрические явления в атмосфере Венеры наблюдались с помощью спускаемых аппаратов «Венеры-11» – «Венеры-14» как прямая электромагнитная волна от разряда, а также с помощью орбитального аппарата «Пионер-Венера» – как волна, прошедшая сквозь ионосферу в «моде вистлеров». Поиски световых вспышек в облаках результатов не дали. На рисунке разряд показан в облачном слое, однако есть основания считать, что разряды происходят намного ниже, возможно, вблизи уровня 12 км. Из-за сильной рефракции радиолучей радиоволны распространяются ниже 30 км в своеобразном канале, отклоняясь к поверхности.

На рис. 1 показано, как исследовалась электрическая активность Венеры. Электромагнитные импульсы принимались на борту орбитального аппарата «Пионер– Венера» в течение нескольких лет. Из-за влияния ионосферы и по некоторым другим причинам импульсы можно было принимать только над ночной стороной планеты, над которой аппарат проходил на высоте всего 150 км. Ионосфера позволяла принимать лишь очень небольшую часть импульсов, когда случайно ориентированное локальное магнитное поле было направлено между аппаратом и точкой разряда. Иными словами, требовалось совпадение положения аппарата и во времени, и в пространстве с той точкой, куда приходила волна, распространявшаяся сквозь ионосферу в так называемой «моде вистлера», хорошо известной на Земле («свистящие атмосферики»).

Поскольку в эксперименте «Гроза» импульсы после посадки аппаратов практически не принимались, было сделано предположение, что низкочастотные радиоволны в атмосфере Венеры распространяются не на очень большие расстояния. Тогда район, в котором принят импульс, можно грубо считать областью его возникновения. И вот оказалось, что импульсы действительно концентрируются в двух районах планеты – у горных массивов Бета и Феба, которые геологи относят к вулканическим, и в восточной части Земли Афродиты.

Именно вблизи Фебы, немного к востоку от нее опускались спускаемые аппараты «Венеры-11» – «Венеры-14» (рис. 2). Возможно, спускаемый аппарат «Венеры-11» угодил в одну из самых активных областей, во всяком случае, остальные аппараты отметили напряженность поля раз в 10 меньшую. Обозреватель журнала «Скай энд Телескоп» сопоставил топографию этих районов с данными гравитационной съемки. Оказалось, что есть несомненная корреляция районов, в которых регистрировались электромагнитные импульсы, с местами расположения гравитационных аномалий. На Земле такие аномалии сопутствуют молодому вулканизму. Напрашивался вывод, что молнии на Венере связаны не с облаками, а с сильными вулканическими извержениями.

Рис. 2. Сопоставление районов регистрации разрядов с топографической картой Венеры. Возможна связь электрических явлении с молодыми вулканическими массивами (из работы Ф. Скарфа и др.).

Вулканы на Венере? Молнии над извергавшимися вулканами известны и на Земле. По сравнению же с земными венерианские извержения должны сопровождаться более интенсивными электрическими явлениями из-за высокой плотности атмосферы. С другой стороны, ожидается, что сильные и продолжительные извержения действительно должны наблюдаться на Венере. Этот вывод опирается на цепь довольно логичных предположений.

Прежде всего считается, что тепловыделение благодаря распаду радиоактивных элементов в коре обеих планет более или менее одинаково (об этом говорит присутствие в грунте Венеры тех же радиоактивных элементов, что и на Земле – урана, тория, калия-40). Тогда средний тепловой поток, идущий изнутри через поверхность планеты, должен быть близким к 1,5 мккал/см² · с. На Земле благодаря конвекции в мантии наибольший поток выносится на поверхность главным образом через горячие точки, в основном через срединно-океанические хребты. На Венере, где разломы немногочисленны и не имеют глобальной протяженности, максимальный вынос тепла может происходить лишь при извержении вулканов.

На первый взгляд возможен и более простой способ: диффузия тепла сквозь кристаллическую кору благодаря молекулярной теплопроводности, как это происходит на Земле. Однако для Венеры этот механизм, по-видимому, может играть лишь второстепенную роль. Дело в том, что из-за низкой теплопроводности коры падение температуры на единицу пути будет очень большим, и при температуре поверхности 450°С уровень размягчения литосферы должен находиться близко к поверхности планеты. Это резко снизило бы несущую способность литосферы, а существование высоких гор на планете стало бы невозможным, поскольку их корни, эти своеобразные поплавки, должны были быть расплавлены.

Но мы знаем, что горы благополучно стоят на поверхности Венеры, причем наибольшие перепады их высот такие же, как на Земле. Чтобы объяснить этот парадокс, и предложена была гипотеза о постоянно извергающихся вулканах. Но есть и другое предположение – огромные вулканические конуса могут быть даже изостатически некомпенсированными, но их может поддерживать именно динамический напор извергающейся лавы.

Заметим, что можно предложить и еще несколько объяснений. Например, значительно меньшую, чем у Земли, величину теплового потока из недр. Но это было бы так странно, что скорее относится к фантазиям, чем к гипотезам.

Словом, гипотеза об извергающихся вулканах почти всем хороша. Пока у нее есть только один важный изъян: сильные извержения на Земле сопровождаются значительным запылением атмосферы. Вместе с тем приборы показывают, что пыли в тропосфере Венеры практически нет. Можно, конечно, предположить, что из-за малой скорости ветра у поверхности пыль выпадает у места извержения и не разносится на большие расстояния.

Скорость ветра в местах посадки аппаратов «Венера-13» и «Венера-14» действительно невелика – соответственно 0,55 и 0,37 м/с. Если радиус наиболее мелких частиц близок к 0,1 мм, а высота столба извергающихся пыли и газа не превышает нескольких километров, частицы выпадут на расстояниях не более нескольких десятков километров от места извержения. На бóльших расстояниях атмосфера могла бы остаться незапыленной. Разумеется, более строгий анализ явления может дать несколько отличающиеся от приведенных выше выводы.

Рис. 3. Поверхность в районе посадки «Венеры-14» почти не имеет аналогов на Земле. Прочные плоские плиты местами разрушены трещинами. Раздробленного грунта здесь почти нет

Панорамы, полученные «Венерой-14», кажется, не противоречат гипотезе о выпадении пыли из атмосферы. Район посадки аппарата показан на рис. 3. Поверхность здесь состоит из наслоений плоских плит небольшой толщины, различающихся оттенками и формой. По предварительному заключению геологов, такой грунт мог образоваться именно в процессах осаждения (седиментации) пыли из атмосферы с последующим ее спеканием (литификацией) в сплошную породу. Некоторые плиты разрушены трещинами (например, в нижней правой части рисунка).

Вид поверхности Венеры на разных панорамах, особенно на полученной «Венерой-9», указывает на возможные сейсмические явления. Попытка зарегистрировать такие явления впервые была предпринята с помощью «Венеры-13» и «Венеры-14». Разумеется, было бы наивным надеяться застать «венеретрясение» за 1 – 2 ч активного существования спускаемых аппаратов на поверхности планеты. Приборы были рассчитаны на регистрацию микросейсмов – очень слабых колебаний грунта, которые на Земле возникают, например, под действием волнения океана.

Рис. 4. Раздробленный грунт и остатки коренных пород в месте посадки «Венеры-13». Темный предмет в центре – деталь аппарата

Измерения с помощью «Венеры-14» выполнялись в течение почти 1 ч после посадки аппарата. Примерно в середине этого периода отмечены два слабых толчка грунта (микросейсмы). Сам аппарат помех не создавал. И хотя нельзя полностью исключить влияние аппарата, автор эксперимента больше склоняется к мысли, что это были реальные микросейсмы. Это очень интересный результат, тем более, что спускаемый аппарат «Венеры-13», опустившийся 1 марта 1982 г. на расстоянии 950 км от будущего района посадки спускаемого аппарата «Венеры-14», микросейсмы не отметил. Вид рыхлого грунта в районе посадки «Венеры-13» говорит о значительно более древнем возрасте поверхности. Предполагается, что это старые лавовые образования, подвергшиеся сильному химическому выветриванию (рис. 4).

Механические измерения, которые выполнялись на обоих аппаратах, показали, что плотность грунта здесь близка к 2 г/см³. Интересно, что предварительный анализ состава грунта в обеих точках дал почти одинаковое количество кремнезема (45 и 49%), но заметно различное содержание окиси калия и кальция (4 и 7% для района посадки «Венеры-13», 0,2 и 10% для района посадки «Венеры-14»). В первом случае грунт отнесен к глубинным базальтоидам, сравнительно редко встречающимся на Земле, во втором – к более распространенным океаническим толеитовым базальтам.

Согласно результатам рентгенофлуоресцентного анализа, 95% массы грунта приходится на кремний, кислород, алюминий, калий, кальций, магний, титан, марганец, железо. Но окончательная интерпретация полученных данных еще впереди, как, впрочем, и всех экспериментальных результатов, которые рассматривались в этой статье и которые в нее не вошли.

С каждым полетом к Венере эксперименты становятся все сложнее, а их результаты все полнее характеризуют удивительную планету, которая так похожа и так непохожа на нашу Землю.

Национальные ССС зарубежных стран¹

В. И. ГАЛКИН,

кандидат технических наук

¹ По материалам зарубежной печати.

В последние годы значительные успехи были достигнуты в области спутниковой связи. Спутники связи уже сейчас занимают прочное место в национальных коммерческих системах связи многих стран и являются незаменимым инструментом оптимального решения задач по обеспечению каналами различного целевого назначения как между государствами, так и внутри отдельных стран и регионов.

Так, например, только при использовании ИСЗ могут быть с минимальными экономическими затратами решены задачи по обеспечению телефонно-телеграфной связью в масштабах стран с огромной территорией, по передаче ТВ-программ между государствами и континентами, по связи с труднодоступными районами, созданию глобальных систем связи и телевидения и т. д. В настоящее время спутники связи не только дополняют существующие кабельные и радиорелейные линии связи, но и являются самостоятельным и наиболее эффективным средством создания систем связи, лишенных помех.

Помимо телефонно-телеграфной связи, с помощью спутников сейчас передаются телевизионные и радиовещательные программы, фототелеграфная информация, матрицы газет, журналов и метеорологических карт, цифровые данные и другая целевая информация: речевая аналоговая и в цифровой форме, видеосигналы, цифровые сигналы телетайпных линий и т. д. Широко развернуты работы по использованию спутников для ретрансляции программ телевидения и радиовещания непосредственно на индивидуальные приемники, для проведения учебных и общеобразовательных телевизионных передач для населения развивающихся стран, для оказания срочной медицинской помощи и консультаций специалистов, для проведения научных конференций и т. д.

В связи с ростом потребностей в используемых каналах на спутниках связи диапазон длин волн вплоть до сантиметрового уже практически исчерпан существующими системами спутниковой связи (ССС). В настоящее время количество имеющихся и реально планируемых ССС достигло почти 70, и это если не считать ССС различных стран, арендующих каналы связи других ССС (как внутри страны, так и международных). Одних национальных коммерческих ССС гражданского назначения (о которых и пойдет речь дальше) насчитывается около 40 (опять же, если только считать самостоятельные ССС, а не созданные на основе аренды существующих ИСЗ связи).

Естественно, это лишний раз подчеркивает уровень развития ССС в различных странах как одного из основных направлений национальных космических программ прикладного назначения. Однако здесь же отражаются характерные для экономики капиталистических стран конкуренция как между фирмами одной страны, так и между странами, стремление Отдельных фирм, стран и блоков к монополии в области ССС, появление межнациональных концернов и т. д. Достаточно сказать, что в США одних только национальных коммерческих ССС (как существующих, так и разрабатываемых) уже насчитывается более 10.

О международных глобальных и региональных коммерческих ССС уже не раз рассказывалось на страницах брошюр данной серии (см. например: Гольдовский Д. Ю. Космонавтика за рубежом. М., Знание, 1980 и Агаджанов П. А., Большой А. А., Галкин В. И. Спутники связи. М., Знание, 1981). В этой статье рассмотрим существующие и разрабатываемые национальные коммерческие ССС, рассчитанные на использование собственных искусственных спутников Земли (ИСЗ). Причем с учетом сказанного слово «национальные» здесь надо понимать как «внутригосударственные», поскольку за редким исключением, в основном касающимся ряда развивающихся стран, большинство национальных ССС принадлежит определенным фирмам и корпорациям данной страны.

Канада. Первой зарубежной страной, создавшей собственную ССС, стала Канада². Причем все коммерческие ССС в Канаде принадлежат и эксплуатируются фирмой «Телесат Канада». В основу этой национальной ССС положено использование ИСЗ «Аник» нескольких поколений (табл. 1), запускаемых на стационарную орбиту с помощью американских ракет-носителей (PH).

² Напомним, что первая в мире эксплуатационная ССС была создана в СССР с использованием ИСЗ «Молния».

Таблица 1

ИСЗ «Аник» 1-го поколения («Аник-Эй») разрабатывала американская фирма «Хьюз». В результате ею был создан ИСЗ так называемой модели HS 333, которая затем использовалась в ряде ССС других стран. На каждом таком ИСЗ имелось 12 высокочастотных стволов связи с пропускной способностью каждого ствола 960 симплексных телефонных каналов (при передаче на одной несущей частоте) или одной программы цветного телевидения. В ретрансляторе с одиночным преобразованием частоты приема (около 6 ГГц) в частоту передачи (около 4 ГГц) и с постоянным коэффициентом усиления каждый ствол, по существу, был независимым в работе и мог использоваться в режиме насыщения или в линейном режиме (соответственно при ретрансляции сигналов с одной или несколькими несущими частотами).

Единственным общим активным элементом ИСЗ служил резервный широкополосный приемник. Первоначально созданная аппаратура ИСЗ была рассчитана на передачу информации с частотным разделением каналов и частотным многостанционным доступом. С 1974 г. был осуществлен переход с частотного разделения каналов на временное. Предусматривались высокоскоростной (со скоростью 60 Мбит/с в полосе 36 МГц) и низкоскоростной (40 кбит/с в полосе 60 кГц) режимы передачи информации. Для обслуживания малых наземных станций в ССС использовался свободный доступ к частотным каналам.

В процессе эксплуатации ССС «Телесат» на базе ИСЗ «Аник-Эй» впервые была внедрена цифровая передача информации, что применительно к передаче речевой информации позволило увеличить пропускную способность ИСЗ практически вдвое, более эффективно использовать полосу частот и излучаемую мощность ИСЗ и обеспечить большую гибкость в работе ССС. Во время эксплуатации ССС получены высокие показатели характеристик надежности. Так, например, коэффициент готовности телевизионных передающих устройств равнялся 0,9985 (с резервным оборудованием) и 0,986 (без резерва).

В данной ССС работают более 100 наземных станций (НС). Причем на обслуживаемых НС с большим трафиком применяются антенны диаметром 30 м, в населенных пунктах северных районов Канады работают НС с антеннами диаметром 10 м, вблизи крупных центров юга Канады используются ПС с антеннами диаметром 7,8 м.

Расчетный срок существования ИСЗ «Аник-Эй» около 7 лет, но они намного его превысили. За это время опять же американской фирмой «Хьюз» был разработан ИСЗ «Аник-Би», но уже с участием канадской фирмы «Спар». Также этими фирмами были созданы ИСЗ последующего поколения, «Аник-Си», предназначенные для ввода в строй с 1982 г. ИСЗ «Аник-Би», вошедший в состав ССС «Телесат», фактически был экспериментальным для отработки спутниковой системы непосредственного телевещания. Разработка ИСЗ «Аник-Си» привела к созданию ИСЗ так называемой модели HS 376 (табл. 2), использовавшейся как базовой для ССС других стран. ИСЗ «Аник-Ди» изготовляла уже одна фирма «Спар» (Канада).

Таблица 2

* ИСЗ «Аник-Би» имеет трехосную стабилизацию, остальные стабилизируются вращением.

Расширение эксплуатации ССС «Телесат» выразилось в увеличении числа НС (в частности, мобильных), предоставлении большого числа стволов для ретрансляции телевизионных и радиовещательных программ, привлечении ИСЗ для передачи телевизионных программ на кабельные распределительные системы и для передачи телевизионных образовательных программ и т. д.

Однако первым канадским ИСЗ прямого телевизионного вещания стал выведенный в начале 1976 г. ИСЗ «Гермес» («КТС»). Он создавался под руководством Министерства связи Канады с участием Национального управления США по аэронавтике и космонавтике (НАСА) для использования в создании экспериментальной ССС непосредственного телевизионного вещания³. Министерство связи Канады, помимо этого, применяло ИСЗ также в области просвещения, медицинского обслуживания, передачи цифровой информации, связи между населенными пунктами Канады. Причем особое внимание уделялось изучению характеристик распространения радиоволн в диапазоне 14/12 ГГц. НАСА использовало ИСЗ для экспериментов в области образовательных программ, здравоохранения и других видов обслуживания отдаленных районов США, а также для экспериментов по определению эффективности малогабаритных мобильных НС и проведению телевизионных конференций.

³ Первая эксплуатационная спутниковая система телевизионного вещания была осуществлена в СССР с использованием ИСЗ «Экран» («Стационар-Т»).

Размеры ИСЗ при сложенных панелях солнечных батарей составляли 1,8 × 1,68 × 1,73 м, длина развернутых панелей – 16,1 м. Система электропитания ИСЗ, включающая солнечные и аккумуляторные батареи, обеспечивала мощность 1260 Вт непосредственно после запуска и 918 Вт в конце расчетного двухлетнего срока активного существования ИСЗ. Расчетная надежность ИСЗ «Гермес» в течение срока работы – 0,995. ИСЗ имел трехосную систему ориентации с точностью наведения антенн по тангажу и крену ±0,1°, по рысканию – ±1,1°. ИСЗ корректировался на стационарной орбите в направлении «восток–запад» с помощью микродвигателей.

Коэффициент усиления антенны при использовании усилителя мощностью 200 Вт (кроме того, были два усилителя мощностью по 20 Вт) 36,9 дБ, эффективная излучаемая мощность 59 дБВт, что на 6 дБВт превышало мощность, свойственную американскому спутнику «АТС-6» с 9-метровой бортовой антенной (ИСЗ «Гермес» имел две приемо-передающие поворотные антенны с параболическими отражателями диаметром 0,71 м). Таким образом, этот ИСЗ был самым мощным из запущенных в то время.

Через ИСЗ «Гермес» обеспечивался прием и передача телевидения и двухсторонняя радиотелефонная связь между НС с антеннами диаметром от 2 до 9 м, а также двухсторонняя радиотелефонная связь между наземными установками с антеннами диаметром от 0 6 до 1,2 м.

Ряд элементов ретранслятора ИСЗ разработан и изготовлен некоторыми западноевропейскими странами.

Эксплуатация ССС на базе «Гермес», а затем ИСЗ «Аник-Би» позволила «Телесат» эффективно перейти к ССС на базе ИСЗ «Аник-Си».

США. Подобную роль, которую сыграл запуск ИСЗ «Гермес» в деле развития ССС «Телесат», имел запуск американского экспериментального ИСЗ «АТС-6». Запущенный 30 мая 1974 г. на стационарную орбиту в точку «стояния» 94° з. д. этот ИСЗ, разработанный американской фирмой «Файрчилд», имел бортовую антенну диаметром 9,1 м, состоящую из 48 гибких алюминиевых полос, соединенных между собой гибкой сеткой, которые при помощи пружинного механизма соединялись с тороидальным полым основанием антенны.

Бортовая система электропитания обеспечивала мощность 535 Вт. Система ориентации выдерживала заданное положение ИСЗ на орбите с точностью не хуже 0,1°. Двигатели системы ориентации позволяли проводить коррекцию положения ИСЗ относительно трех осей и коррекцию его орбиты. Ретранслятор работал в диапазонах 0,86, 1,65/1,55, 2,25/2,07, 6/4 и 18/13 ГГц. В качестве основного элемента ретранслятора использовался синтезатор частот, позволявший формировать на основе одной стандартной частоты около 20 рабочих частот.

Все каскады передатчиков были выполнены на твердотельных элементах, за исключением выходных усилителей диапазона 6/4 ГГц, где использовались лампы бегущей волны (ЛБВ) мощностью 10 Вт. В передатчике диапазона 2 ГГц 4 параллельных транзистора обеспечивали общую мощность 20 Вт, а в диапазоне 1,5 ГГц 8 транзисторов давали общую мощность 40 Вт. Передатчик диапазона 0,86 ГГц имел выходную мощность 80 Вт.

На стадии проектирования ИСЗ «АТС-6» принимались меры по исключению отказов, которые могли бы привести к полному срыву выполнения поставленных задач. Расчетный срок активного существования был 5 лет, и действительно ИСЗ прекратил работать в июле 1979 г.

Однако ни успешно проводимые эксперименты НАСА с ИСЗ «АТС-6» и «Гермес», ни плодотворное использование ИСЗ «Аник» фирмой «Телесат» в Канаде не вселяли оптимизма американским фирмам в деле развертывания собственных национальных ССС. Первой «рискнула» создать собственную ССС телеграфная компания «Уэстерн Юнион», которая, в общем-то, не котировалась высоко среди ведущих радиовещательных фирм США, Начала она с простого – заказала у фирмы «Хьюз» ИСЗ модели HS 333, используемой «Телесат» для своей ССС как ИСЗ «Аник-Эй», и, переименовав их в ИСЗ «Уэстар», запустила первый из них в апреле 1974 г. (табл. 3). С запуском еще одного ИСЗ «Уэстар» в том же году вступила в строй первая национальная ССС США.

Таблица 3

Характеристики ИСЗ «Уэстар» мало чем отличались от ИСЗ «Аник-Эй» (см. табл. 2). Хотя диаграмма направленности антенны ИСЗ охватывает континентальную часть территории США, Аляску и Пуэрто-Рико. Узким лучом захватываются Гавайские острова. Через ИСЗ «Уэстар» обеспечивается связь между 5 НС с антеннами 15,3 м. НС оборудованы аналоговыми и цифровыми мультиплексорами и системами контроля, обеспечивающими автоматическое восстановление связи при любом повреждении за время не более 100 мс.

«Уэстерн Юнион» предоставляет в аренду каналы своей ССС, а также отдельные ретрансляторы. Так, например, 3 ретранслятора ИСЗ «Уэстар» полностью арендуются фирмой «Америкэн Сателлит» (дочерняя фирмы «Файрчилд»). В настоящее время организована даже корпорация «Спейском» (объединение фирм «Уэстерн Юнион» и «Америкэн Сателлит»), которая занимается разработкой перспективной ССС «Уэстар».

Запуск 3-го ИСЗ «Уэстар» был последним из серии моделей HS 333 фирмы «Хьюз». Следующие 4-й и 5-й ИСЗ относятся ко 2-му поколению «Уэстар», представляющих собой разработанную фирмой «Хьюз» модель HS 376, т. е. аналогичны ИСЗ «Телесат-I» (см. табл. 2). Как видно, «Уэстерн Юнион» опять пошла по линии наименьшего сопротивления, закупив готовые ИСЗ у «Хьюз», правда, опередив в запуске своих ИСЗ Канаду. Однако объединенная корпорация «Спейском» (с головной фирмой «Уэстерн Юнион») к настоящему времени разработала спутниковую систему слежения и передачи данных ТДРСС, которую планирует сдавать в аренду (в частности, НАСА). Система состоит из 2 ИСЗ, разрабатываемых фирмой ТРВ, которые будут запущены в 1983 г. на стационарную орбиту в точки «стояния» 41 и 171° з. д. Срок активного существования ИСЗ 10 лет, ретрансляция может осуществляться в диапазонах 6/4 и 15/12 ГГц. ИСЗ стабилизируется по трем осям, имеет две 5-метровые антенны.

Предполагается изготовить 4 ИСЗ, два из которых (в точках «стояния» 41 и 171° з. д.) арендуются НАСА для обеспечения полетов МТКК, ОС «Спейслэб» и различных ИСЗ. Еще два разрабатываемых ИСЗ, выведенных на стационарную орбиту в точки «стояния» 79 и 91° з. д., предназначены для создания новой ССС «Уэстерн Юнион» («Усовершенствованный Уэстар»), причем один из ИСЗ станет резервным.

Хотя «Уэстерн Юнион» первой в США организовала ССС на базе собственных ИСЗ, приоритет в создании первой ССС США принадлежит, вообще говоря, фирме РКА, которая для этой цели в 1973 г. арендовала часть каналов у 2-го ИСЗ «Аник-Эй». К 1975 г. РКА собственными силами разработала ИСЗ «Сатком», на базе которого она организовала полностью свою национальную ССС США (табл. 4). Эти ИСЗ по своим показателям превосходили первые ИСЗ «Уэстар», представлявшие собой модель HS 333.

ИСЗ «Сатком» первоначально имели стартовую массу 873 кг. В их конструкции использовались легкие металлы (алюминий, магний, бериллий), оборудование монтировалось в сотовой конструкции. На ИСЗ установлены 4 параболические антенны с частично перекрываемыми диаграммами направленности, Коэффициент усиления антенн в режиме приема и передачи составлял 33 дБ. Для 4 отражателей антенн предусматривались 6 рупорных облучателей, которые, как и волноводы, фильтры, входные и выходные мультиплексеры и ферменные конструкции антенного блока, изготавливались из эпоксидной смолы, армированной графитом.

Таблица 4

* Этому предшествовал неудачный запуск 3-го ИСЗ 7 декабря 1979 г.

Полоса частот каждого из 24 ретрансляторов составляла 36 МГц. Ретрансляторы, работавшие в диапазоне 6/4 ГГц, имели усилители на ЛБВ мощностью 5 Вт. Для обслуживания континентальной части США и Аляски использовались все 24 ретранслятора при эффективной излучаемой мощности антенн 32 дБВт, для обслуживания Гавайских островов – 12 ретрансляторов при эффективной излучаемой мощности 26 дБВт. Каждый ретранслятор обеспечивал передачу одной цветной телевизионной программы или связь но 900 односторонним телефонным каналам или передачу цифровой информации со скоростью 60 Мбит/с.

ИСЗ стабилизируется по трем осям и оборудован магнитной системой ориентации, которая в направлении «восток–запад» обеспечивала точность ±0,12°, а в направлении «север–юг» – до ±0,14°. В качестве запасного средства ориентации (на случай магнитных бурь) применялись микродвигатели. Срок активного существования первых ИСЗ «Сатком» планировался на 8 лет. Вероятность нормальной работы каждого ретранслятора после 7 лет работы составляла 0,86.

ССС РКА рассчитана на использование 2 ИСЗ. Вывод на стационарную орбиту следующих двух ИСЗ «Сатком» ознаменовал собой переход ССС на более высшую ступень, в связи с чем ИСЗ данной системы были переименованы в «Кабленет». Однако они в основном отличались лишь повышенной мощностью солнечных и аккумуляторных батарей. Система электропитания ИСЗ «Кабленет» (3-го и 4-го ИСЗ «Сатком») обеспечивала мощность непосредственно после запуска 770 Вт, а в конце 8-летней службы 550 Вт.

Начиная с 5-го, в ИСЗ «Сатком» были введены, наконец, существенные изменения. Вместо усилителей на ЛБВ стали использоваться твердотельные усилители на транзисторах. Еще более повысилась мощность бортовых источников питания, увеличился резерв ретрансляторов. Масса ИСЗ стала равняться 1100 кг, а расчетный срок активного существования повысился до 10 лет. К этим ИСЗ «Сатком» («Кабленет»), помимо 5-го, относятся еще 3 ИСЗ, которые намечено вывести на стационарную орбиту в последующие годы (из них 6-й и 7-й в 1983 г.).

Крупнейшая фирма США, специализирующаяся по космической связи, «Комсат», которая занимает главенствующее положение в глобальной международной ССС «Интелсат», лишь третьей в своей стране организовала собственную национальную ССС. Однако при этом она развернула бурную деятельность, быстро организовав и тут же сдав в аренду (фирмам АТТ и ГТЕ) ССС на базе ИСЗ «Комстар», затем вместе с фирмами ИБМ и «Этна Лайф» «Комсат» создала спутниковую систему деловой связи Эс-Би-Эс для фирм, правительственных учреждений и других организаций. Наконец, с помощью дочерней фирмы Эс-Тэ-Си она приступила к разработке первой в США спутниковой системы непосредственного телевещания на недорогие малогабаритные приемники.

Создать собственную ССС фирме «Комсат» удалось очень легко для этой цели она использовала фактически принадлежащие ей ИСЗ «Интелсат-4Эй», только что созданные для глобальной международной ССС. Фирме «Хьюз», разработавшей эти ИСЗ, пришлось только изменить некоторые детали, чтобы приспособить ИСЗ для работы в национальной ССС США. Первый ИСЗ «Ком-стар» был запущен в мае 1976 г., когда не прошло и года после запуска первого ИСЗ «Интелсат-4Эй» (табл. 5).

Таблица 5

ИСЗ «Комстар» стабилизируется вращением, имеет 24 ретранслятора, работающие в диапазоне 6/4 ГГц. Пропускная способность 28 800 односторонних каналов или передача информации со скоростью 1 Гбит/с. Масса ИСЗ на орбите 792 кг. Расчетный срок службы 7 лет. Наземный комплекс состоит из 8 НС с антеннами диаметром 30 м. Солнечные батареи имеют мощность 520 Вт.

ИСЗ системы Эс-Би-Эс создан фирмой «Хьюз» на базе модели HS 376 (см. табл. 2, «Телесат-1»). Однако специфичность использования ИСЗ привела к ряду изменений. В частности, осуществляется полностью цифровая связь при передаче данных, телевизионных и телефонных сигналов. Бортовая антенна имеет диаметр 1,83 м и две отражающие поверхности для системы облучателей. 10 ретрансляторов работают в диапазоне 14/11 ГГц. Усилитель на ЛБВ обеспечивает мощность 20 Вт.

Пропускная способность ИСЗ 480 Мбит/с. Работает он в режиме многостанционного доступа на основе временного разделения и представления каналов по требованию. Максимальная емкость 12 000 – 14 000 телефонных каналов. Расчетный срок активного существования ИСЗ 10 лет. Часть каналов арендуется Японией и ФРГ.

Диаграмма направленности бортовой антенны охватывает всю территорию США, усиление антенны в направлении максимального излучения 32 дБ. Система рассчитана на наличие двух ИСЗ на орбите (одного в резерве). В июне 1983 г. предполагается запуск 4-го ИСЗ Эс-Би-Эс. Всего зарезервировано 5 точек «стояния» на стационарной орбите: 128°, 125°, 97°, 94° и 106° (или 100°) з. д. К 1983 г. намечается эксплуатация 200 НС в 150 городах США. 80 НС с антеннами диаметром 5,5 м и 20 НС с антеннами диаметром 7,5 м изготовляются японской фирмой «Ниппон Электрик».

На начало 1986 г. запланирован запуск первого из двух экспериментальных ИСЗ системы непосредственного телевещания США на антенны диаметром 0,75 м (стоимость антенны с, ее установкой оценивается примерно в 100 долл.). За создание и эксплуатацию этой системы отвечает фирма Эс-Тэ-Си, дочерняя организация фирмы «Комсат». Первый ИСЗ должен быть запущен над восточным побережьем США (точка «стояния» 115° з. д.). Кроме того, зарезервированы точки «стояния» 135°, 155° и 175° з. д.

Намечена передача трех телевизионных программ по одному каналу круглосуточно, а по другим – 15 ч в сутки: фильмы, спортивные репортажи, детские программы, новости, культурные программы, общеобразовательные и т. д. Трансляция программ на Землю будет осуществляться на частоте 12 ГГц с помощью передатчика мощностью 200 Вт, а прием на ИСЗ – на частоте 17 ГГц.

Мы рассмотрели здесь существующие и разрабатываемые ССС трех фирм («Комсат», «Уэстерн Юнион» и РКА). В настоящее время этим трем фирмам принадлежат все 4 действующие национальные коммерческие ССС США (и даже 5, если учесть систему спутниковой связи с морскими судами «Марисат», принадлежащую «Комсат»). Ряд фирм уже не могут довольствоваться арендой каналов, ретрансляторов и целой ССС и стремятся создать свои собственные ССС, однако быстрому развертыванию этих ССС помешала задержка с вводом в эксплуатацию многоразового космического корабля. Этим, в частности, объясняется тот факт, что уже несколько американских фирм обратились за услугами к западноевропейским странам, обладающим мощной РН «Ариан».

Особенно в плачевном положении оказалась ведущая фирма США в области радиовещания «Америкэн Телефон энд Телеграф» (АТТ). Сейчас ее позиции явно пошатнулись, когда со всей очевидностью стало ясно, что спутниковые системы связи являются гораздо более перспективными по сравнению с наземными средствами. Поэтому не дожидаясь, когда истечет срок аренды ею ССС «Комстар» в 1985 г., она уже в следующем, т. е. в 1983 г., намерена обзавестись собственной ССС на базе ИСЗ «Телстар-3».

В основу ИСЗ этой ССС лежит та же модель HS 376, созданная фирмой «Хьюз». По договору с «Комсат» ИСЗ системы АТТ должны быть выведены в те же точки «стояния», которые занимают сейчас ИСЗ «Комстар», уступающие по пропускной способности ИСЗ «Телстар-3». Первый ИСЗ этой ССС должен быть запущен в середине 1983 г., второй – в 1984 г., а третий – в 1986 г.

К этой же модели HS 376 обратилась сама фирма «Хьюз», решившая создать собственную ССС. ИСЗ этой ССС получили название «Галакси-1», первый из которых намечено запустить также в 1983 г. Однако подобно «Комсат» фирма «Хьюз» тоже не намерена пользоваться собственной ССС, а рассчитывает сдавать ее в аренду. Точки «стояния» ССС «Галакси-1» 74° и 135° з. д.

Еще две национальные ССС, с использованием соответственно ИСЗ «Джистар» и «Спейснет», возьмут свое начало в 1984 г., с запуском первых ИСЗ этих ССС. В основу ИСЗ «Джистар» фирмы ГТЕ положен ИСЗ «Сатком» фирмы РКА, тогда как ИСЗ «Спейснет» разрабатывает собственными силами фирма «Саузерн Пасифик» – 70° и 119° з. д. Причем последняя фирма уже 103° и 100 (или 106°) з. д., для ССС «Саузерн Пасифик» – 70° и 119° з. д. Причем последняя фирма уже заказала и заплатила за использование РН «Ариан» для запусков ИСЗ своей ССС.

В перспективе свои собственные ССС намерены организовать фирмы «Америкэн Сателлит» (дочерняя фирмы «Файрчилд») и «Белл».

Индонезия. Следующей после США страной, создавшей собственную коммерческую ССС, стала Индонезия. Это не столь уж и удивительно, как может показаться на первый взгляд. Вряд ли еще найдется такая страна, где столь разрозненными были населенные пункты, расположенные на многочисленных островах. Лишь спутниковая система могла бы установить постоянно действующую связь между ними и трансляцию телевизионных программ. С этой целью и была создана ССС с ИСЗ «Палапа», предназначенная для организации телефонно-телеграфной связи Индонезии, а также для передачи национальных радиовещательных и телевизионных программ.

Для ИСЗ 1-го поколения «Палапа-Эй» фирма «Хьюз» (США) использовала при создании модель HS 333, для «Палапа-Би» – модель HS 376 (см. табл. 2, «Аник-Эй», «Телесат-1»). Первый ИСЗ «Палапа-Эй» был запущен 8 июля 1976 г. в точку «стояния» 83° в. д., второй (резервный) – осенью 1978 г. в точку 77° в. д. Для запуска использовалась американская РН «Дельта». ИСЗ «Палапа-Би», в 4 раза более мощные своих предшественников, должны быть запущены в начале 1984 г.

Таким образом, в настоящее время в Индонезии заканчивает свою деятельность ССС на базе ИСЗ «Палапа-Эй», работающих в диапазоне 6/4 ГГц с полосой частот 36 МГц и имеющих 12 ретрансляторов. Система НС подразделяется на большие, используемые для связи и приема цветного телевидения и радиовещания с последующей ретрансляцией абонентам, и на малые НС, применяемые для нужд промышленности. Установлено более 40 НС: одна для управления и связи с двумя антеннами в Сибинонте (фирмы «Хьюз»), 9 НС этой же фирмы на островах Ява, Бали и других, 15 НС фирмы «Форд» (США) (7 стационарных и 8 мобильных с антеннами диаметром 10,4 м) на островах Суматра, Калимантан и Сулавеси, 15 НС фирмы ИТТ (США) на островах Сулавеси, Новая Гвинея и на Малуокских островах, и т. д.

Часть каналов ССС «Палапа» арендуют Филиппины (12 НС), Малайзия, Сингапур и Таиланд.

Индия. Последней пока из стран, создавших национальную ССС, стала Индия. К разработке собственной ССС она приступила весьма давно. Еще в 1975 г. с этой целью она организовала экспериментальную ССС с использованием ИСЗ «АТС-6», который был переведен со своей точки «стояния» над Тихим океаном в точку «стояния» над Мадагаскаром. С 1977 г., в течение трех лет, для дальнейшей отработки будущей ССС Индия проводила эксперименты с использованием франко-западногерманского ИСЗ «Симфония».

С целью дальнейших исследований в этой области 19 июня 1981 г. с помощью РН «Ариан» (ЕСА) был выведен на стационарную орбиту в точку «стояния» 102° в. д. индийский экспериментальный ИСЗ связи «АППЛЭ». Разработанный ЕСА, он имеет трехосную стабилизацию и бортовую антенну диаметром 0,9 м. Ретранслятор предназначался для работы в диапазоне 6/4 ГГц на малогабаритные НС. Поскольку одна из солнечных батарей не развернулась, программа экспериментов с этим ИСЗ была сокращена,

10 апреля 1982 г. с помощью РН «Дельта» был выведен на орбиту первый из двух индийских ИСЗ «Инсат-1», разрабатываемых фирмой «Форд» (второй ИСЗ «Инсат-1» должен быть запущен в конце 1983 г. на стационарную орбиту в точку «стояния» 94° в. д.). ИСЗ «Инсат-1» имеет многоцелевое назначение: для создания национальной ССС и системы непосредственного телевизионного вещания на малогабаритные приемники, а также для сбора и ретрансляции метеоданных.

Масса этого ИСЗ на стационарной орбите 580: кг. Солнечные батареи площадью 11,5 м² обеспечивают мощность не менее 900 Вт. На борту имеется 12 ретрансляторов для ССС, работающих в диапазоне 6/4 ГГц с полосой пропускания 36 МГц и мощностью на выходе 3 Вт, и 2 ретранслятора непосредственного телевизионного вещания в диапазоне 2,5 ГГц с мощностью на выходе 50 Вт для каждого. Пропускная способность ИСЗ свыше 8000 дуплексных телефонных каналов и 2 телевизионные программы. Расчетный срок активного существования 7 лет.

В системе ССС имеется НС с антеннами различного диаметра – от 8 до 12 м. 5 больших НС (в Калькутте, Бомбее, Мадрасе, Дели и Шиллинге) для обеспечения радиотелефонной связи и передачи телевизионных программ. 12 средних НС решают те же задачи. 6 мобильных (2 самолетных и 4 автомобильных) НС и 12 малых НС в отдаленных районах будут использоваться для установления радиотелефонной связи. Передача телевизионных программ должна вестись на приемные установки с антеннами диаметром 5 м. НС системы непосредственного телевизионного вещания имеют антенну диаметром 3 – 3,6 м и размещены практически по всей стране.

Однако в конце лета 1982 г. первый ИСЗ «Инсат-1», выведенный на стационарную орбиту в точку «стояния» 74° в. д., перестал функционировать спустя некоторое время после начала эксплуатации.

Япония. Правительство Японии самое серьезное отношение придает созданию в стране собственной национальной ССС и системы непосредственного телевизионного вещания, Достаточно сказать, что после неудач с запуском экспериментального ИСЗ связи «Аяме» («ЕКС») было сменено все высшее руководство Национального управления космических разработок (НАСДА), играющего ту же роль, что и НАСА в США.

Для проведения экспериментов по связи в миллиметровом диапазоне и отработки выведения полезной нагрузки на стационарную орбиту был запущен в феврале 1977 г. ИСЗ «Кику-2» («ЕТС-2»), который был выведен на стационарную орбиту в точку «стояния» 130° в. д. Масса ИСЗ 254 кг, по конструкции он аналогичен ИСЗ военной связи «Скайнет» (Великобритания) и «НАТО-1». Разработкой ИСЗ занималась американская фирма «Форд» (табл. 6).

Таблица 6

* Та же американская РН «Дельта», но изготовленная в Японии по лицензии.

** Запуск неудачный.

Антенный блок, снабженный системой противовращения (ИСЗ стабилизировался вращением), включал в себя антенну диапазона 11 ГГц, антенну диапазона 34 ГГц, ретранслятор, работающий в диапазоне 2,1/1,7 ГГц с шириной полосы 8,2 МГц. Система солнечных батарей обеспечивала мощность не менее 92 Вт. Расчетный срок активного существования около 1 года.

В связи с неудачей запустить экспериментальный ИСЗ связи «Аяме» запланированный ранее на 1982 г. запуск первого ИСЗ «КС-2» для национальной ССС отложен, видимо, на 1983 г. Для изучения проблем, связанных с созданием этой ССС, и проведения других экспериментов в декабре 1977 г. был запущен ИСЗ «Сакура» («КС-1»). Масса ИСЗ на стационарной орбите 350 кг, корпус ИСЗ имеет цилиндрическую форму диаметром 2,18 м и длиной 2,24 м. Солнечные батареи обеспечивали в конце трехлетнего срока активного существования мощность не менее 480 Вт.

ИСЗ имеет 6 ретрансляторов диапазона 30/20 ГГц и 2 ретранслятора диапазона 6/4 ГГц с шириной полосы 290 МГц. Бортовой передатчик обеспечивает радиотелефонную связь, а также передачу цветного телевидения или цифровой информации со скоростью до 100 Мбит/с. Излучаемая мощность ретрансляторов в диапазоне 30/20 ГГц составляет 34 дБмВт, в диапазоне 6/4 ГГц – 34,5 дБмВт. ИСЗ стабилизируется вращением, имеет 4 микродвигателя для коррекции.

Для проведения экспериментов с ИСЗ «Сакура» применяется главная НС с антенной диаметром 13 м (для диапазона 30/20 ГГц) и диаметром 10 м (для диапазона 6/4 ГГц). Кроме того, использовались другие стационарные и мобильные НС с антеннами диаметром от 3 до 12,8 м.

Для изучения проблем по созданию системы непосредственного телевизионного вещания и проведения соответствующих экспериментов в 1978 г. был запущен японский ИСЗ «Юри» («БСЕ»). В разработке ИСЗ участвовали фирмы «Дженерэл Электрик» (США), «Шибаура Электрик» (Япония). Масса ИСЗ на стационарной орбите 350 кг. Расчетный срок активного существования 3 года. Ошибки в наведении антенны не превышают ±0,2°. ИСЗ имеет трехосную систему ориентации.

На борту ИСЗ «Юри» установлены 2 ретранслятора в диапазонах 14,27/12 и 14,4/12,1 ГГц с ширинами полос 50 и 80 МГц, каждый из которых может передавать одну программу цветного телевидения. Мощность усилителя на ЛБВ в каждом из ретрансляторов 100 Вт. Наземный комплекс экспериментов с ИСЗ «Юри» состоит из главной НС с антенной диаметром 13 м и двух типов мобильных НС: для малых островов Японии с антеннами диаметром 4,5 м и для главных островов с антеннами диаметром 3 м.

Создаваемая в Японии ССС станет первой в мире, которая будет работать и в диапазоне 30/20 ГГц. В этой ССС используются 2 ИСЗ «Сакура-2» («КС-2») на стационарной орбите в точках «стояния» 130 и 135° в. д. Для запуска будет применяться японская РН «Н-2». По своим основным характеристикам ИСЗ «КС-2» аналогичны ИСЗ «КС-1» («Сакура»), но полностью разрабатываются японскими фирмами. Кроме того, в бортовом усилителе диапазона 6/4 ГГц вместо ЛБВ будет использоваться система транзисторов, а усилители на ЛБВ в диапазоне 30/20 ГГц будут иметь повышенную надежность. Расчетный срок активного существования 5 лет.

ИСЗ «БС-2» системы непосредственного телевизионного вещания также конструктивно аналогичны экспериментальному ИСЗ «БСЕ» («Юри»). Однако будут усовершенствованы системы электропитания и стабилизации, а также уменьшена общая масса ИСЗ. Первый ИСЗ этой системы предполагается запустить в 1983 г., второй – в 1984 г. Расчетный срок активного существования этих ИСЗ 5 лет. Для запуска также намечается использовать РН «Н-2».

Франция. В 1983 г. намечен запуск первого ИСЗ французской ССС «Телеком-1», и еще неизвестно кто первый, Япония или Франция, создаст свою национальную ССС. Французское правительство также уже давно занимается разработкой собственной ССС, а также системы спутникового телевещания. Для проведения соответствующих экспериментов в этой области Франция совместно с ФРГ разработала ИСЗ «Симфония», в создании которого в рамках консорциума СИФАС участвовали французские фирмы «Аероспатиель» и «Томпсон» (со стороны ФРГ фирмы МББ, «Сименс» и «Телефункен»). Первый ИСЗ «Симфония» был запущен 19 декабря 1974 г. с помощью американской РН «Дельта» на стационарную орбиту в точку «стояния» 11,5° з. д. Второй ИСЗ также при помощи РН «Дельта» запущен 26 августа 1975 г. в точку «стояния» 55° в. д. С марта по май 1977 г. первый ИСЗ был переведен в точку «стояния» 49° в. д., а к сентябрю 1979 г. вновь возвращен на прежнее положение.

Каждый ИСЗ имеет два ретранслятора в диапазоне 6/4 ГГц, обеспечивающих связь по 600 дуплексным телефонным каналам или передачу двух телевизионных программ. Усилители ретрансляторов на ЛБВ давали выходную мощность 13 Вт. Передача с ИСЗ велась двумя остронаправленными антеннами, охватывающими «американскую» зону обслуживания (Южная Африка, Центральная Америка, восточная часть Северной Америки) и «евроафриканскую» зону (Западная Европа, Ближний Восток, Африка). При работе с ИСЗ использовались НС с антеннами диаметром 8,8, 12 и 16 м.

Срок активного существования ИСЗ оценивался в 5 лет, но действительный срок оказался выше. Лишь один из ретрансляторов первого ИСЗ «Симфония» вышел из строя по окончании 5-летнего срока работы.

В июле и октябре 1983 г. с помощью РН «Ариан» (ЕСА) будут запущены соответственно в точки «стояния» 10° и 7° з. д. ИСЗ «Телеком-1» французской коммерческой ССС, предназначенной для связи как на территории самой Франции, так и для связи с зарубежными ее департаментами. ИСЗ разрабатывались французской фирмой «Матра» на базе ИСЗ «ЕКС» региональной ССС западноевропейских стран.

Масса ИСЗ на орбите около 650 кг, размах солнечных панелей 16 м, которые обеспечивают в конце 7-летнего расчетного срока службы ИСЗ мощность 1045 Вт. 4 ретранслятора диапазона 6/4 ГГц должны обеспечивать радиотелефонную связь и ретрансляцию одной цветной телевизионной программы. 6 ретрансляторов диапазона 14/11 ГГц предназначены для передачи деловой информации для фирм и других организаций (5 из этих ретрансляторов осуществляют передачу цифровой информации со скоростью 25 Мбит/с, а еще один – передачу видеоинформации). 2 ретранслятора 8/7 ГГц используются для связи правительственных ведомств.

Усилитель ретранслятора диапазона 6/4 ГГц на ЛБВ имеет выходную мощность 20 Вт, усилитель ретранслятора диапазона 14/11 ГГц на ЛБВ – мощность 8,5 Вт. Связь с заморскими территориями будет осуществляться с помощью НС, имеющих антенну диаметром 11,8 м. Цифровая информация сможет приниматься с ИСЗ при помощи 250 НС с антеннами диаметром 3,5 м, а передаваться на ИСЗ через центральную НС с антенной диаметром 5 м. Видеоинформация может передаваться с мобильных передающих НС, оборудованных антеннами диаметром 3 м, а приниматься антеннами диаметром 2 м, устанавливаемыми на крышах зданий.

Совместно с ФРГ разрабатывается спутниковая система непосредственного телевизионного вещания с использованием ИСЗ «ТДФ-1». Запуск предэксплуатационного ИСЗ намечен на 1985 г. с помощью РН «Ариан», эксплуатационные ИСЗ планируется запускать с 1986 г. Разработку ИСЗ осуществляет консорциум «Евросателлит» с участием французских фирм «Аероспатиель» и «Томпсон» (со стороны ФРГ участвуют фирмы МББ и «Телефункен», кроме того привлечены бельгийская и шведская фирмы).

Стартовая масса предэксплуатационного ИСЗ 1,7 т, В конструкции широко используются композиционные материалы, в том числе углеродное волокно, а также бериллий и некоторые сплавы. Бортовое оборудование (узлы и детали корпусов, служебные и ретрансляционные системы) унифицировано более чем на 80%. Ориентация ИСЗ осуществляется по трем осям. Размах солнечных батарей, состоящих из двух панелей по 6 секций, достигает 19,3 м. Они дают мощность 3,6 кВт.

Параболическая антенна размером 2,8 × 1,12 м формирует диаграмму направленности 2,5 × 0,98° и дает эффективную излучаемую мощность 61 дБВт. ИСЗ имеет 5 ретрансляторов (из них 2 резервных) диапазона 18/12 ГГц с выходной мощностью 350 Вт (12 усилителей на ЛБВ). ИСЗ «ТДФ-1» может обслуживать большую площадь, включающую в себя Францию, Бельгию, Люксембург, Швейцарию, Андорру, Монако, Великобританию, Нидерланды, юго-западную часть ФРГ, Италию (частично), Испанию, Австрию, Ирландию.

ФРГ. Успешное сотрудничество с Францией при создании экспериментальных ИСЗ «Симфония» привело к совместной разработке спутниковой системы телевизионного вещания. В системе ФРГ будут использоваться ИСЗ «ТВ-Сат», несколько отличающиеся от ИСЗ «ТДФ-1». Так, например, две панели солнечных батарей ИСЗ «ТВ-Сат», состоящие из 5 секций, будут обеспечивать мощность 3 кВт. Параболическая антенна этого ИСЗ имеет размеры 2,6 × 1,5 м и формирует диаграмму направленности 1,62 × 0,72° с эффективной излучаемой мощностью 62,5 дБВт. Ретрансляторы работают в диапазоне 17,5/12 ГГц с выходной мощностью 370 Вт (при 5 усилителях на ЛБВ).

Первый предэксплуатационный ИСЗ системы намечается запустить с помощью РН «Ариан» в 1985 г., но несколько раньше запуска ИСЗ «ТДФ-1».

Помимо перечисленных стран, собственные ССС разрабатываются в Австралии, Швейцарии, Люксембурге, Швеции, Бразилии, Норвегии, КНР, Колумбии, Великобритании, Италии и ряда других стран. Запуски первых ИСЗ новых ССС намечены на 1985 и 1986 гг.

* Продолжение (начало см.: № 11 за 1980 г.; № 4 и 8 за 1981 г.; № 6 за 1982 г.).

СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ КОСМОНАВТИКИ

Сборник статей

Составитель В. И. Прищепа

Главный отраслевой редактор Л. А. Ерлыкин. Редактор Е. Ю. Ермаков. Мл. редактор Г. И. Родкина. Обложка художника Л. П. Ромасенко. Худож. редактор М. А. Гусева. Техн. редактор Н. В. Лбова. Корректор Е. Н. Альшевская

ИБ № 5291

Сдано в набор 16.08.82. Подписано к печати 03.12.82. Т 22116. Формат бумаги 84×108¹/₃₂. Бумага тип. № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 3,36. Усл. кр.-отт. 3,57. Уч.-изд. л. 3,55. Тираж 26 460 экз. Заказ 1726. Цена 11 коп Издательство «Знание», 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 824212.

Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4.

4-я стр. обложки