Ошибки мировой космонавтики
Глава 10
Венера
Тепленькая пошла!
До начала эпохи космонавтики по астрономическим наблюдениям о Венере были представления как о планете-двойнике Земли. У нее почти такие же размеры и такая же масса. Было известно, что Венера – вторая планета от Солнца и вся покрыта облаками. На этом знания о Венере, строго говоря, заканчивались, и начинались домыслы, которые, как потом выяснилось, были ошибочными.
Правда, перед тем как автоматическим межпланетным станциям удалось подлететь к планете, инженеры успели немало напортачить.
О первой попытке с Тяжелым спутником и перегревом его систем уже было рассказано в главе «Температура». Вторая попытка оказалась удачнее. Аппарат «Венера-1» полетел навстречу своей цели, но через семь дней не вышел на связь. Оказалось, что для сохранения ресурса у межпланетной станции была система автоматики, которая на время отключала приборы и датчики. Путь на Венеру долгий – около трех месяцев, и работать энергосистеме в полную силу необязательно. Этот принцип инженеры решили применить и к системам радиосвязи. Прием и передача сигналов осуществлялась по таймеру раз в пять суток. Первый сеанс связи с «Венерой-1» показал, что в работе солнечных батарей есть проблемы. Датчики поворота к Солнцу нагревались сильнее, чем было запланировано, но работали. Второго же сеанса так и не случилось. Видимо, солнечные батареи отвернулись от Солнца и престали снабжать станцию энергией. Этого можно было избежать, если бы связь работала постоянно и инженеры узнали о проблеме оперативно. Урок был извлечен! Все последующие межпланетные станции, куда бы они ни летели, должны были иметь возможность поддерживать связь непрерывно.
После этих провалов закрылось так называемое пусковое окно, и для следующей попытки требовалось подождать полтора года. Отправлять космические аппараты к другим телам Солнечной системы энергетически наиболее выгодно в определенные моменты времени, когда взаимное расположение Земли, Солнца и интересующего нас объекта позволяет вывести космический аппарат на требуемую траекторию с минимальными топливными затратами. Отправить что-то тяжелое к Венере или Марсу не в рамках пускового окна просто физически не получится. Подобные пусковые окна существуют даже для Луны, правда, в этом случае обстоятельства складываются наилучшим образом практически каждый месяц, а вот ждать подходящего момента для запуска космических аппаратов к другим планетам приходится несколько лет.
Для новой возможности подготовили сразу три зонда, но все три не смогли покинуть околоземную орбиту из-за отказа ступеней ракет-носителей «Молния». В одном случае один из двигателей ориентации не запустился, в другом случае оказался перекрыт клапан подачи топлива и маршевый двигатель остался выключенным, а в третьем случае топлива подавалось слишком много, и двигатель взорвался.
В США в такое стартовое окно получилось запустить к Венере миссию «Маринер-2». Причем во время пуска тоже обнаружилась проблема. В системе управления одного из стабилизирующих двигателей в процессе полета на несколько секунд отошел контакт. Ракета-носитель начала трястись, но удивительным образом от колебаний контакт встал на место. Еще удивительней, что эта нештатная ситуация не привела к каким-либо дальнейшим последствиям. В итоге «Маринер-2» пролетел недалеко от Венеры и впервые провел ее исследование с достаточно близкого расстояния.
Его данные показали, что многие ученые ошибались насчет Венеры. Например, у нее, в отличие от Земли, не было собственного магнитного поля. Также американский зонд измерил с помощью инфракрасного радиометра температуру планеты. До этого по вопросу тепла на Венере было несколько мнений. Всем было ясно, что раз она ближе к Солнцу, то и температура там будет выше. Но раз там всё в облаках, то водяной пар может стать щитом, отражающим солнечный свет, а у поверхности планеты в тени облаков будет жаркий, тропический, но приятный для развития жизни климат. Книга братьев Стругацких «Страна багровых туч», написанная за пять лет до исследований «Маринера-2», в художественной форме описывает одну их подобных теорий. В реальности температура оказалась в диапазоне от +200 до +300 °C. Однако метод измерения не позволял точно утверждать, что это температура поверхности планеты – многое зависело от атмосферы. Атмосфера могла быть достаточно прозрачной, а поверхность горячей, или атмосфера могла быть непрозрачной, и тогда приборами была зарегистрирована температура облаков.
Большинство исследователей склонялось к первому варианту. Тем не менее стало ясно, что при такой температуре мечтать о жизни на Венере не приходится.
После этого интерес к Венере в США остыл. В СССР удача американской станции и свои неудачи подстегнули конструкторов, и к следующему пусковому окну было подготовлено еще три зонда.
На этот раз все системы продублировали на случай отказа. Из-за этого вся конструкция стала сложнее, а чем запутанней задача, тем проще совершить ошибку. Так и произошло.
Первый из трех новых зондов получил название «Космос-27». При старте ракета-носитель не подвела, но во время переключения электропитания на бортовые системы возник сбой. Проблема оказалась связана с неправильно собранной электрической схемой и устранялась, как потом сказали разработчики, «за 20 минут с помощью паяльника».
Следующий аппарат назвали «Зонд-1», и его схему спаяли как полагается. На этот раз межпланетная станция смогла покинуть околоземную орбиту, но почти сразу возникла новая парадоксальная проблема. В приборе внутри корабля в безвоздушном пространстве не было вакуума. Для контроля температуры, чтобы системы не перегревались, использовалась газовая смесь. Электроника же работала на вакуумных лампах. Вакуумными они называются не просто так. Если внутри лампы окажется воздух, то электроны, которые в ней образуются, начнут сталкиваться с атомами и создавать другие заряженные частицы – ионы. Эти частицы, имея разные заряды, приведут к негативным эффектам, например снижению или увеличению силы тока в цепи. Так как вакуумные лампы отвечают за работу автоматики, перебои в них приводят к самым разным последствиям.
Макет «Зонда-1»
В одной из таких ламп «Зонда-1» оказался брак – небольшая незаметная трещинка, но достаточная, чтобы внутрь прошел воздух. Газовая смесь ионизировалась и привела к возникновению коронального электрического разряда внутри и к короткому замыканию. Система связи вышла из строя, но благодаря отдельной системе внутри спускаемого аппарата некоторое время данные на Землю передавались, но не о Венере, а о межпланетном пространстве.
Для следующих миссий требовалось время, так как пусковое окно закрылось, но инженеры не сидели без дела. Чтобы таких проблем, как у «Зонда-1», больше не было, по требованию Главного конструктора в перечень наземных испытаний была включена проверка ламп на герметичность рентгеновскими методами. Кроме этого, у инженеров появилась новая забота – подготовить зонды для полета на Марс. Правда, в назначенное время запущен был только один из пяти аппаратов. Три из оставшихся конструкций решили переделать под полет на Венеру, а четвертую использовать в наземных испытаниях.
Следующее окно пусков началось с успешного старта автоматической межпланетной станции «Венера-2», которая направилась к планете. И не только к ней, но и еще к Солнцу, а не от него, как было бы в полете к Марсу. Но операторы почти сразу после запуска стали отмечать ухудшение связи. Это был первый симптом. За несколько дней до подлета было принято решение перевести ресурсы станции на исследование. Все приборы были активированы, переведены в режим записи на информационные носители на борту, а радиопередатчики были отключены. Вероятно, «Венера-2» исследования провела, но передать на Землю данные так и не смогла. Все попытки с ней связаться провалились. Дальнейший анализ показал, что были неверно установлены некоторые из 40 элементов радиатора системы охлаждения. Они не излучали в космос излишки тепла от Солнца, а наоборот, передавали его бортовым системам связи, которые, вероятно, из-за этого и вышли из строя.
