Венера — вторая по удаленности от Солнца планета и ближайшая соседка Земли. Несмотря на то, что Венера носит имя древнеримской богини любви и плодородия, под толстой атмосферой планеты скрывается настоящий ад: средняя температура на поверхности этого небесного тела составляет рекордные 460 градусов, что делает планету самым горячим объектом Солнечной системы. Несмотря на этот факт, именно Венера стала главной целью для проведения первых межпланетных исследований таких космических аппаратов, как «Маринер-2» и «Венера-7». Спустя почти 50 лет затишья, ученые вновь хотят вернуться на адскую планету.
Почему Венера так отличается от Земли?
Земля и Венера очень похожи. Оба небесных тела примерно одного размера, сделаны из одного и того же материала, вращаются вокруг одной и той же звезды и даже обладают толстой атмосферой, однако на этом их сходства заканчиваются. Венеру по праву можно назвать злой сестрой Земли, так как всем, кто окажется на этой планете, грозит немедленная гибель.
Для инопланетного астронома, находящегося на расстоянии многих световых лет и наблюдающего Солнечную систему в телескоп, Венера была бы практически неотличима от нашей собственной планеты.
Так как же получается, что две планеты, столь похожие по положению, строению и составу, могут оказаться настолько разными? Этот вопрос имеет очень долгую историю, чем и мотивирует создание многочисленных космических экспедиций по исследованию Венеры. Если ученые смогут понять, почему Венера оказалась такой, какой она является сейчас, у нас будет лучшее понимание того, является ли планета, подобная Земле, правилом или исключением из законов Вселенной.
Всегда ли Венера была горячей?
Когда-то Венера могла быть очень похожа на Землю
Современный научный взгляд на Венеру утверждает, что в какой-то момент в прошлом на планете было гораздо больше воды, чем предполагает сегодня ее сухая атмосфера – возможно, там были даже океаны. Но по мере того, как солнце становилось все горячее и ярче, температура поверхности Венеры повышалась, испаряя все океаны и моря. С еще большим количеством водяного пара в атмосфере, планета вошла в безудержное тепличное состояние, от которого она так и не смогла оправиться.
Подобный взгляд на Венеру в качестве влажного мира является всего лишь гипотезой. Планетологи до сих пор точно не знают, что заставило Венеру так сильно отличаться от Земли. Несмотря на близость этого горячего мира, мы знаем о Венере меньше, чем о других планетах внутренней Солнечной системы. Отчасти это происходит потому, что для исследования атмосферы и поверхности планеты исследователи нуждаются в высокопрочном оборудовании и первоклассной технике, способной выдержать не только высокую температуру на планете, но и колоссальное атмосферное давление, которое в 92 раза больше земного.
Венера — самая горячая планета Солнечной системы
Сколько времени занимает полет до венеры – все о космосе
Однако древнегреческому ученому Пифагору уже было известно, что в действительности это только одна звезда. Позднее этой яркой звезде присвоили имя богини любви и красоты – Венеры, как бы воплотившей в себе образ прекрасной недоступной женщины.
Не случайно в качестве обозначения Венеры астрономы избрали изображение ручного зеркала – эмблемы женственности и красоты.
В результате многовековых наблюдений было установлено, что Венера движется вокруг Солнца почти по круговой орбите на среднем расстоянии от него в 108 миллионов километров, совершая полный оборот за 224 суток 16часов
49 минут. Средняя скорость ее движения по орбите составляет 35
км/сек
.
Венера – ближайшая к нам соседка из внутренних планет Солнечной системы. Ее орбита расположена внутри орбиты Земли. Плоскости орбит этих планет пересекаются под небольшим углом, составляющим всего около 3,5 градуса. Взаимное расположение Земли и Венеры непрерывно меняется из-за различия их периодов обращения вокруг Солнца. Поэтому в.
процессе орбитального движения Венера периодически занимает относительно Солнца и Земли два диаметрально противоположных положения, получивших названия нижнего соединения (Венера находится между Солнцем и Землей) и верхнего соединения (Солнце находится между Землей и Венерой).
Минимальное расстояние между Землей и Венерой, соответствующее нижнему соединению, составляет около 42 миллионов километров, а максимальное, в верхнем соединении, – 258 миллионов километров. Нижнее соединение, как и верхнее, повторяется через 584 суток.
Точно через такой же период времени повторяется и любое другое взаимное положение планет и это определяет периодичность запусков космических станций к Венере.
Из-за несовпадения плоскостей орбит Земли и Венеры в момент нижнего соединения Венера чаще всего отклоняется вверх или вниз (по отношению к плоскости орбиты Земли) от прямой, соединяющей центры планет. Однако существуют такие соединения, когда Венера все же оказывается на этой прямой. Они именуются явлением прохождения Венеры через диск Солнца.
Эту картину можно наблюдать даже невооруженным глазом. Но стать свидетелем этого интересного явления может далеко не каждый желающий, поскольку периодичность его составляет последовательность 8 и 105,5 лет; 8 и 121,5 лет. Последний раз это явление наблюдалось 9 декабря 1874 года и 8 декабря 1882 года.
Оно повторится вновь только 8 июня 2004 года и 6 июня 2012 года.
Исследованию Венеры с помощью автоматических межпланетных -станций предшествовало решение целого комплекса сложнейших научно-технических проблем. С позиций космической баллистики эти проблемы сводятся к следующему:
1. Выбор способа старта с Земли, обеспечивающего возможно меньшую скорость движения станции в конце активного участка полета. Это позволит вывести на траекторию полета к Венере наибольший полезный груз и снизить стартовый вес и габариты ракеты.
2. Определение такого режима полета станции и времени старта, чтобы, преодолев силу земного притяжения и в последующем двигаясь под действием силы протяжения Солнца, она могла бы в заранее назначенной точке космического пространства встретиться с Венерой.
3. Выбор времени полета.
При слишком большой продолжительности полета возрастает опасность столкновения станции с микрометеорами и вероятность выхода из строя элементов аппаратуры ‘Станции под воздействием факторов космической среды.
При этом время достижения Венеры должно быть выбрано так, чтобы в момент входа станции в атмосферу Венеры она должна быть видна из центра дальней космической связи, расположенного на территории Советского Союза.
4. Определение такого расположения Земли и Венеры и соответствующий ему межпланетной траектории, чтобы в момент встречи Венера была возможно ближе к Земле. Этим обеспечивается надежность радиосвязи на заключительном этапе полета станции.
5. Выбор такой траектории полета, чтобы скорость входа станции в атмосферу Венеры была по возможности наименьшей. При этом уменьшаются перегрузка и величина нагрева, воздействующие на спускаемый аппарат, что позволит уменьшить вес его конструкции и теплозащиты.
Конечно, некоторые из этих требований являются противоречивыми и их невозможно удовлетворить все одновременно.
Поэтому перед баллистиками возникает задача отыскания некоего компромиссного решения, отвечающего в какой-то степени всем выдвинутым требованиям.
В силу этих причин выбор траектории полета к Венере является довольно сложным делом, связанным с многочисленными расчетами и анализом получающихся результатов.
Вся траектория межпланетного полета может быть условно разделена на три следующих основных участка:
– полет в сфере действия Земли;
– движение под притяжением только одного Солнца;
– полет в сфере действия планеты-цели (Венеры). Такое разделение траектории носит условный характер и возникло только из-за того, чтобы как-то упростить решение задачи расчета ее.
Мы уже не раз говорили о том, что даже такая “простая” задача, как движение космического аппарата под влиянием притяжения только Земли и Луны, представляемых в виде материальных точек, не имеет аналитического решения и поэтому может быть исследована только численными методами. В межпланетном полете условия задачи еще больше усложняются.
Здесь в качестве действующих сил выступают, кроме Земли и Луны, еще Солнце и планеты Солнечной системы. В настоящее время отсутствуют даже какие-либо намеки на возможность отыскать решение этой задачи. Поэтому инженерам приходится довольствоваться одними численными, методами.
Но численные методы, как мы уже знаем, при расчетах большого числа вариантов межпланетных траекторий очень трудоемки даже для современных быстродействующих электронных вычислительных машин.
В силу этого обстоятельства баллистики и избрали упрощенный, приближенный способ расчета траектории, основывающийся на том, что вся траектория разбивается на участки по сферам действия планет. Внутри каждого участка для описания движения стала применимой теория эллиптического движения, т. е.
на вооружение были взяты конечные формульные зависимости, значительно упрощающие и ускоряющие процесс расчета траектории. Разумеется, получающийся при этом результат носит приближенный характер, но по своей точности он, как правило, удовлетворяет требованиям проектирования полетов и качественного анализа характеристики движения. Когда же дело касается расчета траектории полета станции, то, конечно, здесь в обязательном порядке привлекаются строгие численные методы.
Рассмотрим теперь особенности и характеристики траекторий полета к Венере.
Старт с Земли.
Старт с Земли в силу тех же самых причин, которые были рассмотрены при старте космических аппаратов с целью полета к Луне, целесообразно проводить с орбиты спутника Земли. Именно по этому способу начинали свое космическое путешествие советские и американские станции, направлявшиеся к Венере или Марсу.
Итак, предположим, что, покинув орбиту спутника Земли и достигнув второй космической скорости, станция устремилась в космическое пространство. Имея громадный запас кинетической энергии, она начнет быстро удаляться от Земли. Однако за счет непрекращающегося притяжения Земли с каждой секундой и с каждым километром высоты скорость станции будет уменьшаться.
На высоте 1000 км она снизится до 10,403км/сек
. Конечно, по мере роста высоты притяжение Земли будет убывать и поэтому темп уменьшения будет снижаться. На высоте 10000 км скорость полета станет 6,983
км/сек
, а по достижении высоты 100000 км она составит всего 2,740
км/сек
.
Непрерывно-уменьшая свою скорость, станция будет постепенно удаляться от Земли, но когда дойдет до границы сферы действия Земли, ее запас кинетической энергии будет практически исчерпан.
Летали ли люди на Венеру?
Несмотря на то, что на протяжении почти 40 лет человечество гораздо больше интересовалось Марсом, чем Венерой, так было далеко не всегда. Когда-то планета была настоящей любимицей планетарных исследований: между 1960-ми и 1980-ми годами на вторую от Солнца планету было отправлено около 35 миссий. Первые изображения, полученные с поверхности этого горячего мира, были отправлены с советского посадочного модуля «Венера 9» после его приземления в 1975 году. Но последней миссией, запущенной на Венеру, стала миссия «Магеллан», успешно начатая NASA в 1989 году. Этот космический аппарат успел запечатлеть почти всю поверхность Венеры с помощью радара до своей запланированной гибели в атмосфере планеты в 1994 году.
Будут ли новые космические аппараты исследовать Венеру?
За последние несколько лет NASA предложила несколько вариантов экспедиций, направленных на изучение Венеры. Одним из самых перспективных стало предложение направить к Венере миссию Dragonfly, которая изначально планировалась для путешествия к далекому спутнику Сатурна — Титану.
Другие рассматриваемые миссии включают в себя одну из миссий Европейского Космического Агентства, которая направлена для картографирование поверхности с высоким разрешением, а также планы Роскосмоса по размещению посадочного модуля на поверхности Венеры.
Фотографии поверхности Венеры, сделанные 1 марта 1982 года модулем Венера-13
Примерно через 30 лет после того, как NASA установило курс на нашего адского соседа, будущее в области исследования Венеры выглядит довольно многообещающим. Однако даже размещение радиолокационного орбитального аппарата или даже долгоживущего посадочного модуля не решат всех выдающихся загадок этой «горячей штучки».
Для того, чтобы наконец-то понять природу того, как и почему Венера стала самой горячей планетой в Солнечной системе, космических агентствам будущего придется создать полномасштабную программу исследований. Результаты полученных данных помогут нам лучше понять то, как может развиваться мир размером с Землю, когда он находится близко к своей звезде. Кроме того, на примере Венеры, мы сможем представить себе и судьбу нашей собственной планеты.
Современные исследования
В январе 2020 г. представители Роскосмоса сообщили о том, что после 2020 г. планируется возобновить изучение «утренней звезды». Часть зондов, которые были туда запущены ранее, не добралась до места назначения. Дело в том, что воздействие атмосферы губительно для аппаратов старого образца. Ведь температура там около 500 градусов, давление в десятки раз больше земного. Поэтому возникла необходимость в разработке новых летательных аппаратов. Работа проводится в НПО имени Лавочкина.
Аппарат «Венера Д» сможет находиться в атмосфере на протяжении двух часов и оставаться в рабочем состоянии. Буква «Д», использованная в названии, означает «длительная» или «долгоживущая». Именно такой, по замыслу Роскосмоса, будет новая миссия. На орбите аппарат будет изучать атмосферу.
Для осмотра поверхности предназначен спускаемый модуль. Место посадки, как рассказал главный конструктор Виктор Воронцов, будет отличаться от того, которое выбиралось советскими учеными. Тогда исследования велись в области около экватора. Сейчас ученые планируют изучить места ближе к полюсу, с более сложным рельефом. Очень интересует экспериментаторов область «Тэсер», состоящая из структур, наплывающих друг на друга (наподобие черепицы).
Какие ждут открытия в новых областях, пока остается лишь гадать. В состав миссии, помимо орбитального аппарата и спускаемого модуля, войдут два зонда для исследования атмосферы. Один будет работать среди облаков на высоте 60 км, второй на 20 км ниже.
