Венера-8

    Успешная посадка на Венеру космической станции «Венера-7» в 1970 году стала крупным достижением Советского Союза. Как только давление и температура на ее поверхности подтвердились, инженеры НПО имени Лавочкина снизили предел прочности спускаемого аппарата со 180 до 105 бар, а сэкономленную массу использовали для более крепкого парашюта и увеличения числа научных приборов. В плане подготовки полетов на Венеру нового поколения более многофункциональных посадочных аппаратов, включая съемку поверхности, для определения освещенности на поверхности в состав научной аппаратуры был добавлен фотометр ИОВ-72. Все предыдущие спускаемые аппараты были нацелены на ночную полусферу, главным образом для того, чтобы гарантировать связь с Землей в условиях прямой видимости, но для передачи изображений и разработки систем их формирования на будущих посадочных аппаратах требовалась посадка на дневную сторону. Программа 1972 года предусматривала посадку ранним утром около терминатора, откуда еще можно было передавать данные на Землю. Однако в посадочный аппарат была добавлена развертываемая резервная антенна в виде плоской шайбы с четырьмя складывающимися лепестками, так что одной из своих плоских сторон он должен лежать на поверхности Венеры. Торцы диска являлись излучателями, а установленный внутри него гравитационный переключатель после фиксации антенны включал на излучение верхнюю сторону диска.Она служила мерой предосторожности на случай неудачной ориентации основной антенны или загораживания луча зрения неровностями рельефа.

Космическая станция «Венера-8» на испытаниях в НПО им. Лавочкина

ВЕНЕРА-8

    Из двух предпринятых запусков (табл.) в первом случае успешно стартовала только «Венера-8», а вторая космическая станция осталась на промежуточной орбите. «Венера-8» стала отличным заключительным аккордом серии ЗМВ, последней станцией этого типа. Она достигла всего, ради чего советские ученые и специалисты работали, не покладая рук, на протяжении многих лет, совершив много попыток достичь цели. Их упорство и настойчивость были полностью вознаграждены. В ходе конструирования «Венеры-8» НПО имени Лавочкина одновременно работало над новым поколением космических станций для полетов на Луну, чтобы осуществить автоматическую доставку образцов пород на Землю и выполнить программы с участием орбитальных станций и луноходов. В этот же период разрабатывались космические станции для исследований Марса с орбитальными и посадочными аппаратами. Это новое поколение автоматических станций предназначалось для вывода в космос тяжелой ракетой-носителем «Протон», и «Венера-8» завершала, таким образом, многолетнюю планетную программу с использованием «Молнии».

Макет Венеры-8 в музее НПО им. Лавочкина

ВЕНЕРА-8

Космические станции, запущенные на Венеру в 1972 году
1-я космическая станция	«Венера-8» (ЗВ №670)
Назначение станции     Страна /Производитель     Ракета-носитель     Дата/Космодром     Дата посадки на Венеру     Результат	Спускаемый аппарат для исследования атмосферы и пов-сти Венеры     СССР/НПО имени Лавочкина     «Молния-М»     27 марта 1972 г./04:15:01 (Байконур)     22 июля 1972 г.     Успех, проведен сеанс связи с поверхности
2-я космическая станция	«Космос-482» (ЗВ №671)
Назначение станции     Страна /Производитель     Ракета-носитель     Дата/Космодром     Дата посадки на Венеру     Результат	Зонд для исследования атмосферы и пов-сти Венеры     СССР/НПО имени Лавочкина     «Молния-М»     31 марта 1972 г./04:02:33 (Байконур)     Нет     Аппарат остался на околоземной орбите
Космические станции, запущенные на Венеру в 1972 году

    Помимо крупного инженерного успеха, «Венера-8» обеспечила получение важных научных данных, которые были необходимы для разработки более сложных посадочных аппаратов, представлявших собой следующее поколение модернизированных космических станций «Венера» и предназначавшихся для запуска, начиная с 1975 года, также с помощью ракеты «Протон», а также данных, необходимых для передачи изображений с поверхности Венеры.


    В то время как орбитальный аппарат «Венеры-8» был в основном таким же, как во всех предыдущих программах, начиная с «Венеры-4», спускаемый/посадочный аппарат был модифицирован. Был снижен предел прочности по давлению *, чтобы установить на борту дополнительное научное оборудование, а парашют был усилен, хотя размер купола остался таким же, как у «Венеры-7», чтобы обеспечить столь же быстрый спуск в атмосфере. Кроме того, поскольку аппарат должен был совершить посадку дальше от видимого с Земли центра планетного диска, была изменена диаграмма направленности антенны передатчика: яйцеобразная форма, пригодная при нахождении Земли в зените, заменена на воронкообразную, пригодную для низкого положения Земли над горизонтом. В том случае если аппарат оказывался после посадки на боку, с него на поверхность выбрасывалась вторая антенна, представляющая собой плоский диск со спиральными антеннами на каждой стороне, чтобы обеспечить работу независимо от того, в каком положении оказался аппарат.

ВЕНЕРА-8

* Толщина нижней стенки корпуса была уменьшена с 25 до 12 мм, а верхней - с 8,7 до 5,7 мм, что дало возможность снизить вес спускаемого аппарата на 38,5 кг.

ВЕНЕРА-8

Макет посадочного аппарата (1:1) Венера-8 в музее НПО им. Лавочкина.     Посадочный аппарат космической станции «Венера-8»: слева - раскрытая антенна радиовысотомера; в центре - основная антенна; справа - вторая антенна и механизм ее раскрытия; два цилиндра по краям - фотометры, по одному с каждой стороны, и газоанализатор.

ВЕНЕРА-8

Другой ракурс. Антенна радиовысотометра сзади.

ВЕНЕРА-8

    В качестве основной теплоизоляции посадочного аппарата был использован новый пористый композитный материал. Для улучшения теплового режима на внутренней стороне титанового корпуса спускаемого аппарата были установлены бериллиевые оболочки - аккумуляторы тепла, а в узлах крепления рамы к корпусу приборного отсека были введены стеклотекстолитовые прокладки. Помимо этого, поддержание благоприятного теплового режима внутри аппарата осуществлялось также с помощью «тепловых аккумуляторов», в качестве которых использовалась соль (тригидрат нитрата лития), которая эффективно поглощала тепло при температуре плавления 30 °С. Другими словами, за счет аккумулирования избыточного тепла температура внутри аппарата не повышалась до полного расплавления запаса соли. Эта оригинальная идея была впервые предложена и осуществлена на посадочном аппарате «Венера-8». Кроме того, чтобы сформировать внутри герметичного корпуса нужный тепловой режим, выступающие наружу приборы были закрыты кожухами из композитного материала.
    Стартовая масса: 1184 кг.
    Масса посадочного аппарата: 495 кг

ВЕНЕРА-8

    Орбитальный аппарат:
    1. Детектор заряженных частиц солнечного ветра.
    2. Газоразрядные и твердотельные детекторы космических лучей.
    3. Ультрафиолетовый спектрометр для измерений атомарного водорода в линии Лайман-альфа.
    4. Прибор КС-18-4М для изучения потоков космических частиц.

    Спускаемый/посадочный аппарат:
    1. Комплект датчиков ИТД для измерения температуры и давления атмосферы.
    2. Газоанализаторы химического состава атмосферы.
    3. Широкополосные фотометры видимого диапазона ИОВ-72 для определения освещенности в процессе спуска и на поверхности планеты (2).
    4. Прибор ИАВ-72 для измерения содержания аммиака в атмосфере.
    5. Гамма-спектрометр ГС-4 для определения типа поверхностных пород планеты.
    6. Акселерометр ДОУ-1М для измерения максимального ускорения на участке торможения СА и определения плотности атмосферы.
    7. Радиовысотомер.

Системы и научное оборудование посадочного аппарата космической станции «Венера-8»:     1 - крышка парашютного отсека,     2 - тормозной парашют,     3 - основной парашют,     4 - раскрываемая антенна радиовысотомера,     5 - теплообменник,     6 - тепловой аккумулятор,     7 - внутренняя теплоизоляция,     8 - блок программно-временного устройства,     9 - тепловой аккумулятор,     10 - амортизатор,     11 - внешняя теплоизоляция,     12 - радиопередатчик,     13 - корпус под внутренним давлением,     14 - блок системы радиосвязи,     15 - вентилятор,     16 - охлаждающий трубопровод от орбитальной станции,     17 - раскрываемая вторая антенна,     18 - парашютный отсек,     19 - основная антенна,     20 - составной шланг с электропроводкой,     21 - антенный фидер,     22 - пироболты открытия верхней крышки,     23 - блок телеметрической системы,     24 - стабилизированный кварцевый генератор частоты,     25 - блок системы радиосвязи

ВЕНЕРА-8

    Акселерометр предназначался для измерения плотности атмосферы на участке входа и в процессе спуска до раскрытия парашюта. Радиовысотомер был усовершенствован, чтобы надежно обеспечить высотную привязку приборов, которые должны были работать во время снижения на парашюте с точностью порядка нескольких сотен метров. Для определения структуры атмосферы использовались четыре точных термометра сопротивления, три барометра-анероида и один емкостный барометр. Усовершенствованные газоанализаторы по определению химического состава атмосферы, помимо двуокиси углерода, азота, кислорода и водяного пара, включали также лакмусовый тест на аммиак. Для измерений интегрального нисходящего потока излучения использовалась пара одноканальных широкополосных фотометров с приемником из сульфида кадмия, имевших поле зрения 60° и работавших в диапазоне от 0,52 до 0,72 мкм. Оптические элементы приемника располагались на внешней стороне посадочного аппарата и были смонтированы в верхней его части внутри отдельной герметичной теплоизолированной секции, выдерживающей высокие давление и температуру. Свет достигал электронных устройств по оптоволоконному кабелю длиной 1 метр. Чувствительность фотометров лежала в пределах от 1 до 10000 люкс и кодировалась в логарифмическом масштабе. Определение скорости ветра на спуске проводилось путем измерений доплеровского сдвига несущей частоты бортового радиопередатчика. Гамма-спектрометр располагался внутри герметичного посадочного аппарата и предназначался для измерения содержания калия, тория и урана - естественных радиоактивных элементов, несущих информацию о характере слагающих поверхностных пород. Он был откалиброван на различных горных породах Земли.

ВЕНЕРА-8

    «Венера-8» была запущена 27 марта 1972 года, 6 апреля совершила маневр коррекции траектории и 22 июля прибыла на Венеру. Солнечные батареи зарядили аккумуляторы спускаемого аппарата, а с помощью циркулирующего воздуха от системы терморегулирования орбитального аппарата он был предварительно охлажден до -15 °С. Отделившись от орбитального аппарата за 53 минуты до входа в атмосферу, посадочный аппарат в 08:37 по Всемирному времени вошел в атмосферу на скорости 11,6 км/с под углом 77° на солнечной стороне, примерно в 500 км от утреннего терминатора. Восемнадцать секунд спустя он замедлился до 250 м/с и выпустил вытяжной парашют.

«Венера-8» на поверхности Венеры с отброшенным парашютом и развернутой второй антенной.

ВЕНЕРА-8

    Зарифованный основной парашют открылся на высоте 60 км, а на высоте 30 км купол раскрылся полностью. Научные приборы включились на высоте 50 км и передавали данные на протяжении 55 минут спуска. Антенны Центра дальней космической связи в Евпатории были в зоне прямой видимости. Аппарат совершил мягкую посадку на поверхность Венеры в точке с координатами 10,70° ю. ш. и 335,25° в. д. Было 6:24 по солнечному времени Венеры, а зенитный угол Солнца составлял 84,5°. При касании поверхности парашют отделился и была развернута вспомогательная антенна. Посадочный аппарат передавал информацию в течении 63 минут, сообщая данные измерений свойств поверхности и атмосферы. В течение первых 13 минут данные передавались через основную антенну аппарата, затем в течение 20 минут через вспомогательную антенну и заключительные 30 минут снова через основную антенну.

ВЕНЕРА-8

    Орбитальный аппарат «Венеры-8» передал результаты измерений параметров верхней атмосферы и ионосферы, пока не разрушился, войдя в атмосферу, как и было предусмотрено программой полета.
    К сожалению, запуск второй космической станции в этом окне не удался. Станция не смогла покинуть опорную околоземную орбиту из-за неполадок в работе четвертой ступени, вызванных ошибочной командой от бортового таймера, что привело к отключению двигателя спустя всего 125 секунд работы. Станция оказалась на сильно вытянутой эллиптической орбите и получила название «Космос-482». В конце июня от нее отделился фрагмент, который предположительно мог быть спускаемым аппаратом, который оставался на орбите еще некоторое время после того, как основная космическая станция вошла в атмосферу 5 мая 1981 года.


    Полет «Венеры-8» был полностью успешным, позволившим передать многочисленные данные об атмосфере и поверхности планеты. По данным измерений при помощи акселерометра была определена плотность атмосферы в диапазоне высот от 100 до 65 км. Были проведены точные прямые (in situ) измерения температуры и давления атмосферы, надежно привязанные к высоте над поверхностью и на самой поверхности. Был существенно уточнен химический состав атмосферы. Впервые был измерен нисходящий световой поток в интервале от 55 км до самой поверхности. Эти первые высотные профили потока солнечного света оказались достаточным основанием для объяснения природы высокой температуры за счет парникового эффекта. Они позволили также впервые оценить расположение в атмосфере Венеры облаков и сделать предположение о наличии подоблачной дымки. Была измерена освещенность на поверхности, что явилось основой для планирования будущих экспериментов по съемке панорам. Высотные профили скорости и направления горизонтального ветра от 55 км и до поверхности были получены путем доплеровских измерений. На 50 км скорость ветра составляла 100 м/с и от 70 м/с до 40 м/с в атмосферной дымке на высоте около 45 км. Затем она неожиданно резко снизилась от этой высоты до 20 км до значений от 40 м/с до 20 м/с и составляла всего лишь 1 м/с на высотах от 10 км и до самой поверхности. Измерения горизонтальной скорости ветра, практически совпадающие со скоростью движения ультрафиолетовых неоднородностей на вершине облаков, свидетельствовали о наличии суперротации атмосферы Венеры, называемой также карусельной циркуляцией. Детальное изучение высотных профилей температуры и вариаций сигнала частоты позволило получить оценки характера турбулентности в нижней атмосфере Венеры.
    Первые данные радиовысотомера были получены на высоте 45,5 км, всего же было проведено 35 измерений высоты, последнее из которых произошло на высоте 900 метров. В процессе спуска произошел дрейф посадочного аппарата на 60 км по горизонтали. Радиовысотомер получил профиль поверхности, на котором были обнаружены две горы высотой 1000 метров и 2000 метров, впадина глубиной 2000 метров и пологий склон, восходящий к месту посадки. Были получены два профиля интенсивности эхо-сигнала, из которых можно было вычислить диэлектрическую проницаемость и поверхностную плотность, оказавшуюся равной 1,4 г/см³. Фотометры произвели 27 измерений, из которых следовало, что уровень освещенности монотонно уменьшался в интервале от 50 до 35 км по мере прохождения аппарата сквозь облака. «Венера-8» первой обнаружила три основные оптические области в атмосфере: основной толстый облачный слой между 65 и 49 км, менее плотный слой дымки (тумана) между 49 км и 32 км и относительно чистую подоблачную атмосферу. На поверхности уровень освещенности был практически постоянным, что подкрепляло вывод о сравнительно чистой атмосфере ниже облаков. В месте посадки освещенность была сравнима с сумерками в облачный день на Земле. Слабая яркость поверхности свидетельствовала о том, что лишь 1% падающего солнечного света достигает поверхности. С другой стороны, следовало учесть, что Солнце возвышалось всего на 5 градусов над горизонтом. Эти измерения позволили сделать вывод о том, что освещенность достаточна для работы фотокамер следующего посадочного аппарата.
    Измерения при помощи газоанализаторов позволили сделать вывод, что в составе атмосферы 97% углекислого газа, 2% азота, 0,9% водяного пара и менее 0,15% кислорода. Хотя тест на аммиак дал положительный результат от 0,1% до 0,01% на высотах от 44 до 32 км, этот результат, как выяснилось в дальнейшем, был обусловлен серной кислотой, которая тоже давала положительную реакцию на использованный индикатор. Важное обстоятельство заключалось в том, что газоанализатор впервые указал на возможность присутствия в облаках серной кислоты. Это объясняло, почему облака были столь безводными, но все еще могли образовывать капли. И тот факт, что такие капли эффективно отражали солнечный свет, объяснял, почему у планеты столь высокое альбедо. Что касается аммиака, то его даже сравнительно небольшое содержание противоречило данным о поглощении радиоволн в атмосфере Венеры.
    «Венера-8» надежно измерила параметры атмосферы на поверхности планеты. Прямые измерения показали, что давление на поверхности составляет 93 +/- 1,5 бар и температура 470 +/- 8 °С, подтвердив данные измерений «Венеры-7». Они также оказались в полном соответствии с данными, полученными путем экстраполяции к поверхности с использованием адиабатической модели атмосферы и основанными на измерениях, выполненных на спускаемых аппаратах «Венера-4, -5 и -6», полученных путем экстраполяции к поверхности с использованием адиабатической модели атмосферы.

ВЕНЕРА-8

    Гамма-спектрометр проводил измерения в ходе спуска, а после посадки выполнил два измерения на поверхности. По данным этих измерений, в породах Венеры в месте посадки «Венеры-8» оказалось 4% калия, 6,5 ppm (6,5 * 10^-4%) тория и 2,2 ppm (2,2 * 10^-4%) урана, что указывало скорее на гранитный, а не на базальтовый состав. Однако эти результаты были подвергнуты сомнению, особенно с учетом данных измерений на всех последующих посадочных аппаратах «Венера», которые обнаружили более распространенный базальтовый, а не гранитный состав пород. Много лет спустя радиолокационное картографирование поверхности показало, что «Венера-8» совершила посадку на возвышенности вулканического региона, который, вероятно, был старше, чем лавовые равнины, которые покрывают большую часть планеты, что и явилось причиной полученных с нее данных. Другим объяснением могло быть наличие в месте посадки богатого калием базальта, относительно редко встречающегося на Земле.
    По измерениям интенсивности отраженных от поверхности радиоволн, излучавшихся бортовым радиовысотомером, были получены оценки диэлектрической проницаемости и плотности грунта. Результаты этих измерений позволили сделать вывод, что в районе посадки «Венеры-8» поверхностный слой планеты является достаточно рыхлым, с плотностью грунта 1,4 г/см³.