Зонд-1 (1964 год)

    Как уже говорилось, до конца 1962 года советские исследователи предприняли пять попыток полета к Венере. Только одной космической станции - «Венере-1» - удалось не стать жертвой аварии ракеты-носителя, и она была успешно выведена на межпланетную траекторию, но, к сожалению, вышла из строя на ранней стадии полета. Все шесть космических станций второго поколения 2МВ «Марс»/«Венера» также стали жертвами аварийных запусков. Огорчений добавил успех американцев, осуществивших в 1962 году пролетное исследование Венеры с помощью станции «Маринер-2». Тем не менее, не поддаваясь унынию, советские инженеры усовершенствовали серию 2МВ, превратив ее в серию ЗМВ с целью исследования Венеры и Марса в 1964 году.
    В первых испытательных полетах из-за отказов ракеты-носителя были потеряны две космические станции: первая - в ноябре 1963 в ходе испытательного полета на расстояние до Марса, а вторая - в феврале 1964 в ходе испытательного полета на расстояние до Венеры. Несмотря на эти потери, подготовка программ полетов к Венере и Марсу продолжалась.
    27 марта и 2 апреля, до и после оптимальной даты, были предприняты попытки запуска на Венеру. Первая космическая станция осталась на промежуточной орбите, а вторая, ЗМВ-1 №4, вышла на траекторию полета к Венере. Но, подобно ракете-носителю 8К78, отягощенной проблемами четвертой ступени, сама космическая станция была отягощена проблемами в бортовой системе управления. Поэтому, когда стало ясно, что запущенная станция не сможет выполнить намеченную программу, ее назвали «Зонд-1» (табл.). Менее чем через 2 месяца полета связь с ней прекратилась. Но даже если бы она успешно достигла Венеры и отделила спускаемый аппарат, он бы не выжил на поверхности, поскольку был рассчитан на температуру до 77 °С и на давление до 5 бар. В то время существовало две противоположные теории об условиях на поверхности Венеры. Яркостную температуру, измеренную наземными радиотелескопами и подтвержденную данными станции «Маринер-2» во время ее пролета Венеры в 1962 году, можно было интерпретировать и как температуру горячей поверхности 400 °С, и как горячую ионосферу и холодную поверхность. Более понятной и популярной была версия, согласно которой Венера представлялась планетой, подобной Земле, с прохладной поверхностью и, возможно, даже с океаном. Это в значительной степени предопределило выбор более простой модели при разработке посадочного аппарата. Когда в 1964 году открылось окно запуска и «Зонд-1» отправился в полет, дискуссия еще не улеглась, хотя большее число исследователей склонялось к выводу о горячей поверхности. Проведенные позднее в 1964 году радиоастрономические наблюдения планеты с Земли также не подкрепляли модель прохладной поверхности, но было уже слишком поздно переделывать аппарат для запусков 1965 года. Окончательно теория горячей поверхности была принята в 1967 году, после успешного полета «Венеры-4», измерения которой были интерпретированы совместно с данными пролетной станции «Маринер-5».

Космические станции, запущенные на Венеру в 1964 году
1-я космическая станция	ЗМВ-1А №4А
Назначение станции     Страна /Производитель     Ракета-носитель     Дата/Космодром     Результат	Венера, испытательный запуск     СССР/ОКБ-1     «Молния-М»     19 февраля 1964 г./05:47:40 (Байконур)     Авария при запуске, взрыв третьей ступени
2-я космическая станция	«Космос-273» (МВ-1 №5)
Назначение станции     Страна /Производитель     Ракета-носитель     Дата/Космодром     Результат	Венера, зонд для исследования атмосферы и поверхности     СССР/ОКБ-1     «Молния-М»     27 марта 1964 г./03:24 (Байконур)     Отказ 4й ступени, аппарат на околоземной орбите
3-я космическая станция	«Зонд-1» (ЗМВ-1 №4)
Назначение станции     Страна /Производитель     Ракета-носитель     Дата/Космодром     Дата окончания программы     Дата сближения с Луной     Результат	Венера, зонд для исследования атмосферы и поверхности     СССР/ОКБ-1     «Молния-М»     2 апреля 1964 г./02:42:40 (Байконур)     25 мая 1964 г.     19 июля 1964 г.     Отказ бортовых систем и разгерметизация во время полета
Космические станции, запущенные на Венеру в 1964 году

    Космическая станция ЗМВ «Венера» была почти идентична станции ЗМВ «Марс», хотя солнечные элементы были менее плотно распределены по поверхности панелей солнечных батарей. В варианте со спускаемым аппаратом аппарат отделялся от космической станции непосредственно перед ее входом в атмосферу, а сама станция сгорала в ее плотных слоях.

Космическая станция-зонд ЗМВ-1

ЗОНД-1

    Орбитальный модуль.
    Приборы для межпланетных исследований и измерений в ближайшей окрестности планеты до разрушения располагались на орбитальном аппарате, телеметрическая информация с которого передавалась прямо на Землю.

    Стартовая масса:
    ЗМВ-1А №4а - 800 кг,
    «Космос-27» и «Зонд-1» - 948 кг.
    Масса спускаемой системы: 290 кг.

    Спускаемый аппарат.
    Спускаемый аппарат предназначался для проведения научных измерений при парашютном спуске в атмосфере, жесткой посадки и передачи данных с поверхности планеты. В случае плотной венерианской атмосферы скорость аппарата перед ударом о поверхность была бы невелика, давая ему шанс пережить жесткую посадку и поработать на поверхности в течение короткого промежутка времени. Аппараты ЗМВ были аналогичны аппаратам 2МВ: их диаметр составлял 90 см, они были оснащены парашютами, аккумуляторами, программно-временными устройствами, комплексом научных приборов и двумя (основным и резервным) 32-сантиметровой передатчиками для прямой связи с Землей, каждый со своей антенной.


    Полезная нагрузка космической станции для испытательного полета к Венере была аналогична той, которая использовалась для испытательного полета к Марсу. Также идентичными были полезные нагрузки космических станций, запущенных на Венеру 27 марта и 2 апреля 1964 года.

    «Зонд-1», орбитальный аппарат:
    1. Детектор космической радиации.
    2. Детектор заряженных частиц.
    3. Газоразрядный и сцинтилляционный детекторы космических лучей и гамма-лучей.
    4. Ионные ловушки.
    5. Магнитометр.
    6. Детектор микрометеоритов.
    7. Детектор атомарного водорода в линии Лайман-альфа.

    «Зонд-1», спускаемый аппарат:
    1. Датчики температуры, давления и плотности.
    2. Приборы для определения состава атмосферы, кислотности и электропроводности.
    3. Гамма-лучевой детектор состава грунта и детектор космических лучей.
    4. Фотометр для измерений собственного свечения атмосферы (airglow).
    5. Прибор для измерения наклона аппарата по уровню ртути.

    Научные приборы для измерений параметров атмосферы состояли из двух платиновых проволочных терморезисторов, работавших в диапазонах от -60 до 460 °С и от 0 до 330 °С, анероидного барометра, рассчитанного на давление от 0,13 до 6,9 бар, и денситометра на основе ионизационной камеры, использовавшей бета-излучение. Денситометр был интегрирован с термометром и работал в диапазоне от 0,0005 до 0,015 г/см³ с погрешностью 5%. Приборы для определения состава атмосферы, кислотности среды и электропроводности состояли из набора картриджей-газоанализаторов с химическими реактивами и датчиками для проведения электрических тестов для различных газов, включая двуокись углерода, азот, кислород и водяной пар. Фотометр имел чувствительность в пределах от 0,001 до 10000 люкс и предназначался для измерений свечения атмосферы во время ночного спуска. Устройство для определения наклона по измерению уровня ртути предназначалось для измерения волнового движения в предполагаемом океане. Газоразрядный детектор на основе схемы антисовпадений, сцинтилляционный детектор космических лучей и гамма-лучевой детектор предназначались главным образом для обнаружения по гамма-излучению поверхности радиоактивных элементов в составе грунта, включая уран, торий и калий. Они использовались также во время межпланетного перелета для измерения интенсивности космических лучей.
    На посадочные аппараты станций ЗМВ «Венера» и «Марс» планировалось также установить детектор микроорганизмов, но они никогда не включались в перечень научных приборов.


    Первый испытательный запуск ЗМВ-1А №4 был неудачным из-за взрыва третьей ступени ракеты-носителя, вызванной утечкой в клапане жидкого кислорода, заморозившей трубопровод подачи топлива. Эта потеря незадолго до приближающегося окна запуска на Венеру не сломила, однако, волю советских исследователей, продолживших подготовку к запуску двух следующих космических станций.
    Первая попытка запуска ЗМВ-1 №5 к Венере 1 марта 1964 года была отложена из-за выявленных в ходе предполетных испытаний проблем с ракетой-носителем. Вторая попытка 27 марта с той же ракетой не удалась, когда отказ в электрической цепи системы управления И-100 привел к потере контроля ориентации четвертой ступени и двигатель не запустился повторно, из-за чего не была достигнута вторая космическая скорость. Станцию назвали «Космос-27». Причину сбоя удалось четко установить благодаря тому, что впервые в систему телеметрии четвертой ступени был добавлен магнитофон, запись данных с которого передавалась в зоне видимости на втором полувитке орбиты. Потребовалось всего 20 минут пайки для того, чтобы не повторить этой ошибки в последующих полетах.

Космическая станция «Зонд-1»

ЗОНД-1

    Третья космическая станция была успешно запущена к Венере 2 апреля 1964 года, но ее первоначальная траектория оказалась недостаточно точной, и на следующий день потребовалось совершить маневр на промежуточном участке траектории на расстоянии 564000 км от Земли. Это была первая успешная коррекция траектории, осуществленная советской планетной космической станцией. Напомним, что такой возможностью обладали также станции «Венера-1» и «Марс-1», но ни одной из них не довелось ею воспользоваться. Однако станция столкнулась с серьезной проблемой: вскоре после запуска была обнаружена утечка в герметичном отсеке с системой управления, обусловленная некачественным сварным швом кварцевого купола, обеспечивающего поля зрения навигационных датчиков Солнца и звезд. Местоположение утечки определили из анализа возмущений, которые оказывал на станцию вытекающий газ. Неделю спустя передатчики и остальные электронные приборы вышли из строя, включившись тогда, когда давление упало до 5 миллибар. Это привело к возникновению коронных разрядов и замыканиям в электрических цепях. Ионные двигатели также отработали нештатно. Тем не менее наличие грамотной системы резервирования позволило осуществлять связь со станцией через системы спускаемого аппарата и вторая коррекция траектории была проведена 14 мая на расстоянии более 13 млн. км от Земли. Новая траектория позволяла станции пролететь на расстоянии 100000 км от Венеры, поскольку первоначальная траектория проходила настолько далеко от цели, что запаса по корректирующей скорости V не хватало для того, чтобы станция смогла выйти на курс встречи с Венерой, даже если бы она функционировала в штатном режиме. По этой причине и вследствие разгерметизации советские исследователи не рассматривали Венеру в качестве цели полета станции, и было объявлено, что программа направлена на инженерные испытания систем в условиях дальнего космоса. Станцию назвали «Зонд-1», а не «Венера-2». Утечка оказалась фатальной, 25 мая система терморегулирования окончательно вышла из строя, и система связи отключилась. Космическая станция пролетела мимо Венеры 19 июля 1964 г.


    «Зонд-1» передал данные измерений межпланетной плазмы, космических лучей и плотности атомарного водорода в линии Лайман-альфа, проведенных приборами, установленными на орбитальном аппарате. Были также проведены измерения протонной компоненты космического излучения при помощи прибора, установленного на спускаемом аппарате, но часть переданных данных была утеряна.