Как образовалась Вселенная, наша Галактика, Земля, мы? В поисках ответа на эти вечные, как мир, вопросы стартуют в космос «Пионеры», «Зонды», «Веги» и «Венеры», «Марсы», «Фобосы»… Очередной выпуск «Знака вопроса» рассказывает об исследованиях Венеры, кометы Галлея, Урана, составлении радиокарты Вселенной.
К читателю
С момента запуска первого межпланетного аппарата «Венера-1», открывшего эру межпланетных полетов, минуло чуть больше четверти века. В истории человечества — это миг, в космической эре — целая эпоха. С тех пор десятки космических роботов уже посетили семь
[1]
из девяти планет Солнечной системы. Тысячи спутников бороздят просторы ближнего, околоземного космоса. И в бесстрастной лунной пыли на миллионы лет впечатан шаг астронавта Нейла Армстронга — первого человека, ступившего на Луну. «Один небольшой шаг для человека — огромный скачок для человечества». Ну а в нашу жизнь вошли глобус Луны и карты Венеры, в учебниках появились панорамы каменистых пустынь Марса, фотографии таинственных лун и колец Юпитера, Сатурна, Урана… Но стартуют все новые космические зонды, унося в своей компьютерной памяти и новые, и вечные старые вопросы землян: откуда берутся кометы? Есть ли жизнь на Марсе? А не искусственного ли происхождения Фобос? Существует ли десятая планета Солнечной системы — таинственная планета «X»?
Изучая лунный грунт, исследуя состав пылинок из пышного кометного шлейфа или анализируя данные, переданные научными приборами с раскаленной поверхности Венеры, «археологи космоса» пытаются воссоздать миллиарде летний путь эволюции нашей и других планет.
Но планеты огромны, они всегда «на виду» у Солнца, им трудно сохранить первозданным то изначальное правещество, из которого миллиардолетия назад образовались Вселенная, Галактика, звезды, планеты, мы… Другое дело — кометы и астероиды, так называемые малые тела Солнечной системы. Удаленные от испепеляющего жара нашего светила, они могли законсервировать в себе то изначальное вещество Вселенной, в котором, как в космическом холодильнике, должна сохраняться важнейшая информация об эволюции планет, а может быть, и о происхождении жизни. На многие вопросы уже даны ответы, однако космос задает исследователям все новые загадки.
Когда вы будете читать этот сборник, таких планет, мы надеемся, станет восемь. В августе этого года телевизионные камеры находящегося на пролетной траектории «Вояджера-2» возьмут в перекрестья своих объектов далекий Нептун — восьмую по счету планету Солнечной системы.
Космическая Одиссея: Земля — Венера — комета Галлея
1. Навстречу «летающему айсбергу»
«Вижу Землю, покрытую голубой дымкой», — передавал с орбиты Гагарин 12 апреля 1961 года. И миллионы землян, прильнувших к своим телевизорам, как бы взглянули на планету глазами первого своего космонавта. А тот, не удержавшись, добавил чисто по-гагарински: — Красота-то какая…
Четверть века спустя телевизионные автоматические камеры космороботов вели прямые репортажи из космической «глубинки» Солнечной системы, взяв в перекрестья своих «телевиков» одну из самых малых и наиболее загадочных планет Солнечной системы — комету Галлея.
6 марта 1986 года ученые и журналисты из многих стран мира прильнули к мониторам, установленным в зале отображения Института космических исследований АН СССР. Они первыми из землян увидели в условных цветах сменных светофильтров яркие, сочные краски «небесной странницы», доселе скрываемой плотной газо-пылевой дымкой.
Поразила деталь: в рампе из дюжины мониторов, напрямую принимавших межпланетный репортаж, затесался телеприемник, на экране которого почему-то транслировалась одна из программ Центрального телевидения. Да простят меня телевизионщики, но качество межпланетных съемок, производившихся в 170 млн. км от Земли, по сочности и звучности красок превосходило ту, что была в Останкино…
2. Кометы на модели и в жизни
И по сей день этот вопрос принадлежит к разряду дискуссионных. Ряд ученых, например, считают, что вместе с космическими «осадками» на Землю могут выпадать и микроорганизмы. Случаются же вспышки эпидемий в глобальном масштабе, особенно в период, когда Земля обильно орошается метеорными потоками!..
Разумеется, категорически утверждать, что вирусы и бактерии прописаны на кометных и других малых небесных телах, было бы преждевременно. Но то, что «хвостатые звезды» содержат метилцианид, этилалкоголь и другие, более сложные органические молекулы, подтверждали спектры ряда комет. Больше того, эксперименты, предварительно проведенные советскими учеными на физико-химической модели кометы, позволили установить, что органические молекулы могут образовывать определенные структуры, соединяться химической связью и даже вступать в обменные реакции, что подчас напоминало процессы, происходящие в живых клетках.
Но это — на модели. А на «живой» комете? Что происходит там, в ее ледяных недрах, в пышном светящемся хвосте наконец? Последний, как известно, может простираться на сотни миллионов километров. Также известно, скажем, что он, как правило, направлен в сторону, противоположную Солнцу, из-за давления, оказываемого излучением. Шлейфы «косматых звезд» отличаются большим разнообразием — как по форме и цвету, так и по содержанию. Одни из них — газовые, прямолинейные — светятся ярким голубым цветом, другие — пылевые, искривленные, как турецкие ятаганы, — имеют слабый желтоватый отблеск.
Встречаются, впрочем, «космические странницы» и с двумя такими типами хвостов сразу. Интересно, что механизм свечения газовых хвостов примерно тот же, что и у ламп дневного света. Правда, в люминесцентных лампах свечение газа вызывают электроны, ускоряемые электрическим полем, а холодную люминесценцию вызывает поток солнечных фотонов. Поглотив энергию фотона, молекула газа сразу же ее переизлучает.
По мере приближения к Солнцу поверхность «космического айсберга» постепенно преображается. На расстоянии 3 а. е. (за одну астрономическую единицу (1 а. е.) принимают расстояние между Землей и Солнцем, равное 150 млн. км) из нагретого ядра начинают бить реактивные струи — джеты, скорости истечения которых подчас достигают звуковых. Это испаряются замороженные углекислый газ и вода, переходя сразу из твердой фазы в газообразную. Из-за большой плотности газа «родительские молекулы» тут же вступают друг с другом в химические реакции. Образуются вторичные, так называемые дочерние молекулы, их легко опознать по кометным спектрам и, таким образом, получить хотя бы опосредованную, косвенную информацию о ядре. Но только косвенную. Ибо пролить свет на природу родительских молекул могут только измерения, проведенные на борту космического аппарата. С Земли эту тайну не разгадать. Возможно, среди этих молекул есть аминокислоты или молекулярные комплексы другого сложного типа?.. Окончательный ответ может получить межпланетный космический зонд, когда он заглянет за газовую вуаль «космической странницы» и приступит к непосредственному исследованию кометного ядра.
3. Репортажи из «горячей точки» Утренней звезды
При подлете к Утренней звезде от каждой «Веги» отделился спускаемый аппарат (СА), который, совершив сначала аэродинамическое торможение, затем плавный спуск на парашюте и на тормозном щитке, мягко опустился на скорости около 7 м/сек на венерианскую поверхность. Энергию удара поглотил своего рода одноразовый амортизатор — тонкостенная тороидальная оболочка, которая в момент посадки пластически деформировалась. Она же и сориентировала СА после посадки.
В течение часового полета в атмосфере приборы СА передали на борт «Веги», а та в свою очередь транслировала на Землю информацию о температуре, давлении, скорости ветра. Специальные датчики проанализировали состав атмосферных газов. Специалистам, изучающим развитие Солнечной системы, особенно важно знать, каково содержание инертных газов и их изотопов, в том числе и реликтовых, поскольку многие из них сохранились со времен формирования планеты.
Совершив посадку, СА включил грунтозаборное устройство с миниатюрным буром, способным забуриться в породы практически любой твердости, и приступил к исследованию химического состава грунта, а также измерил содержание в нем радиоактивных элементов.
В считанные после посадки минуты были отобраны образцы. После удаления окружающей их газовой атмосферы, они через шлюзовой канал попали внутрь посадочного аппарата, в грунтоприемник. Здесь порода облучалась радиоизотопным источником. Возникающее при этом флюоресцентное излучение — оно зависит от содержания того или иного элемента — регистрировалось детектором. Информация по мере ее накопления в многоканальном анализаторе импульсов периодически передавалась на Землю телеметрической системой.
Напомним, что впервые химический состав грунта Утренней звезды анализировали рентгенорадиометры космических станций «Венера-13» и «Венера-14». Чтобы не дублировать их результаты, СА впервые были посажены в высокогорном районе. Знание состава грунта в различных точках поверхности, отстоящих друг от друга на многие сотни километров, дало возможность судить о том, насколько разнообразны типы местных пород. С другой стороны, теперь можно представить, как осуществляется химическое взаимодействие поверхности и атмосферы.
4. Инженерно-фантастический фильм
Теперь мысленно снова вернемся на борт «Веги», которую мы оставили в момент расстыковки пролетного и спускаемого аппаратов. С одной стороны, посадочный аппарат (ПА) стремился как можно прицельнее высадить «аэростатный десант», обеспечив точный (под заданным углом) вход СА в атмосферу, с другой — он обязан был пролететь мимо Венеры по. такой траектории, чтобы обеспечить наилучшие условия для ретрансляции сигналов СА на Землю. Взаимоисключающие требования! Но даже если бы ПА «исхитрился» и выполнил их все, он уже никак не вышел бы на межпланетную траекторию для полета к комете…
Решая эту непростую задачу, баллистики пришли к такому неожиданному решению. ПА должен совершить дополнительный активный маневр уже после пролета Венеры — «вырулить» на межпланетную магистраль и ведущую к нисходящему узлу кометной орбиты!
Но вот беда: насколько точно комета, находящаяся в это время между орбитами Юпитера и Сатурна, станет придерживаться своей орбиты после прохождения перигелия, пока неизвестно, поскольку полет к небесному телу, параметры движения которого неизвестны с необходимой точностью, осуществляется впервые.
Таков один из удивительнейших парадоксов путешествия к комете…
— Как же так, — может возразить читатель, — разве после переоткрытия кометы астрономы не вычислили все параметры ее новой орбиты?
5. Броня против… пыли
Полет межпланетных роботов к комете Галлея — они неслись навстречу «косматой звезде» с суммарной скоростью 78 км/с, чтобы разминуться с ней на расстоянии «всего» 10 тыс. км, — относился к категории «особо опасных». По сравнению с ним обычный полет к Венере, как образно заметил один из конструкторов станции, выглядит заурядной загородной поездкой на автомобиле. Повышенную опасность заключали в себе пылинки кометной атмосферы… массой в сотые и даже тысячные доли грамма. Без специальной защиты серийная «Венера» — а используется именно эта, многократно испытанная, с отработанными системами АМС — при встрече с кометой Галлея превратилась бы в решето. Расчеты, выполненные на ЭВМ, предсказывали, что давление в зоне удара пылинки об обшивку аппарата может достигать немыслимых значений — до 50 млн. атм.
Чтобы обезопасить приборы от разрушения, оградить жизненно важные узлы станции, кабельные сети и прочее, АМС оборудована двух-, а местами даже трехслойными экранами, масса которых только на платформах достигала 14 кг.
Их рифленые слои из сверхпрочной металлической фольги гасили энергию микрочастиц следующим образом. При ударе наружный слой играл роль только испарителя пылевой частицы. В результате микровзрыва образовывался микрократер и осколки под большими углами к направлению первоначального ее движения разлетались в стороны. Второй слой еще больше гасил энергию проникших к нему осколков, затем третий… Последней же, четвертой преградой на пути наиболее энергичных прорвавшихся частиц вставала сама стенка прибора.
Как известно, любой отправляемый в космос агрегат или прибор проходит всесторонние наземные испытания — на термовыносливость, вакуумную прочность, радиационную устойчивость, причем так, что все особенности реальных, космических условий удается, как правило, воспроизвести с достаточной полнотой в земных условиях.
А вот как промоделировать космическую бомбардировку микрочастицами кометы пылезащитных экранов АМС? Ведь разогнать кремниевую или, скажем, железную пылинку до скорости 80 км/с невозможно ни в одном из существующих ускорителей.
