Венера - утренняя и вечерняя звезда
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Венера - кривое зеркало Земли

Венера-1

Первая космическая станция «Венера»


    Самая первая кампания по исследованию Венеры включала две космические станции, идентичные станциям, потерянным четыре месяца назад в ходе двух предыдущих запусков на Марс (1961 год). Как и в случае марсианских космических аппаратов, космические аппараты для Венеры создавались в большой спешке. И хотя на этот раз имелось больше времени, график подготовки не предусматривал процесс последовательной разработки и разнообразных наземных испытаний, который использовался в более поздних программах космических полетов. Инженеры Королева потратили много времени и сил, вылавливая ошибки в системах, много раз разбирая и собирая станцию, проводя цикл за циклом испытания для устранения сбоев, но после исправления одних появлялись другие. Вновь основной проблемой стала система связи. Обнаружились новые инженерные проблемы, придумывались новые пути их решения.

Макет станции Венера-1 в музее Космонавтики, Москва
ВЕНЕРА-1

    Первоначально автоматическая космическая станция 1В проектировалась как посадочный аппарат с фотокамерой. Но ко времени запуска станций на Марс в октябре 1960 года стало ясно, что не удастся подготовить такой аппарат ко времени открытия окна запуска на Венеру в январе 1961 года и что массу полезной нагрузки потребуется значительно сократить, чтобы удовлетворить ограничениям, предъявляемым новой ракетой-носителем. От посадочного аппарата пришлось отказаться, и программа свелась к запуску простого аппарата 1ВА для жесткой посадки, причем научные исследования предполагалось проводить в течение межпланетного перелета, в окрестности Венеры и до момента посадки. Внутри небольшой пассивной посадочной капсулы находились металлические вымпелы. Модифицированная 1ВА восприняла по возможности все от космической станции 1М. Запущенная в феврале 1961 года, она открыла серию космических станций, предназначенных для запуска к планетам, причем первый космический аппарат, отправленный к Венере, опередил аналогичную попытку США на 18 месяцев.
    Из двух венерианских станций (табл.) на траекторию полета к Венере успешно вышла только станция 1ВА «Венера-1». Тем самым она стала первой космической станцией, вышедшей на траекторию полета к другой планете. К сожалению, у нее возникли проблемы с тепловым режимом и ориентацией, и она была потеряна менее чем через неделю полета.

Космические станции, запущенные на Венеру в 1961 году (СССР/ОКБ-1)
1-я космическая станция
1ВА № 1 («Спутник-7»)
    Назначение станции
    Страна /Производитель
    Ракета-носитель
    Дата/Космодром
    Дата посадки на Венеру
    Результат
    Жесткая посадка на Венере
    СССР/ОКБ-1
    «Молния»
    4 февраля 1961 г., 01:18:04 (Байконур)
    Нет
    Отказ четвертой ступени, станция осталась на околоземной орбите
2-я космическая станция
«Венера-1» (1ВА №2)
    Назначение станции
    Страна /Производитель
    Ракета-носитель
    Дата/Космодром
    Дата окончания программы
    Дата посадки на Венеру
    Результат
    Жесткая посадка на Венере
    СССР/ОКБ-1
    «Молния»
    12 февраля 1961 г., 00:34:37 (Байконур)
    17 февраля 1961 г.
    20 мая 1961 г.
    Потеря связи при сближении с планетой
Космические станции, запущенные на Венеру в 1961 году (СССР/ОКБ-1)

    Прерванный полет «Венеры-1» ушел на второй план благодаря триумфальному полету Юрия Гагарина 12 апреля 1961 года. Эти достижения в совокупности со способностью запуска тяжелых спутников и тремя успешными лунными программами 1959 года обеспечили СССР к середине 1961 года превосходство в космических полетах. Все, что в ответ могла предъявить Америка, - это восемь неудавшихся лунных запусков и один запуск, при котором из-за неэффективности работы стартового двигателя аппарат осуществил пролет на большом расстоянии от Луны. При этом во всех случаях космические станции были маленькими и разрабатывались скорее как приложение к ракете, чем как аппараты для космических исследований.

Космическая станция

ВЕНЕРА-1

    Космическая станция представляла собой герметичный контейнер длиной 2,035 м и диаметром 1,05 м, давление в котором составляло 1,2 бар. Она оснащалась сетчатой остронаправленной параболической антенной диаметром 2,33 м с высоким коэффициентом усиления, солнечными батареями площадью 1 м2, на каждой панели которых располагалось по одной антенне со средним коэффициентом усиления, всенаправленной антенной стреловидной формы, а также куполообразной двигательной установкой, расположенной в верхней части контейнера. Программно-временное устройство для обеспечения последовательности прохождения команд, системы связи, система управления положением в пространстве, навигационная система и двигательная установка были такими же, как и у космического аппарата 1М. Система управления положением в пространстве могла работать в трех режимах: маршевый трехосный режим непрерывной ориентации на Солнце, аварийный режим ориентации вращением вокруг солнечной оси на случай ошибок в первом режиме и трехосный режим ориентации на Землю для связи с помощью параболической антенны. Система терморегулирования поддерживала необходимый тепловой режим при помощи пассивных решетчатых радиаторов. Ключевое отличие от космической станции, предназначенной для полета на Марс, состояло в добавлении датчика Земли вместо радиомаяка для более точной ориентации параболической антенны с высоким коэффициентом усиления в течение сеанса телеметрии.

Космическая станция «Венера-1», вид спереди (слева) и вид сзади (справа)
ВЕНЕРА-1

    Посадочный аппарат сферической формы был смонтирован внутри герметичного контейнера и жестко в нем закреплен. Ожидалось, что закрытый теплозащитным экраном посадочный аппарат сохранится, тогда как остальные части космической станции сгорят при входе в атмосферу, после чего аппарат должен был совершить жесткую посадку. И хотя конструктивно он не должен выжить при столкновении с твердым грунтом, ожидалось, что в случае попадания в океан, который предполагался на Венере, он сможет плавать.
    В то время эфемериды Венеры были известны еще хуже, чем эфемериды Марса, погрешности в оценке расстояний составляли 15 радиусов планеты, таким образом, организация даже жесткой посадки не относилась к числу легких задач. Радиолокационное измерение расстояния до Венеры было произведено первый раз в начале апреля, когда планета находилась в нижнем соединении, что позволило снизить погрешность до 500 км. Если бы «Венера-1» осталась в рабочем состоянии, советские исследователи использовали бы эти новые данные для программирования маневра коррекции траектории за несколько недель до прибытия станции на планету в мае.

    Стартовая масса: 643,5 кг.

Полезная нагрузка

    Основная космическая станция:
    1. Магнитометр на выносной штанге для обнаружения магнитного поля Венеры.
    2. Детекторы заряженных частиц типа ионных ловушек для исследования межпланетной среды.
    3. Датчик микрометеоритов для исследования степени их опасности для межпланетных станций.
    4. Детектор космических лучей для измерения уровня радиационной опасности в космосе.
    5. Инфракрасный радиометр для измерения температуры Венеры.

    Эти приборы были аналогичны размещенным на станции «Марс» 1М. Сообщалось, что использовалась также пара параллельных магнитометров для измерения межпланетного магнитного поля.

    Посадочный зонд:
    Памятный вымпел.

    Системы и научные приборы космической станции 1ВА «Венера-1»:
    1 - двигательная установка,
    2 - солнечные батареи,
    3 - магнитометр,
    4 - жалюзи системы терморегулирования,
    5 - термодатчики,
    6 - параболическая остронаправленная антенна,
    7 - дипольные излучатели,
    8 - малонаправленная антенна,
    9 - ионная ловушка,
    10 - датчик Земли,
    11 - датчики Солнца и звезд,
    12 - штанга всенаправленной антенны
ВЕНЕРА-1

    Внутри посадочного аппарата был металлический глобус диаметром 70 мм, внутри которого находился памятный вымпел. Глобус, внутрь которого был помещен вымпел, представлял собой сферическую оболочку с тепловой защитой для сохранения его при входе в атмосферу планеты со второй космической скоростью Земные океаны на нем были окрашены в синий цвет, а континенты - в золотой. Глобус обладал плавучестью. Диск вымпела в виде медальона находился внутри глобуса, внутренняя оболочка которого была составлена из пятиугольных стальных пластин, на каждой из которых было написано по-русски «Земля-Венера 1961».

Вымпелы, заложенные в спускаемый аппарат Венера-1
ВЕНЕРА-1


Описание миссии

    4 февраля 1961 года ракета-носитель «Молния» впервые доставила четвертую ступень с прикрепленной к ней космической станцией 1ВА №1 на низкую промежуточную орбиту искусственного спутника Земли. Через 60 минут полета по орбите двигатель четвертой ступени не смог включиться вторично, что оказалось для первой венерианской станции 1ВА критичным. Большая орбитальная масса космического аппарата, включавшая разгонную ступень, породила на Западе слухи о том, что это был неудавшийся пилотируемый полет. Позднее в советской печати сообщалось, что были проведены испытания орбитальной платформы, с которой можно запускать межпланетные зонды. На самом деле «платформа» была ни чем иным, как четвертой ступенью ракеты-носителя с прикрепленной к ней космической станцией. Но в советском описании упор был сделан на отработку методики старта космического аппарата с промежуточной орбиты ИСЗ для программ исследований дальнего космоса. В США эта платформа получила название «Спутник-7». Она вошла в атмосферу 26 февраля над территорией Сибири. Была информация о том, что нашедший ряд обломков станции юноша передал находку со следами тепловых повреждений Комитету государственной безопасности, который, в свою очередь, передал обломки Академии наук СССР. Позднее, в 1996 году, они были проданы на аукционе в Нью-Йорке.
    Как оказалось, неудача с запуском первой станции была вызвана системой электропитания, в которой применялся трансформатор, закрепленный снаружи станции и не рассчитанный на работу в вакууме. Этот недостаток был быстро исправлен перед вторыми запуском путем размещения трансформатора внутри герметичного аккумуляторного отсека.
    12 февраля 1961 года автоматическая межпланетная станция, позднее названная «Венера-1», успешно вышла на промежуточную орбиту.
    Вслед за этим вторично успешно включился двигатель четвертой ступени. В ходе сеансов связи через 2 часа и 9 часов после этого включения было получено подтверждение того, что автоматическая космическая станция вышла на траекторию I типа, которая за 96 дней привела бы ее к Венере. Последующие траекторные измерения показали, что необходима значительная коррекция курса на межпланетном участке траектории, но мишень располагалась на перекрестье прицела. Анализ телеметрических данных показал, что работа в режиме ориентации на Солнце была нестабильной, космическая станция автоматически переключилась в резервный режим стабилизации вращением, при котором большинство электрических систем, за исключением программно-временного устройства и системы терморегулирования, были отключены. Это была серьезная конструктивная ошибка, поскольку приемник также выключился и перестал принимать радиокоманды с Земли. В этом экономичном режиме космическая станция должна была каждые 5 дней активировать систему связи для общения с Землей по команде от программно-временного устройства. Но использовать антенну с высоким коэффициентом усиления не получалось, так как станция плохо ориентировалась на Землю. После пяти мучительных дней 17 февраля космический аппарат, наконец, вышел на связь, находясь на расстоянии 1,9 млн км от Земли. Сеанс связи был использован для проверки операции основной ориентации на Солнце, которая снова не удалась, а связь, в соответствии с логикой автономной работы, снова прервалась на пять суток. Но 22 февраля космическая станция не ответила на запрос с Земли, никаких сигналов получено не было. Советские ученые обратились с просьбой о помощи в обсерваторию Джодрелл Бэнк, туда была послана группа специалистов, но и там получить сигналов телеметрии не удалось. Попытки войти в связь со станцией 4 и 5 марта из Евпатории также не увенчались успехом. Из-за невозможности совершить требуемый маневр на межпланетном участке траектории «Венера-1» безмолвно пролетела мимо планеты на расстоянии 100000 км и продолжила полет по гелиоцентрической орбите. В надежде на то, что станция автоматически продолжает выполнять полетное задание, 20 мая 1961 года к ней были посланы новые команды - и вновь безрезультатно.
    Впоследствии выяснилось, что система контроля положения в пространстве вышла из строя из-за перегрева датчика Солнца. Система терморегулирования была разработана таким образом, чтобы поддерживать среднюю температуру внутри станции, но при этом не обеспечивался нужный температурный режим для негерметичных чувствительных элементов датчиков, расположенных снаружи *.

ВЕНЕРА-1
* Специальное теплозащитное покрытие на корпусе датчика в отсутствие герметизации обеспечивало только его среднюю температуру, которая, как показали данные телеметрии, была близка к ожидаемой (около 60 °С). Однако при этом температура его чувствительного элемента, при отсутствии выравнивания температурных полей его элементов и корпуса, могла превосходить максимально допустимую величину (около 80 °С), что, очевидно, и произошло и привело к отказу датчика, а следовательно, и к сбою в работе системы солнечной ориентации.
ВЕНЕРА-1

    Отсутствие отклика со станции на посланные команды после 17 февраля вначале необоснованно связали с ошибкой программно-временного устройства для системы связи **. Были также свидетельства того, что не работали должным образом автоматические шторки системы терморегулирования, изменяющие эффективную площадь радиационной поверхности космического аппарата.

ВЕНЕРА-1
** В дальнейшем было принято решение - никогда не выключать бортовые приемники, т. е. не делать аппарат неуправляемым даже на короткое время, что было реализовано на всех последующих сериях космических аппаратов.
ВЕНЕРА-1

    За полетом «Венеры-1» следили во всем мире как за первым полетом к другой планете - это был еще один крупный успех Советского Союза. Но быстро последовал сбой в работе, и 2 марта московское радио объявило о потере станции, отметив, что идет изучение проблемы. Окно запуска закрылось 15 февраля, до того, как появилась возможность запуска третьего аппарата 1ВА.

Результат

ВЕНЕРА-1

    По самой Венере никаких результатов получено не было. Измерения, проведенные приборами «Венеры-1» в течение короткого времени полета на начальном участке траектории к Венере, показали, что величина межпланетного магнитного поля составляет примерно 3,5 нТл, а плазма солнечного ветра, обнаруженная «Луной-1» и «Луной-2», распространяется в космосе далеко за пределами магнитосферы Земли. «Венера-1» ознаменовала собой первый полет истинно межпланетного космического аппарата, обладающего всеми необходимыми для такого полета характеристиками, включая гибкую стабилизацию положения в пространстве и маневрирование на межпланетном участке траектории при помощи трехосной системы астроориентации.
ИСТОЧНИК:
М.Я. МАРОВ и У.Т.ХАНТРЕСС,
"Советские роботы в Солнечной системе"
РКК «Энергия»

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru