К планетам солнечной системы

Полеты пилотируемых кораблей «Аполлон» к Луне с новой остротой поставили вопрос о роли человека и автоматических аппаратов в исследовании космического пространства.

Автоматы собрали подавляющее большинство данных об особенностях лунной поверхности. Именно автоматические аппараты открыли человеку дорогу к Луне. Чему же следует отдавать предпочтение – в первую очередь разрабатывать все более тонкие автоматические аппараты и приборы или же возложить все исследования на человека?

Проблема – человек или автомат, автомату или творческой личности следует прокладывать дорогу в будущее – стоит давно. Если оглянуться на историю науки в XX в., то значительный рост интереса к этому вопросу возник в послевоенные годы в связи с развитием кибернетики.

К проблеме взаимоотношений человека и машины неоднократно возвращался математик Норберт Винер. Из книги в книгу переходит у Винера эпизод, заимствованный им из повести английского писателя начала XX в. Джэкобса «Обезьянья лапа».

В скромную семью приезжает в гости сержант из Индии. Он показывает хозяевам талисман – высушенную обезьянью лапу, – который может выполнять любые желания его владельцев. Собравшиеся решают испытать талисман. Хозяин просит у обезьяньей лапы 200 фунтов стерлингов.

Раздается стук в дверь. Входит служащий той фирмы, где работает сын хозяина. Он сообщает, что в результате несчастного случая сын хозяина погиб. Фирма не считает себя ответственной за случившееся, но в порядке компенсации просит принять пособие в размере 200 фунтов стерлингов.

Этот пример очень интересен. Ставя задачу, мы практически никогда не можем оговорить всех исходных условий, мы просто никогда не в состоянии предвосхитить всех вытекающих из нашего решения последствий. Обезьяньей лапе поставили задачу раздобыть 200 фунтов стерлингов. И она действительно решила эту задачу. Но, действуя бесконтрольно, она решила ее таким способом, от которого, знай они об этом заранее, хозяева талисмана тысячу раз отказались бы.

В большинстве подлинно научных задач главную трудность составляет именно их постановка. Недаром говорят, что если задачу удается, наконец, поставить правильно, то это уже больше половины ее решения.

Из всего сказанного мы делаем вывод, что роль человека в научных исследованиях – и в частности, непосредственное участие его в освоении космоса – всегда остается очень большой. Но в начальный период развития космонавтики, когда ей предстоит еще накопление необходимого фактического материала, ведущая роль в космических исследованиях, особенно же в исследовании дальнего космоса, должна принадлежать автоматам.

Автоматические космические станции и устремились в сторону планет – соседей Земли.

Методы небесной механики, поставившей себе на службу быстродействующие электронные машины, позволяют теоретически рассчитать траекторию полета к любой планете Солнечной системы едва ли не на любой момент времени. Однако далеко не в любой момент времени полеты осуществимы по инженерным соображениям. Планируя космические полеты, приходится то и дело примирять зачастую в высшей степени противоречивые требования. Во главе угла при планировании полетов стоят энергетические возможности вывода космического аппарата на траекторию.

Энергетически выгодно, чтобы от аппарата в конце разгона требовалась по возможности меньшая скорость, – тогда с помощью той же ракеты-носителя удалось бы вывести на траекторию больший полезный груз. Однако, с другой стороны, очевидно, что полет не должен быть чересчур затяжным. Чем скорее космический аппарат достигнет цели, тем больше вероятность успеха его миссии. Но с этой точки зрения скорость аппарата в конце разгона должна быть побольше.

Желательно, чтобы удаление аппарата от Земли к моменту встречи с планетой было минимальным, – это может значительно упростить выдачу на борт радиокоманд и прием на Земле передаваемых аппаратом сообщений. Однако вовсе нежелательно, чтобы в тот же период времени аппарат наблюдался с Земли возле Солнца, – это привело бы к большим дополнительным радиопомехам. И уж совсем недопустимо, чтобы аппарат во время сеанса связи оказался заслоненным от Земли диском планеты.

Никакой запуск космического аппарата не может быть абсолютно точным. Он сопряжен с неизбежными случайными ошибками в наборе скорости и в задании направления движения. Хотелось бы в связи с этим, чтобы траектория была по возможности менее «капризна», менее чувствительна к погрешностям во время разгона.

На все указанные ограничения накладываются еще очень жесткие требования, связанные с астрономической навигацией в ходе полета.

В свете всех этих противоречивых требований поневоле встает вопрос о «золотой середине», или, как говорят конструкторы, об «оптимальном решении».

Планета Венера совершает один оборот вокруг Солнца за 224,70 земных суток. Для наблюдателя на Земле, вместе с которой он также непрерывно кружится вокруг Солнца, цикл смены видимого на небе положения Венеры относительно Солнца занимает 583,92 суток или, грубо говоря, 20 месяцев. С тем же периодом – астрономы называют его синодическим – повторяются и «окна», когда целесообразно осуществлять старт к Венере. Моменты времени, удобные для стартов к другим планетам, также повторяются в соответствии с их синодическими периодами. Синодический период Марса составляет около 26 месяцев (2 года 1 месяц 20 дней).

Разумеется, «окна» имеют известную «ширину», так что реальный полет может быть осуществлен несколько раньше или позже теоретически предвычисленного срока.

Время, необходимое для полетов к Венере и Марсу, тоже можно оценить заранее. Полет до Венеры занимает около 120-150 суток, время полета к Марсу может колебаться от 237 до 281 суток.

Вот перечень «окон», во время которых возможны старты космических аппаратов в оптимальных условиях.

1961, Январь-февраль («Венера-1»)

1962, август («Маринер-2»)

1964, март-апрель

1965, октябрь-ноябрь («Венера-2» и «Венера-3»)

1967, май-июнь («Венера-4» и «Маринер-5»)

1969, январь («Венера-5» и «Венера-6»)

1970, август («Венера-7»)

1972, март-апрель («Венера-8»)

1973, октябрь-ноябрь («Маринер-10»)

1975, май-июнь («Венера-9» и «Венера-10»)

1977, январь

1978, август («Венера-11», «Венера-12», «Пионер-Венус-1» и «Пионер-Венус-2»)

1980, март-апрель

1981, октябрь-ноябрь («Венера-13» и «Венера-14»)

1983, май-июнь («Венера-15» и «Венера-16»)

1985, январь («Вега-1» и «Вега-2»)

1986, август

1988, март-апрель

1989, октябрь-ноябрь

1991, май-июнь

1993, январь

1994, август

1996, март-апрель

1997, октябрь-ноябрь

1999, май-июнь

2001, январь

1962, октябрь-ноябрь («Марс-1») 1964, ноябрь-декабрь («Маринер-4» и «Зонд-2»)

1966, декабрь – 1967, январь 1969, февраль-март («Маринер-6» и «Маринер-7»)

1971, май («Марс-2», «Марс-3», «Маринер-9»)

1973, июль-август («Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7»)

1975, август-сентябрь («Викинг-1» и «Викинг-2»)

1977, сентябрь-октябрь

1979, октябрь-ноябрь

1981, декабрь – 1982, январь

1984, январь-февраль

1986, апрель-май

1988, июнь-июль («Фобос-1» и «Фобос-2»)

1990, август-сентябрь

1992, сентябрь-октябрь

1994, ноябрь-декабрь 1996, декабрь – 1997, январь 1999, январь-февраль.

До того времени, когда пишется эта книга, к Венере ушли в общей сложности 23 космические станции. Первый в мире запуск в сторону этой планеты был предпринят 12 февраля 1961 г. – стартовала советская «Венера-1». Следующая возможность — лето 1962 г. – использовалась американскими учеными: к Венере направился «Маринер-2». «Окно» весной 1964 г. не было использовано для запусков, а в ноябре 1965 г. отправились в путь советские космические посланцы «Венера-2» и «Венера-3». С разрывом в два дня стартовали в середине июня 1967 г. советская «Венера-4» и американский «Маринер-5».

Советская межпланетная станция «Венера-4» находилась в полете 128 суток. Преодолев силу земного притяжения и пройдя по гелиоцентрической орбите путь в 350 млн км, она 18 октября 1967 г. доставила к Венере сферический контейнер массой 383 кг, который на парашюте плавно спустился в атмосфере этой загадочнейшей из планет.

Уникальным результатом этого запуска было непосредственное определение ряда важных параметров атмосферы Венеры. Спускаясь на парашюте, автоматическая станция в течение 94 минут передавала данные о состоянии атмосферы на участке с перепадом высот в 28 км. Самыми интересными среди научных задач, решавшихся на «Венере-4», были эксперименты по определению химического состава атмосферы. Они выполнялись с помощью так называемых газоанализаторов. Патроны-газоанализаторы представляют собой металлические сосуды, в которых после введения пробы венерианского «воздуха» может идти какая-либо характерная химическая реакция, указывающая на наличие углекислого газа, кислорода, азота, воды и других веществ.

В результате этих экспериментов было установлено, что атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа.

Разница между знаниями о Венере до и после полета «Венеры-4» была огромна. Раньше они отличались исключительной неопределенностью. Радиоастрономы, например, давно утверждали, что температура поверхности Венеры очень высока. Однако против этого утверждения приводились серьезные возражения; результаты радиоастрономических наблюдений интерпретировались иногда как следствие существования ионосферного слоя или же тихих электрических разрядов в атмосфере, а вовсе не как результат действительно высокой температуры поверхности.

Благодаря замечательной победе советской науки ученые наконец-то встали на твердую почву фактов, достоверных экспериментальных данных.

2 декабря 1971 г. впервые в истории космонавтики спускаемый аппарат автоматической станции «Марс-3» произвел мягкую посадку на поверхность Марса. Станции «Марс-2» и «Марс-3» стали искусственными спутниками Марса.

Автоматические космические аппараты устремились к Меркурию, Юпитеру, Сатурну, Урану, Нептуну.