НАЗНАЧЕНИЕ

Космические аппараты серии 4В1 предназначены для проведения исследований планеты Венера с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также с пролетной траектории. Серия 4В1 состоит из двух аппаратов (КА «Венера-11» и КА «Венера-12»), являющихся полной аналогией друг друга по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, комплекту научной аппаратуры и предназначенных для выполнения идентичных исследовательских программ. Запуски аппаратов осуществлены: «Венера-11» - 9.09.1978 г., «Венера-12» -14.09.1978 г.

В программу экспедиции входило:

• доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;

• репортажная передача, транслируемая на ОА в процессе спуска СА в атмосфере, содержащая результаты измерений её основных физико-химических параметров (давления, температуры, химического состава атмосферы, содержания в ней влаги), результаты исследований облачного слоя, атмосферных грозовых электроразрядов;

• осуществление посадки ПА на поверхность планеты, на ее дневную сторону;

• транслируемая на ОА передача телефотометрических изображений поверхности в месте посадки и результатов проведения непосредственного анализа грунта;

• ретрансляция с ОА на Землю результатов выполнения научной программы ПА;

• проведение с помощью ОА исследований околопланетного и межпланетного пространства при движении по пролетной траектории. Основные научные эксперименты, проводимые в месте посадки, - получение цвет-ных фотопанорам поверхности Венеры, а также забор образцов грунта и их физико-химический анализ.

СХЕМА ПОЛЕТА

В связи с изменением баллистических условий для полёта к Венере в 1978 году была выбрана пролётно-десантная схема. До момента сброса спускаемого аппарата баллистиче-ская схема полёта КА серии 4В1 полностью повторяет схему полёта КА серии 4В («Вене-ра-9» и «Венера-10»).

После прохождения этапов выведения на опорную орбиту ИСЗ и старта с нее в направ-лении Венеры КА серии 4В1 выводится на попадающую траекторию первого полувитка (угловая дальность перелёта меньше 180 градусов).

На трассе перелёта проводятся две коррекции: одна – через 20-40 суток после старта, а другая – за 10-20 суток до подлёта к Венере. С помощью первой коррекции исправляются ошибки выведения, а с помо¬щью второй корректируется высота перицентра подлётной гиперболы и наклонение орбиты, а также район посадки спускаемого аппарата.

За 30 суток до разделения орбитального и спускаемого аппаратов включается заряд свинцово-цинковой батареи спускаемого аппарата. Кроме того, проводится захолаживание спускаемого аппарата, что позволяет увеличить продолжительность функционирования на поверхности планеты.

За двое суток до подлета к планете производится разделение орбитального и спускаемого аппаратов, после чего включается двигатель 11Д425А для увода орбитального аппарата на пролётную траекторию.

В момент посадки ОА совершает частичный облёт Венеры, в ходе которого идет прием информации с СА, при этом минимальное расстояние от поверхности Венеры составляет 35 тысяч км.

Продолжительность перелёта - 107 суток.

Спускаемый аппарат входит в атмосферу Венеры со скоростью 11,2 км/с. При снижении до высоты 62-67 км и уменьшении величины про¬дольной перегрузки до значения nх= –2 вводится парашютная система, причем последовательно срабатывают вытяжной парашют площадью 1,4 м2 и парашют увода верхней полусферы спускаемого аппарата площадью 6 м2.

Спуск на парашюте увода осуществляется в течение 10-14 секунд, после чего по команде ПВУ производится разъединение (с применением пиротехнических устройств) полусфер теплозащитной оболочки. За счет аэродинамического воздействия верхняя полусфера отделяется с парашютом от СА, при этом вводится тормозной парашют площадью 24 м2. В этот момент включается телеметрическая система спускаемого аппарата и научные приборы. Через 3-5 секунд после ввода тормозного парашюта происходит отделение нижней полусферы теплозащитной оболочки. Одновременно с этим включается передатчик СА. Тормозной парашют обеспечивает плавное снижение спускаемого аппарата в облачном слое Венеры в тече¬ние 9-10 минут. Фактически тормозной парашют исполняет функции основного.

В области нижней границы облачного слоя на высоте 46-48 км тормозной парашют отделяется, и дальнейший спуск ПА осуществляется на аэродинамическом тормозном щитке. Этап спуска на тормозном щитке заканчивается посадкой на поверхность. В зависимости от давления атмосферы в месте посадки расчетная посадочная скорость аппарата составляет 7,3-8,5 м/сек, а полное время спуска 58-70 минут.

Поскольку из состава парашютной системы исключен трехкупольный основной парашют площадью 180 м2, общее время спуска аппарата в атмосфере уменьшилось по сравнению с «Венерой-9, 10» на 15 минут.

После мягкой посадки на поверхность, через 32 секунды после достижения контакта, начинается одновременная работа грунтозаборного устройства и телефотометров. Передача телевизионного изображения, чередующаяся со вставками телеметрической информации и цифрового массива с результатами проведения анализа грунта, продолжается до пропадания радиосвязи.

По окончании выполнения главной задачи экспедиции – исследования Венеры – ОА продолжает полет по гелиоцентрической орбите, передавая на Землю научную информацию о межпланетном пространстве.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕКТА

Оба космических аппарата серии 4В1 (КА «Венера-11, -12») успешно прошли всесторонние наземные испытания и стартовали с космодрома Байконур в сентябре 1978 года.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ВЕНЕРА-11»

Общая масса КА «Венера-11» составила 4447,3 кг. Масса спускаемого аппарата –1645 кг, а масса посадочного аппарата на поверхности Венеры – 750 кг. Корректирующая двигательная установка «Венеры-11» была заправлена 687,4 кг топлива: 241,9 кг горючего и 445,5 кг окислителя.

Старт ракеты-носителя «Протон-К» с КА «Венера-11» произведен с космодрома Байконур 9 сентября 1978 года в 6 часов 25 минут 39,5 секунды. Старт к Венере осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты высотой 177 на 159,6 км. Масса головного блока на опорной орбите составила 19833,1 кг. Импульс второго включения двигателя блока ДМ, обеспечивший выведение станции «Венера-11» на межпланетную траекторию, составил 3887,42 м/с. В 7 часов 51 минуту 37,8 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.

В первом же сеансе связи произошел сбой только что построенной постоянной солнечной ориентации в момент раскрытия антенн метрового и дециметрового диапазонов. Она почти тут же была восстановлена, а уже 12 сентября КА переведен в режим постоянной солнечно-звёздной ориентации.

По результатам траекторных измерений с целью парирования ошибок выведения 16 сентября 1978 года проведена первая коррекция траектории КА «Венера-11». Импульс коррекции составил 9,42 м/с. Двигатель проработал на малой тяге 5,5 секунды, затратив на коррекцию 20,2 кг топлива.

С первых же минут полёта произошёл отказ основной и резервной ступеней вентилятора холодного контура спускаемого аппарата (вентилятор приборного контейнера ПА продолжал работать), вследствие чего обычная схема захолаживания СА стала невозможной. Чтобы как-то компенсировать радиационный нагрев спускаемого аппарата, почти на месяц раньше запланированного срока (17 октября) была закрыта шторка радиационного нагревателя СА. Другой мерой стал отворот от Солнца на 40 градусов путем перехода в так называемое «косое» ПСЗО. Все это позволило снизить температуру в СА на момент разделения до 12°С при норме –10 - –15°С.

Стоит также отметить, что баллистические условия в течение почти всего перелета «Венеры-11» оказались таковы, что было невозможно поддерживать постоянную трехосную ориентацию по Солнцу и звезде. Для воспроизведения магнитофонов в отдельных сеансах строилась трехосная ориентация по Солнцу и Земле, но по окончании сеанса аппарат снова переводился в режим ПСО. Только в начале декабря КА был переведен в режим постоянной солнечно-звездной ориентации.

В ходе межпланетного перелета проводились исследования солнечного ветра и космических источников гамма-излучения.

23 сентября 1978 года произошла солнечная вспышка, зафиксированная научными приборами КА, но которая, однако, не повлияла на работоспособность бортовых систем КА. Еще одна вспышка произошла 2 октября 1978 года.

17 декабря 1978 года проведена вторая коррекция, которая незначительно подправила параметры траектории полёта «Венеры-11»: импульс составил 2,02 м/с.

За двое суток до подлета к Венере, 23 декабря, прошло разделение ОА и СА «Венеры-11» и выполнен маневр увода ОА на пролетную траекторию. Эти операции также прошли штатно, причем импульс увода составил ~213 м/с.

Время перелета «Венеры-11» составило 107 суток.

25 декабря 1978 года спускаемый аппарат «Венеры-11» вошел в атмосферу со скоростью 11,2 км/с (угол входа –18°). После аэродинамического торможения в атмосфере, длившегося 35 секунд, и снижения на тормозном парашюте до высоты 46 км аппарат продолжил спуск с использованием тормозного устройства. Посадочный аппарат «Венеры-11» совершил мягкую посадку на поверхность Венеры. При этом продолжительность спуска на тормозном щитке составила 52 минуты 58 секунд, а общее время спуска в атмосфере составило 62 минуты 41секунду. Информация с места посадки в тече¬ние 95 минут передавалась на пролетный аппарат, мини¬мальное расстояние от которого до поверхности планеты составило 34370 км.

Во время спуска аппарата с высоты 62 км до поверхности планеты с помощью установленных на борту научных приборов проводились эксперименты по тонкому химическому анализу состава атмосферы и облаков, спектральному анализу рассеянного в атмосфере солнечного излучения, изучению электрических разрядов в атмосфере планеты. Кроме того, проводились измерения температуры, давления и аэродинамических перегрузок.

Хотя для приема информации со спускаемого аппарата был специально разработан типовой сеанс №7 с разворотами на гироплатформе, но на самом деле выполнять развороты не потребовалось. При пролете был включен типовой сеанс №6П, в котором обошлись без гироплатформы, но аппарат переводился на время сеанса из режима ПСЗО в режим РС с повышением точности ориентации с ±1° до ±30 угловых минут.

К моменту окончания приема информации с посадочного аппарата «Венеры-11» температура в приборном контейнере превысила величину 70°С, однако аппаратура продолжала работать.

После выполнения главной задачи экспедиции – исследования Венеры – «Венера-11» продолжала полет по гелиоцентрической орбите, передавая на Землю научную информацию о межпланетном пространстве.

Для проведения советско-французского эксперимента по локализации гамма-всплесков с максимально большой базой измерений были задействованы два одновременно выполняющих полет к Венере космических аппарата – «Венера-11» и «Венера-12». С этой целью были скорректированы полетные траектории обоих аппаратов. При этом коррекция траектории «Венеры-11» проведена 7 февраля 1979 года, а чуть раньше, 5 февраля 1979 года, – «Венеры-12». Были израсходованы практически все запасы топлива; импульс каждой коррекции составил ~350 м/с.

По мере удаления от Солнца начали неустойчиво работать солнечные датчики системы ориентации. В результате такого сбоя «Венера-11» перешла в режим гироскопической стабилизации. 1 февраля 1980 года с ней был проведен последний сеанс связи, а 8 февраля аппарат на команды с Земли не откликнулся. Одна из возможных причин – плохое качество «закрутки» вследствие разбалансированности аппарата после сброса СА и «выжигания» почти всего топлива. В результате, средний ток сол¬нечной батареи стал меньше тока нагрузки, и батарея разрядилась.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ВЕНЕРА-12»

Общая масса КА «Венера-12» составила 4457,9 кг. Масса спускаемого аппарата – 1645 кг, масса посадочного аппарата на поверхности Венеры – 750 кг. Корректирующая двигательная установка «Венеры-12» заправлена 685,3 кг топлива: 237,7 кг горючего и 447,7 кг окислителя.

Старт ракеты-носителя «Протон-К» с КА «Венера-12» произведен с космодрома Байконур 14 сентября 1978 года в 5 часов 25 минут 13 секунд. Старт к Венере осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты высотой 185 на 163 км. Масса головного блока на опорной орбите – 19826,05 кг. Импульс второго включения двигателя блока ДМ, обеспечивший выведение «Венеры-12» на межпланетную траекторию, составил 3962,54 м/с. В 6 часов 53 минуты 49,8 секунды произошло отделение КА от разгонного блока.

В первых сеансах бортовая аппаратура функционировала штатно. Однако при построении режима трехосной ориентации 17 сентября точный солнечный прибор не сформировал признака поиска звезды. В те же сутки режим ПСЗО был построен на другом комплекте солнечного прибора.

21 сентября 1978 года была проведена первая коррекция траектории «Венера-12». Импульс коррекции составил 13,22 м/с, при этом двигатель проработал на малой тяге 7,2 секунды. Расход топлива – 25,1 кг.

Во время перелёта произошёл отказ одного из телеметрических магнитофонов, что привело к необходимости более частого воспроизведения информации с оставшегося магнитофона.

В ходе межпланетного перелета с помощью научной аппаратуры ОА проводились исследования солнеч¬ного ветра и космических источников гамма-излучения.

КА «Венера-12» летел по более короткой, чем «Венера-11», траектории (время перелета – 98 суток) и приблизился к цели полета первым.

17 ноября 1979 года была закрыта шторка радиационного нагревателя спускаемого аппарата, а 28 ноября проведено первое пробное захолаживание приборного отсека спускаемого аппарата с целью продления сроков активного существования ПА на венерианской поверхности.

9-10 и 13-14 декабря проведены еще два пробных захолаживания, после чего за сутки до разделения 18 декабря 1978 включено штатное захолаживание, позволившее в итоге снизить температуру в СА до –12,3°С. К моменту входа спускаемого аппарата в атмосферу температура в отсеке поднялась до 5°С.

К этому времени была уже заряжена химическая батарея СА и 14 декабря проведена коррекция траектории. Поскольку «Венера-12» была нацелена на планету достаточно точно, импульс коррекции составил всего лишь 2,37 м/с.

19 декабря, за двое суток до входа в атмосферу Венеры, от КА отделился спускаемый аппарат, а ОА был переведен на пролетную траекторию. Импульс увода составил 212,83 м/с. Спускаемый аппарат продолжал движение по попадающей траектории и спустя двое суток вошел в атмосферу Венеры со скоростью 11,2 км/с и углом входа –19°.

После аэродинамического торможения в атмосфере, длившегося 35 секунд, и снижения на тормозном парашюте до высоты 46 км аппарат продолжил спуск с использованием тормозного устройства. Интервал от сброса тормозного парашюта до касания поверхности составил 52 минуты 11 секунд, а общее время спуска в атмосфере с условной высоты входа 125 км до момента посадки составило 61 минуты 53 секунды. Во время спуска аппарата с высоты 62 км до поверхности планеты с помощью установленных на борту научных приборов проводились эксперименты по тонкому химическому анализу состава атмосферы и облаков, спектральному анализу рассеянного в атмосфере солнечного излучения, изучению электрических разрядов в атмосфере планеты. Кроме того, проводились измерения температуры, давления и аэродинамических перегрузок.

21 декабря 1978 года спускаемый аппарат «Венеры-12» совершил мягкую посадку и в течение 110 минут передавал с поверхности планеты научную информацию, которая ретранслировалась на Землю ОА «Венера-12», совершавшим в это время пролет на высоте ~ 34 000 км. При пролете был включен типовой сеанс №6П.

После выполнения главной задачи экспедиции – исследования Венеры – ОА «Венеры-12» продолжил полет по гелиоцентрической орбите, передавая на Землю научную информацию о межпланетном пространстве.

Для проведения советско-французского эксперимента по локализации гамма-всплесков с максимально большой базой измерений были задействованы два одновременно выполняющих полет к Венере космических аппарата – «Венера-11» и «Венера-12». С этой целью были скорректированы полетные траектории обоих аппаратов. При этом коррекция траектории «Венеры-11» проведена 7 февраля 1979 года, а чуть раньше, 5 февраля 1979 года, – «Венеры-12». Были израсходованы практически все запасы топлива; импульс каждой коррекции составил ~350 м/с.

Спустя 1,5 года после запуска для «Венеры-12» представилась возможность исследовать только что открытую комету Брэдфилда, пусть и с большого расстояния. 13 февраля 1980 года был включен сеанс, в ходе которого «Венера-12» развернулась с помощью гироплатформы и провела исследование кометы. В это время «Венера-12» пересекала орбиту Земли, то есть была на расстоянии 150 млн. км от Солнца, а комета находилась внутри орбиты Венеры, то есть как минимум на 50 млн. км ближе к Солнцу. Хотя комплекс научной аппаратуры не был предназначен для изучения комет, ультрафиолетовый спектрометр ДУМС-1 позволил получить спектр кометы Брэдфилда. Сеанс исследования кометы Брэдфилда был повторен 17 марта 1980 года.

В середине апреля 1980 года из-за большой удаленности от Солнца, достигшей расстояния 174 млн. км, произошел сбой трехосной ориентации, и аппарат перешел в режим «закрутки» (ГС). Последствия оказались такими же, как и в случае с «Венерой-11», – после сеанса, проведенного 18 апреля 1980 года, войти в связь с «Венерой-12» больше не удалось.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕТА

В экспедициях КА «Венера-11, -12» ЛКИ выполнены в части доставки посадочных аппаратов в заданные районы на поверхности Венеры и получения информации с них, ретранслируемой через соответствующие орбитальные аппараты, на Земле.

Вместе с тем не обеспечено выполнение основных научных задач – не получены фотопано¬рамы и информация о составе грунта в месте посадки. Анализ показал – не отстрелились обе крышки телефотометров, которые были доработаны после полета «Венеры-9» и «Венеры-10», на каждом из посадочных аппаратов. Кроме того, также на обоих аппаратах, произошел прорыв внешней атмосферы в вакуумную полость грунтозаборного устройства ВБ01, в результате чего грунт не был подан к блоку детектирования. Не получены данные по работе прибора ПрОП, поскольку его работа оценивалась по передаваемому снимку.

Информации с прибора БДРА ПА «Венеры-11» получено не было вследствие преждевременного обнуления памяти прибора, а с БДРА ПА «Венеры-12» она оказалась плохого качества. Не было информации и с прибора «Сигма», а также с прибора ИОАВ после посадки ПА «Венера-11». Не работал прибор МНВ-78-2 на ПА «Венеры-12».

ТЕХНИЧЕСКАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НОВИЗНА

В полете КА «Венера-11, -12» отработана пролетно-десантная схема исследовательской экспедиции к Венере. Посадочные аппараты осуществили мягкую посадку на поверхность планеты в намечаемых районах. Орбитальные аппараты, выведенные на пролетную траекторию, обеспечили прием и ретрансляцию на Землю информации, получаемой каждым со своего посадочного аппарата, в том числе, в течение 95 минут с места посадки ПА «Венеры-11» и 110 минут с места посадки ПА «Венеры-12».

НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Измерениями с помощью научных приборов было установлено, что наряду с основной составляющей CO2 в атмосфере Венеры имеется значительное количество азота (около 5%). Масс-спектрометр обнаружил также в незначительных количествах водяной пар, хлор, серу и их соединения. Изотопный состав углерода примерно соответствует земному. Зарегистрированы изотопы аргона, неона и криптона.

С помощью газового хроматографа были проведены анализы проб из атмосферы Венеры. Они свидетельствуют о присутствии в атмосфере, кроме СО2 (основная составляющая), целого ряда газов – азота (несколько процентов), аргона (~10-2%), угарного газа (несколько тысячных долей %). Присутствуют также сернистые соединения.

Анализ информации, полученной с помощью нефелометра, подтвердил вывод, сделанный по результатам нефелометрических измерений спускаемых аппаратов «Венера-9» и «Венера-10», о расположении нижней границы облаков на высоте около 48-49 км.

Анализ некоторых результатов, полученных в эксперименте по исследованию электрической активности атмосферы Венеры («Гроза»), дал следующие сведения: электрические разряды происходят в облачном слое; их энергия примерно такая же, как у молний в атмосфере Земли, но частота следования разрядов намного выше и достигает 30 раз в секунду.

В месте посадки ПА «Венеры-11» температура и давление у поверхности составили, соответственно, 462°С и 92 атмосферы. В месте посадки ПА «Венера-12» (на расстоянии около 800 км от места посадки ПА «Венеры-11») температура и давление у поверхности составили, соответственно, 470°С и 90 атмосфер.

13 февраля 1980 года был включен сеанс, в ходе которого «Венера-12» провела исследование кометы Брэдфилда. С помощью ультрафиолетового спектрометра ДУМС-1 получен её спектр. Сеанс исследования кометы Брэдфилда был повторен 17 марта 1980 года.

http://www.laspace.ru/rus/venera1112.php