В 2005 году Европейское космическое агентство решило сделать серьезный прорыв в изучении
Венеры - отправило к ней космический аппарат нового поколения Venus Express. После 15-летнего перерыва это был первый
целенаправленный полет для исследования самой близкой к нам планеты. И уже первые данные с космического аппарата принесли
множество неожиданных новых результатов, в особенности касающихся атмосферы Венеры. В 1990-х годах интерес к исследованиям
Венеры заметно снизился: советская программа межпланетных исследований была практически свернута, а американцы
переключились на планеты-гиганты - Юпитер и Сатурн, не прекращая работ по изучению Марса. В течение 15 лет лишь станция
Cassini пару раз пролетала мимо Венеры, чтобы, используя гравитационный маневр, набрать скорость для решительного рывка
к Сатурну. |
И вот недавно Европа стала полноправным членом 'клуба исследователей Венеры': 9 ноября 2005
года с космодрома Байконур с помощью российской ракеты-носителя 'Союз' был запущен первый европейский космический аппарат
для детального изучения Венеры - Venus Express. Аппарат Venus Express создан на базе той же платформы, что и Mars Express,
работающий в настоящее время на орбите Марса. Различия между ними состоят в основном в средствах связи и теплозащите.
Последняя играет для Venus Express особенно важную роль, ведь Венера в полтора раза ближе к Солнцу, чем Марс, а значит,
поток солнечного тепла у нее в четыре раза интенсивнее.
Venus Express летел к цели пять месяцев и прибыл к Венере 11 апреля 2006 года, став ее искусственным спутником. Выход на
орбиту является самым ответственным событием (кроме старта) в межпланетных миссиях. Из-за задержки, с которой приходят
радиосигналы к Земле и обратно до планеты, специалисты Центра управления не могут вмешаться и скорректировать маневр. На
этот раз все прошло гладко. Отработав 50 минут, основной двигатель снизил скорость аппарата относительно Венеры на
15% - с 8 до 6,8 км/с - и вывел ее на сильно вытянутую эллиптическую орбиту. В наиболее удаленной точке орбиты от центра
планеты (апоцентре) Venus Express уходил на расстояние 220 тысяч километров от Венеры - это больше половины расстояния от
Земли до Луны, а в самой близкой точке своей орбиты (перицентре) аппарат проходил на высоте всего 250 километров от
поверхности планеты.
|
|
Космический аппарат "Venus Express" - ESA |
|
|
Вскоре благодаря тонким коррекциям орбиты перицентр был опущен еще немного ниже, так что аппарат стал погружаться в самые
верхние слои атмосферы за счет аэродинамического трения, раз за разом понемногу сбавляя скорость и понижая высоту
апоцентра. Через месяц после прибытия к Венере Venus Express перешел на рабочую орбиту с параметрами: высота апоцентра -
66 000 километров, высота перицентра - 250 километров, период обращения - 24 часа. Такой период удобен для регулярной
связи с Землей: сблизившись с планетой, аппарат собирает научную информацию, а удалившись от нее, проводит 8-часовой
сеанс связи, передавая в среднем каждый раз около 250 мегабайт информации. Еще одна важная особенность орбиты Venus
Express - она практически перпендикулярна экватору Венеры, и поэтому аппарат имеет возможность детально исследовать
полярные районы планеты. К сожалению, отрапортовать о безупречной готовности зонда к работе не удалось. Как раз, когда
аппарат вышел на рабочую орбиту, было объявлено, что один из основных приборов, спектрометр PFS, не может навестись на
Венеру. Как выяснилось, заклинило зеркало, которое должно переключать 'взгляд' прибора с эталонного источника (на борту
зонда) на планету. По словам ведущего разработчика спектрометра Витторио Формизано, 'PFS - это мощный, но очень деликатный
инструмент. Механические деформации микронной величины - меньше размера бактерии - могут полностью нарушить его работу'.
После ряда попыток обойти сбой инженеры смогли повернуть зеркало на 30 градусов, но этого оказалось мало для работы
прибора, и в конце концов его пришлось выключить. Так Venus Express лишился одного из своих семи глаз (химический состав атмосферы планеты).
Облачная атмосфера Венеры
И все же остальные научные приборы Venus Express начали получать ценную информацию, причем еще до выхода аппарата на
рабочую орбиту. Уже 24 апреля камера VMC сделала серию снимков облачного покрова Венеры в ультрафиолетовом диапазоне.
После привязки к координатной сетке получилось мозаичное изображение, охватывающее значительную площадь облаков. Эта
съемка впервые позволила провести качественный анализ структуры облачности в атмосфере Венеры. В ней выявились
малоконтрастные ленточные структуры - по-видимому, являющиеся результатом действия сильных ветров. Венера, в отличие
от Земли и других планет, поглощает солнечное излучение преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, а в других
диапазонах большая часть света рассеивается облаками и уходит в космическое пространство. Это одна из причин, по
которой Венера так ярко сияет на земном небосводе. Однако до сих пор непонятно, какое вещество в ее атмосфере
обеспечивает высокое - более 50% - поглощение ультрафиолетового излучения.
Ученые не ошиблись с выбором параметров рабочей орбиты, и новые открытия не заставили себя долго ждать. 29 мая станция
провела очередную инфракрасную съемку южной полярной области, и там был обнаружен вихрь весьма неожиданной формы. Обычно
атмосферные вихри, от смерчей до циклонов, формируются вокруг некоего центра, в котором вращение отсутствует. Появление
этой 'зоны спокойствия' в самом центре урагана (так называемого 'глаза бури') объясняется соображениями симметрии: здесь
у ветра просто нет предпочтительного направления, в котором он мог бы дуть. Но на южном полюсе Венеры неожиданно была
обнаружена странная структура с двумя центрами, которые сложным образом связаны друг с другом.
|
Откуда на вечерней стороне Венеры берется кислород, на это ответили новые данные с борта космического аппарата Venus Express
(рекомбинация атомов кислорада, после распада СО2)
|
Космический аппарат "Venus Express" - ESA |
Снимки Venus Express показывают изменения, происходящие с двойным полярной вихрем. Ранее подобного образования в облаках
Венеры не наблюдалось.
|
|
'Изучив этот гигантский двойной шторм, мы обнаружили, что его структура изменяется в зависимости от высоты. Возникает
ощущение, что мы смотрим на разные структуры, а не на одну целую, - говорит Пьер Дроссар, заместитель научного
руководителя по прибору VIRTIS из Парижской обсерватории. - Новые данные, которые мы только начали анализировать и
обрабатывать, выявляют еще большие различия'. Насколько устойчиво это атмосферное образование, пока неясно. Одно из
наиболее красивых изображений спектрометр VIRTIS получил 29 июля при съемке Венеры с дальней дистанции - около 65
тысяч километров. На мозаике, составленной из трех снимков, хорошо видна сложная структура атмосферы. По внешнему
виду она больше напоминает атмосферы планет-гигантов, чем земную. Снимки сделаны с интервалом около 30 минут и уже
заметно не совпадают на границах. Это показывает, насколько динамична атмосфера Венеры. При том, что сутки на планете
длятся 243 земных дня, ветер успевает обойти всю планету по экватору примерно за четверо наших суток. Это соответствует
скорости более 100 м/с. Правда, такие скорости ветра наблюдаются только в средних и верхних слоях атмосферы. Как показали
данные спускаемых аппаратов, в глубине атмосфера намного спокойнее, скорость ветра у поверхности составляет всего около 1 м/с.
Venus Express сделал еще несколько интересных открытий. До настоящего времени считалось, что облачный покров на Венере
имеет толщину около 20 километров и простирается до высоты 65 километров над поверхностью. Однако первые промеры
венерианской атмосферы, выполненные спектрометром SPICAV, показали, что на ночной стороне планеты облака поднимаются
до 90-километровой высоты в виде плотного тумана и до 105 километров, но уже в виде более прозрачной дымки. Для
сравнения: земная атмосфера становится полностью прозрачной уже на высоте 20 километров. Кроме этого, с помощью блока SOIR
в составе спектрометра SPICAV ученые обнаружили в атмосфере Венеры 'тяжелую' воду, в состав которой входят атомы тяжелого
изотопа водорода - дейтерия. Процентное отношение 'тяжелой воды' к обычной позволяет оценить динамику водного баланса
Венеры в прошлом и настоящем. На сегодняшний день в атмосфере планеты в виде пара содержится такое количество воды,
которого достаточно, чтобы покрыть всю поверхность Венеры 3-сантиметровым слоем. Однако, по данным о количестве
'тяжелой воды', ученые выдвинули предположение, что в прошлом водных запасов на Венере могло хватить на океан
глубиной несколько сотен метров.
А анализатор плазмы ASPERA зарегистрировал высокую скорость ухода вещества из атмосферы Венеры, а также отследил
траектории других частиц, в частности ионов гелия солнечного происхождения. Полученная информация подтверждает, что
атмосфера Венеры интенсивно взаимодействует с солнечным ветром. Venus Express продолжает работать. Расчетная длительность
его миссии составляет два венерианских дня - 486 суток по земному счету, и может быть продлена, если позволят ресурсы
станции. Но даже того, что уже обнаружено на Венере европейским космическим аппаратом, хватит, чтобы надолго загрузить
работой планетологов. А через несколько лет европейские ученые смогут разместить свои приборы на борту новой российской
межпланетной станции. Федеральной космической программой на 2006-2015 годы предусмотрено начать разработку принципиально
нового космического аппарата - долгоживущей напланетной станции 'Венера-Д', предназначенной для детального исследования
атмосферы и поверхности Венеры. Ожидается, что аппарат сможет проработать на поверхности Венеры 30 суток, а возможно, и
более длительный срок. Это поможет ученым приблизиться к разгадке множества тайн.
Венера
