Вега (название происходит от слов «Венера» и «Галлей») — советские автоматические межпланетные станции, предназначенные для изучения Венеры и кометы Галлея. Были изготовлены два идентичных аппарата (Вега-1 и Вега-2), которые в 1984—1986 гг. успешно выполнили свои программы полёта, в частности, впервые провели изучение венерианской атмосферы с помощью аэростатов.

Научным руководителем проекта был академик Р. З. Сагдеев. В конструировании научных приборов и обслуживающих их систем участвовали учёные 9 стран: СССР, Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии^[1]. В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США.

По мнению сотрудницы института истории естествознания и техники РАН, канд. техн. наук В. Л. Пономарёвой, это последний грандиозный космический проект XX века^[2].

Разработчики, специалисты НПО имени С.А.Лавочкина, считают что автоматические станции "Вега" вписали блестящую страницу в историю освоения космоса^[3].

Характеристики аппаратов

Общая масса станции в полностью снаряжённом состоянии составляла 4920 кг. Станции серии «Вега» состояли из двух частей — пролётного аппарата, массой 3170 кг, и спускаемого аппарата, массой 1750 кг. Полезной нагрузкой спускаемого аппарата являются посадочный аппарат массой 680 кг и аэростатный атмосферный зонд масса которого вместе с системой наполнения гелием не превышает 110 кг.

Данные с посадочных аппаратов ретранслировались на Землю через пролётные аппараты, а с аэростатных зондов — непосредственно на 60-70-метровые антенны, расположенные на территории ряда государств, в том числе СССР и США.

На пролётном аппарате были установлены следующие научные приборы:

• телевизионная система (СССР, Венгрия, Франция);
• инфракрасный спектрометр (Франция);
• трехканальный спектрометр 0,3-1,7 мкм (Болгария, СССР, Франция).
• пылеударный масс-спектрометр для исследования химического состава пылевых частиц (СССР, ФРГ, Франция);
• три счётчика пылевых частиц (СССР, Венгрия);
• магнитометр (Австрия, СССР);
• спектрометр кометной плазмы (Венгрия, СССР, ФРГ);
• спектрометр энергичных частиц (Венгрия, СССР, ФРГ);
• измеритель нейтрального газа (ФРГ, Венгрия, СССР);
• анализатор плазменных волн высокочастотный (СССР, Франция);
• анализатор плазменных волн низкочастотный (Польша, СССР, Чехословакия).

Посадочный аппарат был оборудован следующими научными приборами:

• датчики для измерения температуры и давления атмосферы (СССР);
• спектрофотометр для исследования атмосферы Венеры (СССР, Франция);
• газовый хроматограф для изучения химического состава атмосферы и облачного слоя Венеры (СССР);
• прибор для изучения элементного состава аэрозоля облаков (СССР);
• спектрометр для получения данных об аэрозольном слое облаков Венеры (СССР);
• масс-спектрометр для исследования облаков (СССР, Франция);
• измеритель влажности для определения содержания водяных паров в атмосфере (СССР);
• спектрометр с грунтозаборным устройством для рентгенофлюоресцентного анализа состава пород венерианского грунта (СССР);
• гамма-спектрометр для определения в венерианских породах содержания естественных радиоактивных элементов — урана, тория, калия (СССР);
• прибор для определения физико-механических свойств поверхностного слоя грунта (СССР).

Для изучения состава грунта посадочный аппарат располагал маленькой буровой установкой.

Аэростатный зонд состоял из оболочки аэростата диаметром 3,4 метра наполненной гелием и подвешенной на капроновом фале длиной 12 метров гондолы массой 6,7 кг. На несущей конструкции гондолы установлены аппаратура для измерения метеорологических параметров (датчики температуры, давления, скорости ветра, плотности облачности, световых вспышек), радиосистема и блок питания. Использование стандартного спускаемого аппарата диаметром 2,4 метра, в котором размещался еще и посадочный аппарат, не позволяло поместить в него аэростатный зонд большого размера. В результате в НПО имени С.А. Лавочкина был разработан и изготовлен компактный аэростат с системой наполнения гелием.

За техническую часть работы телевизионной системы отвечал Г. А. Аванесов. Телевизионная система «Веги-1» была похожей на телевизионную систему «Веги-2». Она состояла из двух телекамер: длиннофокусной, дававшей при расстоянии 10000 км разрешение 100 м и короткофокусной с разрешением 800 м, но большим полем зрения. Принималось изображение каждой камеры на матрицу 512×512 из кремниевых фотоэлементов, в диапазоне 400—1000 нм. При съёмке кометы «Вега» занимала фиксированное положение в трёхосной системе координат благодаря гироскопам, управлявшим реактивными двигателями. Телевизионная система располагалась на поворотной платформе, которая, вращаясь по командам подаваемым телевизионной системой, направлялась на комету^[4].

Полёт

Изучение Венеры

«Вега-1» и «Вега-2» стартовали 15 и 21 декабря 1984 года с помощью ракеты «Протон».

Через 6 месяцев полёта аппараты преодолели 45 млн км и приблизились к Венере. 9 и 13 июня 1985 года от «Веги-1» и «Веги-2» были отделены спускаемые аппараты, которые 11 и 15 июня доставили на Венеру посадочные аппараты и аэростатные зонды.

Работа посадочных аппаратов

В процессе снижения посадочных аппаратов измерялись характеристики облачного слоя и химического состава атмосферы. Была измерена концентрация серной кислоты в облаках, а также обнаружено присутствие серы, хлора и, вероятно, фосфора. Плотность облаков оказалась невысокой (по земным меркам), концентрация была максимальна в двух слоях, имеющих ширину 3 — 5 км и расположенных на высотах 50 и 58 км.

Посадочные аппараты совершили мягкую посадку на ночную сторону Венеры в районе равнины Русалки. В ходе спуска в атмосфере нештатно (досрочно) включилась аппаратура первого посадочного аппарата, предназначенная для исследований на поверхности — таким образом, эта часть эксперимента не была выполнена. Второй посадочный аппарат успешно выполнил программу исследований на поверхности, передача сигнала продолжалась 56 минут.

Посадочный аппарат «Веги-2» впервые совершил посадку в высокогорном районе, поэтому анализ грунта в этом месте представлял особый интерес. После посадки были осуществлены заборы грунта и проведены измерения рентгенофлюоресцентных спектров венерианской породы, которая оказалась близка к оливиновому габбро-нориту.

Гамма-спектрометры обеих АМС, предназначенные для измерения содержания урана, тория и калия в венерианских породах, начали работать во время спуска посадочных аппаратов на высоте 25 км и функционировали вплоть до окончания их работы. В обеих точках, где сели посадочные аппараты, обнаружены породы с относительно невысокими содержаниями естественных радиоактивных элементов.

Работа аэростатных зондов

Аэростатные зонды произвели снижение на парашютах и после наполнения их оболочек гелием начали дрейф в атмосфере планеты на высоте 53-55 км, проводя измерения метеорологических параметров. Продолжительность работы обоих зондов составила более 46 часов.

Давление на этой высоте составляло 0,5 атм, а температура — 40 °C.

Данный облачный слой является наиболее плотным в атмосфере Венеры, и в нём, как предполагалось, наиболее отчетливо должна проявляться суперротация атмосферы Венеры — глобальное вращение атмосферы с востока на запад. Каждый зонд проработал около 46 часов и за это время пролетел под действием ветра около 12 тыс. км со средней скоростью 250 км/ч, измеряя вдоль трассы полета температуру, давление, вертикальные порывы ветра, дальность видимости в облаках, среднюю освещенность и следя за наличием световых вспышек. Первый зонд дрейфовал вдоль экватора в северном полушарии, второй — в южном.

Данные зондов показали наличие очень активных процессов в облачном слое Венеры, характеризующихся мощными восходящими и нисходящими потоками. Когда аэростатный зонд «Веги-2» пролетал над вершиной высотой 5 км которая расположена в районе Афродиты он попал в воздушную яму и резко снизизился на 1,5 км. Оба зонда обнаружили на ночной стороне вариации освещенности и световые вспышки, то есть грозовые разряды. Аэростатный эксперимент позволил получить новую, уникальную информацию об атмосфере планеты.

Изучение кометы Галлея

«Веги» и комета Галлея двигались на встречных курсах и скорость сближения превышала 70 км/с. Если бы аппараты опоздали хотя бы на час, то отклонение при сближении составило бы порядка 100 тыс. км. Трудность состояла ещё и в том, что заранее невозможно было рассчитать траекторию движения кометы с необходимой точностью. Для наземной астрометрической поддержки в СССР была разработана и реализована программа СоПроГ, в которой приняли участие 22 астрономических учреждения. Уточнение орбиты кометы продолжалось вплоть до прохождения «Вег» мимо её ядра. Благодаря информации, полученной от «Вег», удалось более точно подвести к комете европейский аппарат «Джотто» (на расстояние 596 км).

Орбиты «Вег», в отличие от орбиты кометы Галлея, практически лежали в плоскости эклиптики. Поэтому для неограниченного сближения их с кометой нужно было выполнить два условия: в пространстве аппарат должен быть близок к одной из точек пересечения траектории кометы с плоскостью эклиптики — нисходящему либо восходящему узлу её орбиты, а время приближения аппарата к узлу должно быть близко ко времени прохождения через него кометы. Был выбран нисходящий узел, через который комета прошла после прохождения перигелия, 10 марта, около этой даты и происходило сближение «Вег» с кометой^[5]. 6 и 9 марта 1986 года «Веги» прошли на расстоянии 8890 и 8030 км от ядра кометы.

Передача изображений началась 4 марта. «Веги» передали около 1500 снимков внутренних областей кометы Галлея, в том числе около 70 изображений её ядра, информацию о пылевой обстановке внутри кометы, характеристиках плазмы, измерили темп испарения льдов (40 тонн в секунду в момент пролёта «Вег») и другие данные. Изображения ядра кометы были получены впервые в истории. По изображениям были определены размеры ядра (8×8×16 км), период (53 часа) и примерная ориентация оси вращения, то, что вращается оно в ту же сторону, что и комета в своём обращении вокруг Солнца, отражательная способность (4 %), характеристики выбросов пыли, установлено наличие кольцевых кратеров^[6]. Кроме того, АМС обнаружили наличие сложных органических молекул.

Последний сеанс связи со станцией «Вега-1» был проведен 30 января 1987 года. В нем было зафиксировано полное израсходование азота в газобаллонах. Последний сеанс со станцией «Вега-2», в котором на борт проходили команды, был проведен 24 марта 1987 года.

В настоящее время «Веги» находятся в нерабочем состоянии на гелиоцентрической орбите.

Примечания