Исследования планеты Венера Космическими аппаратами

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

«Введение в ракетно-космическую технику»

 

на тему:

«Исследования планеты Венера

Космическими аппаратами»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГРУППА: 06 – 104.

ВЫПОЛНИЛ: Мильяненко Григорий.

ПРОВЕРИЛ:_____________________

 

 

 

 

 

2000

СОДЕРЖАНИЕ (ПЛАН)

 

 

 

1. Вступление________________________________________________________2

 

2. Краткие сведения (история) развития ракетно-космической техники________3

 

3. Первый опыт исследования ближайших небесных тел космическими аппаратами_________________________________________________________3

 

4. Данные о планете Венера до начала космических исследований___________5

 

5. Исследования планеты Венера автоматическими межпланетными станциями____7

 

6. Обобщения и выводы по результатам исследований____________________14

 

7. Заключение______________________________________________________26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследование планеты Венера космическими аппаратами.

 

Земля – колыбель человечества, но человек

не может оставаться в колыбели вечно.

Константин Циолковский.

 

   Исследование ближайших  к Земле планет солнечной системы  автоматическими межпланетными станциями явилось логическим продолжением развития ракетно-космической техники во второй половине XX столетия. Появившись на свет около двух тысяч лет тому назад, как следствие изобретения пороха, ракета прошла длинный путь от петард и фейерверков, через боевые реактивные снаряды и межконтинентальные баллистические носители ядерных боеголовок до носителей межпланетных автоматических станций и космический кораблей. В точном соответствии с предсказаниями основоположника космонавтики К.Э. Циолковского, она сначала робко выглянула за пределы земной атмосферы, а затем двинулась на завоевание околосолнечного пространства.

   И двинулась довольно  резво. Достаточно взглянуть на  хронологию основных событий  ранней космической эпопеи, чтобы  почувствовать весь драматизм того времени.

   Да, это была драма. А иначе  и быть не могло, ведь начало  стремительного развития ракетной  техники пришлось на окончание  второй мировой войны и самый  разгар последовавшей за ней  «войны холодной». Это было соревнование  двух общественно-политических систем: «передовой» - социалистической и «загнивающей» – капиталистической. Две сверхдержавы спешили преуспеть в создании ракетно-ядерных потенциалов для устрашения друг друга. Но это была скрытая под водой, секретная часть айсберга. Не менее важным было и престижное соревнование в освоении космоса – кто первей:

• выведет на орбиту первый искусственный спутник Земли;
• запустит в космос человека;
• дотронется до Луны;
• достигнет ближайших планет солнечной системы.

   Считалось, что первенство в этих достижениях демонстрирует преимущество той или иной социально-политической системы. Поэтому средств на достижение этих целей не жалели. Это позже придет понимание той простой истины, что изучение и освоение Космоса – очень дорогостоящая и обременительная задача даже для таких сверхдержав, как СССР и США, и что освоение космоса – задача интернациональная. Появятся программы совместных полетов «Аполлон – Союз», международные экипажи отправятся на советскую станцию «Мир», полетят на американских космических челноках, и, наконец, усилия большинства передовых стран объединятся в создании международной космической станции «Альфа». Но это будет потом.

   А тогда, в самый разгар  «холодной войны», политики и  власть имущие для доказательства  преимуществ своей системы, денег на «победы» в космосе не жалели.

   20 февраля 1956 года в СССР  были успешно проведены испытания  баллистической ракеты Р-5М с  ядерной боеголовкой.

   21 августа 1957 года была успешно  испытана новая баллистическая  ракета Р-7 – будущий носитель  первых и многих последующих космических аппаратов. Стрельнули из казахстанских пустынь и достали до Камчатки. Дальность полета этой ракеты позволяла преодолевать океаны и достигать других континентов. Ракета была названа межконтинентальной. Чуть позже, в 1960 году, местом падения головных частей этого носителя был объявлен малопосещаемый район в центральной части Тихого океана на удалении 12500 километров от места старта. Этим достигались две цели: перенести районы падения головных частей ракет подальше от населенных мест и продемонстрировать «вероятному противнику» дальность и точность ракетных стрельб. Время пуска и точные координаты района падения головных частей сообщались заранее, чтобы оттуда успели уйти (если они там были) случайные рыбаки или другие суда, на смену которым спешили снаряженные всевозможной  аппаратурой американские наблюдатели  в надежде что-нибудь разглядеть, запеленговать, сфотографировать, а если повезет – и выловить. К концу пятидесятых создание ракетно-ядерных щитов («дубинок») у обеих сверхдержав в основном было отработано.

   4 октября 1957 года Советский Союз вывел на орбиту первый искусственный Спутник Земли. Человечество «робко выглянуло» за атмосферу, наступило время «дотронуться» до других небесных тел.

   Первой, как и следовало  ожидать, была Луна – ближайшая  соседка и естественный спутник  Земли. Первый Лунник ушел со старта 2 января 1959 года, в точно назначенное траекторщиками время – это был первый в истории космонавтики астрономический пуск, когда надо было учитывать взаимное положение небесных тел. Но ... в Луну не попали, промазали. 4 января 1959 года Лунник пролетел примерно в 5 – 6 тысячах километров от Луны (диаметр Луны 3476 километров) и стал маленькой искусственной планетой где-то между орбитами Земли и Марса. При этом были получены новые сведения о составе заряженных частиц в радиационных поясах Земли, замерена интенсивность первичных космических лучей, рентгеновского и гамма – излучения в межпланетном пространстве, регистрировались метеорные частицы. Но в Луну не попали.

   Второй Лунник стартовал 12 сентября 1959 года с отклонением от расчетного времени старта менее одной секунды и достиг Луны 14 сентября в 0 ч. 2 мин. 24 сек. с отклонением от центра лунного диска на 800 километров. С учетом преодоленного расстояния (350 тыс. км.) ни одна ракета в мире никогда не летала с такой точностью. В Луну попали и довольно точно.

   На очереди стоял ответ  на извечно мучивший всех астрономов  вопрос: как выглядит обратная  сторона загадочной Селены?

   Экспедиция, которая должна  была дать ответ на этот  вопрос, была подготовлена в рекордно  короткие сроки – 4 октября 1959 года «Луна-3» начала свой полет. Старт прошел без замечаний. Через два дня, проходя над невидимой частью Луны, автоматическая станция сориентировалась по небесным светилам и направила объективы своих фотоаппаратов на лунный затылок. Передача изображения невидимой стороны Луны была выполнена при подлете станции к Земле. 7 октября 1959 года человечество получило «снимок века» – фотографию обратной стороны загадочного ночного светила.

   На очереди были Марс  и Венера. Что мы знали об этих планетах за всю предыдущую историю их наблюдения?

   Ближайший сосед Земли  со стороны, противоположной Солнцу, выделяется своим красным цветом. Вероятно поэтому древние римляне  дали планете имя бога войны  Марса. Марс удален от Солнца  примерно на 228 млн. км. По удаленности от Земли Марс занимает третье место после Луны и Венеры. Оттого, что Марс бывает от Земли сравнительно недалеко его можно хорошо рассмотреть в телескоп. Было установлено, что весь свой путь вокруг Солнца Марс проходит за 687 дней, или за 1 год и 11 месяцев. Поскольку Марс и Земля движется в одну и ту же сторону, Земля каждые 2 года и 50 дней обгоняет Марс на целый оборот.

   Диаметр Марса невелик, почти  вдвое меньше диаметра Земли. Так как атмосфера на Марсе  очень разрежена и в ней мало воды, облака в ней отсутствуют и он очень удобен для оптических наблюдений. В телескопы виден довольно крупный диск с красноватым оттенком, большая часть поверхности покрыта пятнами желтого или красноватого цвета названных материками. На фоне материков довольно четко выделяются темные пятна названные морями. Позже выяснилось, что воды в этих морях нет, но названия «моря» и «заливы» на картах Марса сохранились, только теперь их понимают также условно, как и «моря» на Луне.

   Марс, как и Земной шар, вращается вокруг своей оси и наклон его оси такой же, как и у Земли. Продолжительность суток на Марсе тоже близка к Земным и составляет 24 ч. 37 мин. Из-за наклона марсианской оси на нем также бывает смена времен года и таяния полярных белых шапок. Поскольку Марс находится гораздо дальше от Солнца, чем Земля, солнечные лучи там светят и греют в 2,5 раза слабее, чем на Земле. Поэтому даже на экваторе Марса в самый жаркий полдень почва нагревается лишь до 10º – 20º тепла, а по ночам там всегда бывают очень сильные морозы. Зимой на Марсе температура доходит до 60º – 70º ниже нуля.

   Ввиду того, что Земля  и Марс движутся вокруг Солнца  не по окружности, а по эллипсу  и с разными скоростями, они  то удаляются, то приближаются  друг к другу. Минимальное расстояние  от Земли до Марса  равное  всего 55 млн. км. называется великим противостоянием и повторяется каждые 15 – 17 лет.

   Взаимное расположение планет  очень важно с точки зрения  энергетических и временных затрат  при запуске к ним автоматических  межпланетных станций. Для каждой  из планет существуют свои  оптимальные даты старта, именуемые «окнами». Эти «окна» повторяются через определенное время: для Марса – через 25 месяцев, для Венеры – через 19 месяцев и т.д.

   10 октября 1960 года к Марсу  стартовала первая ракета с  научной аппаратурой. Но... до Марса  не долетела, а упала где-то в Сибири.

   14 октября 1960 года – повторный  старт к Марсу – и опять  неудача, ракета не вышла на  орбиту.

   А к началу нового 1961 года  уже были готовы два первых  межпланетных автомата для полета  к Венере.

   А что было известно  человечеству до начала космической эры об этой второй по порядку от Солнца планете, именуемой еще «вечерней или утренней звездой»? 

   Красавица неба, «вечерняя  и утренняя звезда» не раз  была воспета поэтами и композиторами, описана в произведениях великих  писателей, изображена на картинах знаменитых художников. По силе блеска Венера – третье светило на небе после Солнца и Луны, и ее можно видеть иногда даже днем в виде белой точки на небе. 

   За 250 лет визуальных и  оптических наблюдений за планетой  было установлено, что орбита Венеры лежит внутри Земной орбиты и она обегает вокруг солнца за 224 дня, или 7,5 месяцев. Венера сравнительно большая планета, она лишь ненамного меньше Земного шара. В период великих противостояний она приближается к Земле на расстояние всего до 40 млн. километров. Это самое близкое к нам крупное небесное тело после Луны. Но, несмотря на то, что в телескопе Венера кажется очень большой, гораздо больше, чем Луна для невооруженного глаза, разглядеть на ней ничего невозможно. Видимая поверхность этой планеты всегда белая, однообразная и на ней ничего не видно кроме неопределенных тусклых пятен. Это происходит потому, что Венера покрыта плотной атмосферой и всегда затянута белым облачным покровом, который мы и видим, рассматривая Венеру в телескоп. Об этой планете можно сказать, что по размерам и по массе она близка к Земле, на ней очень тепло, гораздо теплее, чем на Земле, потому что она ближе к Солнцу. И еще установлено, что в атмосфере Венеры много углекислого газа.

   А что же находится  под этим облачным покровом  на самой поверхности Венеры? Есть ли там материки, моря, океаны, горы, реки – ответа на эти вопросы оптическая астрономия дать не могла.

   Кое-что прояснила радиоастрономия, получившая бурное развитие после  второй мировой войны. В начале  шестидесятых радиолокационные  исследования Венеры позволили  установить наличие рельефа и установить период вращения планеты вокруг своей оси. Венерианские сутки оказались длинными – 243 ± 0,5 земных. Но главная неожиданность заключалась в том, что направление вращения Венеры оказалось обратным орбитальному вращению планеты – солнце восходит на западе! Это было совершенно неожиданно, потому что остальные планеты вращаются вокруг своей оси согласно своему движению вокруг Солнца. Радиотелескопы подтвердили также, что на Венере гораздо жарче, чем у нас на Земле, но цифры специалисты называли самые разные. И уже совсем ничего определенного никто не мог сказать по поводу химического состава венерианской атмосферы и ее давления. А это едва ли не главные характеристики, по которым можно судить, похожа Венера на Землю или нет? Вот если бы дотянуться до таинственной планеты рукой, разместить на ее поверхности приборы и фотоаппараты... Ответы на эти и самый главный вопрос – есть ли не Венере жизнь, – могла дать только практическая космонавтика. И штурм начался.

   Первый старт к Венере  состоялся 4 февраля 1961 года. Все шло благополучно до момента схода с орбиты спутника. Но межпланетная станция вместе с последней ступенью весом в 6483 кг. с орбиты спутника Земли так и не сошла – не включилась четвертая, разгонная ступень ракеты-носителя.