З усіх планет Сонячної системи найближча до нас — саме Венера. Ба більше, своїми розмірами і масою вона дуже нагадує Землю, через що їх іноді навіть називають сестрами. І, попри всі ці обставини, останніми роками Венера не була в особливому фаворі у космічних агентств. Зараз, коли Марсом заклопотана ціла флотилія різних апаратів, а NASA готується повернути людей на Місяць, другу планету від Сонця досліджує лише одна місія.
Але так було не завжди. У цьому матеріалі поговоримо про те, як у XX столітті людство вивчало Венеру і підняло завісу над деякими з її таємниць.
Планета-загадка
Якщо почитати видані ще в середині минулого століття книги, можна звернути увагу, наскільки мізерними на той час були відомості про Венеру. Астрономи знали, що друга планета за розмірами трохи менша за Землю, що вона має атмосферу, а її поверхня постійно ховається під хмарами… От і все — решта була предметом чистих спекуляцій. Учені навіть не відали, який період обертання цієї планети — та й чи обертається вона взагалі або ж постійно повернута до Сонця одним і тим самим боком.
Усе це створювало благодатний ґрунт для численних гіпотез, автори яких намагалися передбачити, що саме ховається під густими венеріанськими хмарами. Висловлювалися абсолютно різні припущення, починаючи з того, що Венера — це нудна і нічим не примітна пустеля, до вельми оптимістичних прогнозів, згідно з якими за умовами на поверхні планета нагадує Землю кам’яновугільного періоду з відповідною флорою і фауною. Досить популярною була й версія про те, що вона являє собою планету-океан. Висували й більш екстравагантні здогадки, наприклад, що Венера повністю вкрита нафтою або перебуває в стадії льодовикового періоду.
Зрозуміло, фантастам найбільше імпонувала “кам’яновугільна” Венера. Автори пригодницьких романів зазвичай описували планету як доісторичну версію Землі. У них друга планета від Сонця поставала спекотним болотистим світом, населеним екзотичними ящероподібними істотами і тубільцями (героям, які прилетіли з Землі, звісно, випадало відповідальне завдання долучити їх до благ цивілізації).
Але так було у фантастиці. А як щодо реальності? У 1930-х учені вперше спробували визначити склад атмосфери Венери, та через недосконалість приладів і методик спостереження не спромоглися отримати бодай якісь надійні дані.
Дійсно важливою віхою в історії вивчення планети став 1961 рік, коли СРСР зробив першу спробу відправити автоматичну станцію до Венери. Точніше, дві спроби — через низьку надійність техніки космічні апарати в ті часи дублювалися і запускалися парами. Перша станція не вийшла за межі навколоземної орбіти і незабаром впала назад на Землю (цікаво, що згодом був знайдений вимпел-поплавок, що розміщувався на її борту). Друга вирушила до Венери, але всього через кілька днів контакт із нею було втрачено. За радянською традицією, та станція, що хоча б залишила околиці Землі, отримала позначення “Венера-1“, тоді як другий апарат нарекли “Важким супутником”.
Наступного року дійшла черга NASA, яке спробувало удачі з парою зондів Mariner. І якщо Mariner 1 внаслідок безглуздої помилки пірнув у океан незабаром після запуску (хтось пропустив один знак у програмі польоту), Mariner 2 успішно попрямував до Венери. Попри низку технічних проблем, 14 грудня 1962 року апарат здійснив близький проліт другої планети від Сонця. Зібрані ним дані показали, що верхні шари її атмосфери розігріті до дуже великих температур. Ознак наявності у Венери магнітного поля Mariner 2 не виявив.
Приблизно тоді ж астрономи спробували виміряти період обертання планети, скориставшись радіотелескопами. Уже перші спостереження засвідчили, що хоча вона й обертається, але робить це набагато повільніше за Землю. До середини 1960-х вдалося визначити, що період обертання Венери становить 243 дні. Оскільки планета робить один оберт навколо Сонця за 224 дні, це означає, що венеріанська доба триваліша за венеріанський рік. На додачу до всього з’ясувалося, що Венера обертається ретроградно. Тоді як майже всі інші планети Сонячної системи обертаються проти годинникової стрілки (якщо дивитися з боку Північного полюса), Ранкова зоря обертається за годинниковою стрілкою.
Розчарування століття
Невтішні відомості Mariner 2 щодо температури верхніх шарів атмосфери Венери далеко не всіх учених спонукали поставити хрест на ідеї заселеності планети. Натомість вони навіть розробили досить переконливу модель, яка доводила, що і за таких вихідних даних на її поверхні можуть бути цілком придатні для життя умови.
Перевірити це припущення можна було лише одним способом — відправивши до Венери нові зонди. Оскільки NASA в ті роки зосередило практично всі зусилля на Місяці, кілька років у СРСР була можливість вивчати другу планету гордовито на самоті. Щоправда, з цим виникли проблеми. Загалом у період з 1962 до 1965 року Країна Рад відправила до Венери дев’ять апаратів. Лише двом із них вдалося подолати земне тяжіння (вони отримали позначення “Венера-2” і “Венера-3”), але в підсумку обидва вийшли з ладу задовго до мети. Невеличкою втіхою стали результати балістичних розрахунків, які засвідчили, що “Венера-3” мала увійти у венеріанську атмосферу і стати першим в історії космічним апаратом, який досяг поверхні іншої планети.
У ті часи вчені, як і раніше, досить слабо уявляли, що може ховатися під хмарами Венери. Тому радянські посадкові апарати конструювалися з прицілом на приводнення: у них були прилади для вивчення характеристик венеріанського океану і цукровий замок, який після потрапляння в рідину мав розчинитися і вивільнити антену.
Ключовим став 1967 рік, коли відбувся запуск “Венери-4“. До того моменту астрономи отримали нові дані, які підтвердили, що Венера є гарячим світом і її атмосфера помітно щільніша за земну. Однак ніхто не знав точних цифр. Конструктори спроєктували спусковий апарат “Венери-4” з розрахунком на тиск у 20 атмосфер — вважалося, що цього вистачить із запасом.
“Венера-4” увійшла в атмосферу Ранкової зорі 8 жовтня 1967 року. Її спусковий апарат замовк, коли температура за бортом становила 262 °C, а тиск — 18 атмосфер. Спочатку вважалося, що він розбився під час приземлення і саме такими є атмосферні показники на поверхні планети. Але детальніший аналіз телеметрії довів, що висновки помилкові. “Венера-4” так і не досягла поверхні та зруйнувалася на висоті 28 км.
Наступного дня після “Венери-4” Ранкову зорю відвідав американський Mariner 5. Його дані підтвердили, що атмосфера планети розігріта до велетенських значень. Стала зрозумілою і причина цього. Виявилося, що більш ніж на 90% вона складається з вуглекислого газу, що створює потужний парниковий ефект. До польотів “Венери-4” і Mariner 5 вважалося, що основною складовою венеріанської атмосфери є азот. Згодом учені зуміли розкрити і секрет знаменитих хмар Венери, що приховують її поверхню. З’ясувалося, що вони складаються з крапельок сірчаної кислоти.
Попри явний науковий тріумф, розкриття істинної природи Венери стало великим розчаруванням для багатьох людей (як учених, так і звичайних ентузіастів космонавтики), які до останнього вірили, що планета нагадує Землю і ми зможемо знайти на ній своїх братів за розумом. За часом це відкриття практично збіглося з першими результатами вивчення космічними апаратами Марса, які показали, що Червона планета є кратерованим пустельним світом без будь-яких видимих ознак життя. Саме ці події багато в чому спровокували відчутний спад інтересу публіки до космічних досліджень наприкінці 1960-х років.
Фотографування Венери
Далі до другої планети від Сонця вирушили “Венера-5” і “Венера-6”. Оскільки їх побудували ще до посадки “Венери-4”, у конструкторів уже не було можливості переробити їхні спускові апарати. Тому вони розділили долю попередниці, підтвердивши дані щодо екстремальних характеристик атмосфери другої планети.
Першим в історії космічним апаратом, якому вдалося цілим і неушкодженим дістатися поверхні планети, стала “Венера-7“. Це відбулося 15 грудня 1970 року. Аналіз переданих нею даних дав змогу визначити, що температура в районі посадки перевищувала 450 °C, а тиск — 90 атмосфер. Виявилося, що поверхня Венери гарячіша, ніж у Меркурія. Ці дані остаточно поховали всі сподівання знайти там життя.
За два роки потому “Венера-8” показала, що температура на поверхні становить близько 470 °C, а тиск — 90 атмосфер, що еквівалентно тиску в земних морях на глибині 900 м. Апарат зумів виміряти умови освітленості — з’ясувалося, що вони порівнянні з похмурим днем на Землі.
Після цього перед радянськими конструкторами поставили закономірне завдання: отримати перші в історії знімки венеріанської поверхні. Але як зробити фотографії в таких екстремальних умовах? Було очевидно, що якщо розмістити камеру за межами захисної оболонки, колосальний тиск і температура моментально її знищать. Тому її помістили всередині герметичного відсіку, де підтримувалася прийнятна температура. Через спеціальний ілюмінатор світло з поверхні потрапляло у перископічний пристрій, який потім спрямовував його до камери.
Це стало вдалим рішенням. 1975 року “Венера-9” і “Венера-10” передали перші в історії чорно-білі панорами планети. Цікаво, що до цього деякі вчені висловлювали припущення, мовляв, з огляду на величезний тиск на поверхні планети буде ефект настільки потужної рефракції, що “Венери” зможуть сфотографувати самі себе. Згідно з іншою думкою, поверхню міг повністю укривати серпанок.
Проте все виявилося куди простіше. На знімках “Венери-9” перед вченими постала місцевість, вкрита численним камінням із гострими краями. Панорама “Венери-10” продемонструвала утворення, схожі на застиглі лавові потоки. В атмосфері планети не виявили ані пилу, ані туману, ані ефекту надрефракції, ані інших дивовижних оптичних ефектів.
Напевне, читач уже зауважив, що переважна більшість описаних нами місій були радянськими. І справді, тоді СРСР явно лідирував у вивченні Венери. Однак не можна сказати, що NASA зовсім не цікавилася другою планетою — просто в ті роки організація реалізовувала велику кількість різноманітних проєктів, і відносно добре вже вивчена Венера не була пріоритетною метою. Зі свого боку для СРСР Ранкова зоря стала своєрідною “паличкою-виручалочкою”. Успіхи в її вивченні і безліч “перших в історії” дали змогу радянським інженерам частково компенсувати наслідки програшу в місячних перегонах і великої кількості провальних марсіанських місій.
Утім, наприкінці 1970-х NASA вирішило похитнути радянську монополію на Венеру. У 1978 році місії Pioneer Venus 1 і Pioneer Venus 2 вирушили до планети. Pioneer Venus 1 зайнялася вивченням газової оболонки планети та склала першу, хоча і вельми грубу радіолокаційну мапу її поверхні. Друга місія скинула кілька зондів. Один з них зумів проаналізувати крапельку з венеріанської атмосфери. Виявилося, що та містить у 100-150 разів більше важкої води, ніж земна. Це означає, що в далекому минулому на Венері було набагато більше води.
Цікаво, що одному з атмосферних зондів Pioneer Venus вдалося дістатися поверхні і передавати з неї сигнали протягом 67 хвилин, тоді як він навіть не був розрахований на посадку. Це пояснюється тим, що через украй щільну атмосферу на Венері відносно невелика швидкість вільного падіння, тому космічний апарат може сісти і без використання парашута.
СРСР відповів на це спробою отримати кольорові знімки поверхні планети. Завдання покладалося на запущені 1978 року станції “Венера-11” і “Венера-12”. Обидва апарати успішно сіли і працювали понад годину на поверхні планети. Але ЦУП так і не отримав жодної панорами з дуже незвичайної причини: з фотометрів апаратів просто не скинулися захисні кришки.
Після такого прикрого фіаско інженери внесли серію змін у конструкцію пари наступних апаратів, які отримали позначення “Венера-13” і “Венера-14”. Вони здійснили посадку в березні 1982 року, передавши перші (і на цей момент останні) кольорові панорами поверхні планети. За наступні сорок років жоден космічний апарат більше ніколи не фотографував венеріанські пейзажі.
Також було проведено аналіз ґрунту і зібрано дані про рівень шуму. Пізніше вчені використовували їх для створення синтезованого запису звуків, які можна було почути в момент посадки апаратів. Вважається, що серед них є і гуркіт грому. У “Венери-13” було ще одне досягнення: апарат працював цілих 127 хвилин на поверхні. Його рекорд поки що не побитий.
Польоти у венеріанських хмарах і мапа планети
1983 року Радянський Союз запустив останню пару станцій — “Венера-15” і “Венера-16”. Вони були оснащені радарами, призначеними для картографування поверхні. Загалом їм вдалося отримати мапу, що охоплює приблизно чверть Венери. На ній було виявлено кілька нових типів структур рельєфу.
Лебединою ж піснею радянської програми з вивчення Венери стали “Веги”. Їхньою основною метою була комета Галлея, але на шляху до неї вони навідалися до Венери, скинувши в її атмосферу посадочні модулі і стратостати.
Були деякі технічні накладки, та цікавий експеримент загалом увінчався успіхом. Посадочні апарати детально дослідили газову оболонку Венери та її ґрунт. А скинуті в атмосферу стратостати працювали майже дві доби, довівши можливість вивчення планети за такою методикою.
“Веги” були останніми в історії СРСР апаратами, спрямованими до Венери. Фінальну ж крапку в її вивченні в XX столітті поставив запущений 1989 року зонд Magellan (цікаво, що він був першим з 1978 року американським міжпланетним апаратом). Його наукова начинка складалася лише з одного інструмента — радара бічного огляду.
Magellan вийшов на орбіту навколо Венери 1990 року і за наступні чотири роки картографував 98% її поверхні з роздільною здатністю до 100 м/піксель. Донині це найбільш докладна мапа планети.
Мапа Magellan продемонструвала безліч цікавих деталей. Виявилося, що 80% поверхні Венери вкриті гладкими вулканічними рівнинами. На планеті є всього три великих піднесених регіони, які вважаються умовними аналогами земних материків.
Планетологам вдалося побачити безліч вулканів, які, можливо, все ще зберігають активність. А ось ударних кратерів там набагато менше, ніж передбачалося. Загалом у геологічному відношенні Венера має досить молоду поверхню. Вважається, що приблизно 500 млн років тому планета пережила якусь глобальну катастрофу, під час якої її майже повністю вкрив океан лави, що згодом застигла і “оновила” її рельєф. Причина цієї події залишається предметом наукових дискусій.
Однак, навіть маючи безліч інтригуючих даних і запитань без відповіді, після Magellan вивчення Венери поставили на тривалу паузу. Почасти це пояснювалося необхідністю проаналізувати і систематизувати вже зібрані дані. Свою роль у цьому зіграли і вельми екстремальні умови на поверхні планети, що істотно обмежують термін роботи спускових апаратів. Деякі співробітники NASA неофіційно пояснювали ігнорування Венери так. За вартості, яку можна порівняти з вартістю марсохода, венеріанська посадкова місія протримається лише кілька годин, тоді як марсохід працюватиме роками, регулярно передаючи дані і знімки, які потім можна буде демонструвати публіці як приклад того, на що витрачаються гроші платників податків. Саме тому NASA довгі роки віддавало пріоритет іншим проєктам, увесь час залишаючи Венеру на потім.
Ситуація почала змінюватися лише нещодавно. Докладніше про те, як відбувається “венеріанський ренесанс”, і відповіді на які запитання сподіваються отримати вчені, ми розповімо в наступній частині нашого матеріалу.
