АМС "Венера-4"

[Дед Леня]

АМС "Венера-4"

В данной теме будет продолжен рассказ о космических аппаратах, запущенных к Венере.

 

[Дед Леня]

Станция «Венера-2» была успешно запущена 12 ноября 1965 года. Согласно программе полета, она должна была пролететь перед освещенным полушарием Венеры и сфотографировать его с расстояния, не превышающего 40000 км. Станция была выведена на траекторию перелета настолько точно, что маневры по ее коррекции на промежуточном участке не требовались. Система терморегулирования работала не очень хорошо, и с приближением к цели космическая станция начала перегреваться, вследствие чего возникли проблемы в системе связи. Предположительно причина крылась в неправильном покрытии радиационных полусферических радиаторов. 10 февраля, когда был намечен финальный сеанс связи, температура резко возросла, качество связи значительно снизилось и команды с Земли по запуску пролетных наблюдений не получили подтверждения об их прохождении. Вслед за этим пролетная станция «Венера-2» не отреагировала на команду по загрузке пролетных данных и 4 марта было объявлено, что станция потеряна. С большой вероятностью она прекрасно выполнила задание при пролете планеты, включая получение изображений, но была не в состоянии передать результаты на Землю. Ближайшая к планете точка была достигнута 27 февраля 1966 года в 02:52 по Гринвичу и находилась на расстоянии 23 950 км от Венеры.
Станция «Венера-3» была успешно запущена 16 ноября 1965 года. Она вполне удовлетворительно функционировала в ходе полета. 26 декабря была осуществлена коррекция траектории, и станция вышла на траекторию столкновения с планетой на расстоянии 800 км от ее центра. Однако 16 февраля, за 17 дней до прибытия, система связи вышла из строя. Космическая станция могла автоматически отделить спускаемый аппарат 1 марта 1966 года в 06:56 по Гринвичу, но это не было подтверждено данными телеметрии. В любом случае спускаемый аппарат «Венеры 3» стал первым творением человечества, достигшим другой планеты. Он оказался на ночной стороне Венеры вблизи терминатора между 20° южной и 20° северной широты, и между 60° и 80° восточной долготы.
Проведенный послеполетный анализ причин потери «Венеры-2» и «Венеры-3» выявил проблемы в системе терморегулирования в обеих космических станциях, которые и привели к перегреву и выходу из строя системы связи.
Такова была судьба последних автоматических межпланетных станций, созданных и запущенных ОКБ-1. Из 39 попыток запуска станций к другим планетам на протяжении семи с небольшим лет полностью выполнили задание только «Луна-1», «Луна-2» и «Зонд-З». Из двадцати попыток полетов на Луну восемь запусков прошли успешно, из них три были успешны во всех отношениях. Из одиннадцати попыток запуска на Венеру четыре запуска прошли успешно, но, к сожалению, ни одна из этих космических станций не выполнила научных исследований. Из шести попыток запуска на Марс благополучно закончились две, но обе космические станции вышли из строя до прилета к Марсу. Оказались неудачными и два испытательных полета космических станций.
Кампания запусков к Венере 1965 года в целом прошла успешно, но, к сожалению, не позволила получить научных данных с Венеры. Были опубликованы лишь некоторые результаты по микрометеоритам, межпланетным магнитным полям, космическим лучам, низкоэнергетическим заряженным частицам, потокам плазмы солнечного ветра и их энергетическим спектрам, полученные в ходе межпланетного полета.
По завершении данного этапа программы изучения Венеры с помощью космических аппаратов Все работы по проектированию и изготовлению межпланетных автоматических станций были переданы из ОКБ-1 Королева в ведение НПО им. Лавочкина, возглавляемого Бабакиным, где в базовую конструкцию станции были внесены изменения. Так была увеличена площадь панелей солнечных батарей, полусферы радиаторов системы терморегулирования исчезли с солнечных панелей, а новый радиатор разместился с тыльной стороны зеркала остронаправленной радиоантенны. Было проведено дублирование ряда систем связи и астроориентации станции. Такая переработанная станция под индексом "Венера-4" и стартовала к Венере в очередное окно.

 

[Дед Леня]

Сейчас мы знаем, что на Венере земному аппарату сложно продержаться хотя бы сутки (рекорд пока составляет 127 минут, амс «Венера-13»). Но самые первые венерианские зонды проектировались в расчете на гораздо менее жесткие условия. Так, советский «Зонд-1», построенный в 1964 году, был рассчитан даже на приводнение, поэтому среди всех прочих приборов имел датчик, призванный определить период волн в гипотетическом венерианском океане. А барометр на той же самой станции имел шкалу до 6,9 атмосфер — давление больше 7 атмосфер казалось конструкторам совершенно невероятным.
Первые аппараты отправляли в надежде найти пригодные для жизни условия и даже стерилизовали перед стартом, чтобы не занести на Венеру земную жизнь. О том, что эта жизнь погибнет без всяких дополнительных мер еще до посадки, ученые не догадывались вплоть до полета «Венеры-4». Та впервые смогла мягко войти в атмосферу, начать спуск с передачей данных о давлении, и... ее рассчитанный на 20 атмосфер (двукратный запас прочности, как тогда казалось) корпус треснул задолго до посадки.
Станция «Венера-4» была запущена 12 июня 1967г. Пройдя расстояние около 350 млн. км,18 октября 1967 вошла со 2-й космической скоростью в атмосферу Венеры, и от неё отделился спускаемый аппарат. После аэродинамического торможения аппарата была введена в действие парашютная система. Масса станции 1106 кг, спускаемого аппарата 383 кг. Аппарат доставил на поверхность Венеры 2-й вымпел с изображением Государственного герба СССР. «Венера-4», запущенная с Земли, впервые осуществила плавный спуск в атмосфере другой планеты. Станция «Венера-4», аналогично предыдущим, была оборудована солнечными батареями, корректирующими двигателями, баллонами с газом, датчиками ориентации, остронаправленной и малонаправленной антеннами и др. В орбитальном отсеке располагались 2 приёмника и передатчик, телеметрические коммутаторы, дешифраторы, запоминающее устройство. В спускаемом аппарате размещались 2 передатчика, телеметрический коммутатор и программный механизм.
Научная аппаратура станции размещалась как в орбитальном отсеке, так и в спускаемом аппарате. В орбитальном отсеке находилась аппаратура, предназначавшаяся для измерений в межпланетном пространстве и в окрестностях Венеры: трёхкомпонентный магнитометр с диапазоном измерений 50 нтл(нанотесла) [50 гамм] и чувствительностью 2 нтл[2 гаммы]; счётчики частиц космических лучей; индикатор ультрафиолетового излучения Солнца, рассеянного нейтральными атомами водорода и кислорода, что позволило регистрировать концентрации этих газов в окрестностях планеты; ловушки заряженных частиц. В спускаемом аппарате находилась аппаратура, предназначавшаяся для изучения атмосферы планеты: 2 термометра сопротивления, барометрический датчик, ионизационный измеритель плотности атмосферы и 11 патронов-газоанализаторов.
Результаты наблюдений, выполненных АМС «Венера-4», показали, что в 1967 интенсивность вспышек солнечных космических лучей возросла в сотни раз по сравнению с годами минимума солнечной активности. На припланетном участке траектории поток частиц высоких энергий оставался практически без изменений, что свидетельствует об отсутствии у планеты радиационных поясов. Это подтверждается и магнитометрическими измерениями. Зарегистрирована водородная корона Венеры, начинающаяся на удалении около трёх радиусов от поверхности планеты и имеющая концентрацию на три порядка более низкую, чем концентрация частиц в водородной короне Земли. Атомарный кислород не обнаружен. Данные прямых измерений параметров нижнего слоя атмосферы показывают, что давление на конечном участке полёта изменялось от 0,07 до 2 Мн/м 2(от 0,7 до 20 кгс/см 2) ,температура от 25 ± 10°С до 270 ± 10°С. Таким образом, была подтверждена справедливость данных о высоких значениях температуры поверхности Венеры, полученных с помощью радиолокации планеты.
«Венера-4» в октябре 1967 года доставила на Венеру сферический спускаемый аппарат, который в течение 94 минут с помощью парашютной системы опускался на ночной стороне планеты. Была получена информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы Венеры составляет 271 °C, а давление — 17—20 атмосфер. Было установлено, что атмосфера Венеры на 90 % состоит из углекислого газа. Была обнаружена водородная корона Венеры. Если до полёта «Венеры-4» считалось, что давление на поверхности Венеры составляет 10 атмосфер, то обработка данных «Венеры-4» позволила получить новую, на порядок большую оценку — около 100 атмосфер, что было учтено при проектировании следующих аппаратов серии.
Совместное изучение данных советской «Венеры-4» и американского«Маринера-5», пролетевшего мимо планеты на следующий день после советского аппарата, позволили построить самую точную на тот момент кривую давления и температуры в ее атмосфере. «Заоблачные» значения давления и температуры сильно подорвали энтузиазм исследователей и, казалось, поставили крест на разговорах о жизни на Венере, но исследования Утренней Звезды на этом не завершились и еще большой ряд автоматических межпланетных станций разных государств побывали на ее поверхности , на орбите искусственного спутника Венеры или изучали ее с пролетных траекторий. Так что моделей можно сделать тоже много.

 

[Дед Леня]

За основу для дальнейшей работы над моделью амс "Венера-4" взят эскизный чертеж данной станции. В работе будут также использоваться чертежи станций "Венера-2/3, а также фотографии реальной станции.

 

[Дед Леня]

Поскольку корпуса первых станций базировались на одной схеме, то и при изготовлении их моделей я тоже буду придерживаться данного принципа и использовать в работе уже наработанные приемы. Для изготовления орбитального отсека станции подобран пластиковый контейнер от лекарств с наружным Ф 29мм, что соответствует масштабным размерам отсека. При помощи штангенциркуля на поверхности контейнера произведена разметка элементов, составляющих отсек и их отрезка микропилкой.

 

[Дед Леня]

Для дальнейшей сборки корпуса использованы ступенчатые вставки, выполненные из дисков, нарезанных циркульным ножом из листового пластика и склеенных в элементы силового шпангоута и крышек отсека.

 

[Дед Леня]

После склейки и сушки корпус насаживается на ось, выполненную из 5мм пластиковой вязальной спицы, а далее при помощи шуруповерта (в качестве привода), напильника и шкурки производится скругление торцев корпуса и зачистка всей его поверхности.

 

[Дед Леня]

На изготовление корпуса спускаемого аппарата станции "Венера-4" по диаметру подошли термоформованные из листового пластика заготовки, из которых выполнялись полусферы радиаторов системы терморегулирования на модели станции "Венера2".

 

[Дед Леня]

Поскольку спускаемый аппарат станции, закрытый термооболочкой, позволившей ему встретиться с плотной атмосферой Венеры со второй космической скоростью, имел не шарообразную, а форму некоего эллипса со смещенным в переднюю часть центром тяжести, то для выполнения данной фигуры в модели понадобилось выполнить ступенчатую цилиндрическую проставку, на которую были наклеены шаровидные крышки корпуса. После склеивания заготовка была обработана шлифшкуркой.

 

[Дед Леня]

Для соединения СА с орбитальным отсеком послужила 5мм пластиковая вязальная спица.

 

[Дед Леня]

Вставка, соединяющая СА и орбитальный отсек имеет форму усеченного конуса и склеена в два слоя из развертки, вырезанной из 0,3мм листового пластика. Для большей жесткости и сохранения формы в нижнее дно конуса вклеен диск, вырезанный из листового пластика.

 

[Дед Леня]

После сушки конуса в нем просверлены отверстия для облегчения конструкции и установки шаробаллонов высокого давления с газом для работы двигателей ориентации станции.После чего соединительная вставка и спускаемый аппарат были установлены на орбитальный блок.

 

[Дед Леня]

Следующий этап работы - изготовление остронаправленной антенны станции , совмещенной с радиатором системы терморегулирования. Зеркало антенны вырезается из пластикового поделочного шара Ф 120мм, приобретенного в "Леонардо". После обработки кромки заготовка матируется шлифшкуркой, на поверхность карандашом наносится разметка, по которой резаком прорезаются канавки, предназначенные для укладки зонтичных спиц раскрываемой части зеркала антенны.

 

[Дед Леня]

Радиаторы системы терморегулирования станции, расположенные на станциях "Венера-2/3" в сферических полушариях , размещенных на концах солнечных панелей в АМС"Венера-4 -Венера-8" конструкторами НПО им. Лавочкина были перенесены на тыльную сторону остронаправленной антенны.

 

[Дед Леня]

Для изготовления подобного радиатора потребовалось вырезать из поделочного шара Ф120мм сектор с масштабными размерами радиатора, обработать его шкуркой, нанести рисунок трубопровода и при помощи бормашинки выполнить в нем канавку для укладки трубопровода, по которому прогоняется теплоноситель (газ)из внутреннего объема орбитального отсека. Далее в эту спиралевидную канавку вклеен кусочек провода в виниловой изоляции.

 

[Дед Леня]

Заключительным этапом данной операции следует сборка антенны на стержне вытяжной заклепки, проточка с помощью бормашинки провисов полотна зеркала антенны, вклеивание зонтичных спиц в канавки, прорезанные ранее на тыльной стороне зеркала антенны.

 

[Дед Леня]

И антенну уже можно примерить к станции.

 

[Дед Леня]

Для изготовления солнечных панелей станции был взят 0,5мм фольгированный текстолит, 0,5мм листовой пластик, 0,6мм стальная проволока и фотография солнечной панели. Резаком вырезана плата и рамка силового каркаса солнечной панели, спрягаемая поверхность которой была облужена припоем. Далее панель и рамка были совмещены и при помощи паяльника произведена их спайка в единое целое.

 

[Дед Леня]

Далее из 0,5мм пластиковой "лапши" выполнен силовой каркас панели, который был вклеен в силовую рамку при помощи цианокрила. Из стальной проволоки изготовлен имитатор шарнирного устройства панели и закреплен на панели посредством пайки.

 

[Дед Леня]

На лицевую сторону солнечной панели наклеены фотографии с фотоэлементами и разделительные планки из 0,5мм листового пластика.