Что успела снять «Венера-13» до того, как её убила жара

Инженеры гарантировали станции только полчаса работы. Она же передавала данные два часа семь минут — при совершенно невообразимых параметрах: температуре +462 °C и давлении в 89 атмосфер.



Фото реконструкция «Венеры 13». Сверху — тормозной щиток и антенна для связи через орбитальный блок, внизу — сминаемое кольцо-амортизатор с зубчатой короной. Слева на борту виден иллюминатор камеры с отстреленной крышкой, у грунта — цветная мишень для калибровки съёмки и бур, доставший образец породы.

Давление её не раздавило: герметичный титановый корпус был рассчитан именно на такие цифры. Убивало тепло.
За эти 127 минут «Венера-13» пробурила грунт, определила его состав, отсканировала цветные панорамы и промерила глубокую атмосферу. Давайте разбираться, как машина, обречённая с первой секунды, ухитрилась проигрывать планете почти вчетверо медленнее расчёта.

Термос, который нельзя открыть

Главная проблема Венеры — не жара сама по себе. Жару техника еще терпит: доменные цеха, турбины, печи тоже же работают при диких температурах. Проблема в том, что на поверхности Венеры тепло некуда девать. Его же нельзя отвести, как у нас.
Холодильник, кондиционер, радиатор в вашем компьютере работают по одному принципу: взять тепло здесь и выбросить туда, где холоднее. У станции на венерианском грунте такого «где холоднее» под рукой нет.
Поэтому советские инженеры пошли другим путем. Они пришли к выводу, что здесь есть только единственная возможная конструкция.
Не машина, которая борется, а термос, который держится.
Приборы спрятали в герметичный титановый корпус под толстой теплоизоляцией. Внутрь поставили тепловой аккумулятор с тригидратом нитрата лития: пока соль плавится, значительная часть входящего тепла уходит на фазовый переход, и температура растёт куда медленнее. Вентилятор гонял воздух внутри, чтобы горячие пятна не выжигали электронику локально.



Дальше решала арифметика: сколько тепла просачивается сквозь изоляцию и сколько его успевает съесть соль. Гарантированный ресурс вышел — тридцать две минуты.

Парашют сбросили на полпути

1 марта 1982 года аппарат совершил мягкую посадку на поверхности Венеры.
Спускаемый аппарат вошёл в атмосферу со скоростью 11,2 км/с. Сферическая оболочка с теплозащитой погасила её примерно до трёхсот метров в секунду, и на высоте около 63 километров раскрылся парашют.
А на сорока семи километрах парашют… отстрелили.
Звучит как авария. На деле — единственный правильный ход. Под облаками газ такой густой, что аппарат и без парашюта опускается медленно: скорость гаснет сама. Оставь купол — и станция будет ползти вниз лишний час, всё это время нагреваясь.



Остаток пути, примерно час, аппарат прошёл на жёстком тормозном щитке — металлическом «блине» над корпусом.
К поверхности скорость упала до 7,5 м/с. Удар принял сминаемый торовый амортизатор с зубчатой короной: он гасит энергию собственной деформацией и не даёт аппарату завалиться набок. Станция подскочила один раз и замерла на равнине восточнее области Феба.
Часы пошли.

Самая дорогая крышка в истории

Теперь про самую тяжкую инженерную проблему венерианской программы.
Камеры смотрели через кварцевые иллюминаторы, закрытые на время спуска защитными крышками — оптику надо было уберечь от нагрева и грязи при входе в атмосферу. После посадки крышки полагалось отстрелить пиропатронами.
«Венера-9» и «Венера-10» в 1975-м: раскрылось по одной камере из двух.
«Венера-11» и «Венера-12» в 1978-м: не отстрелилась ни одна. Обе станции сели, отработали 95 и 110 минут, добросовестно передали телеметрию — и не прислали ни единой панорамы.
Запуск сдвинули с 1980 года на 1981-й.
Инженеры взяли лишний год и потратили его на то, чтобы отстрелилась крышка.
Отстрелились. Все четыре.

Из чего состоит Венера

«Венера-13» не просто сфотографировала поверхность — она пробурила её и забрала образец.



Прибор показал, что грунт состоял не из какого-то неведомого «венерианского вещества», а из знакомых земным геологам соединений. Почти половину массы составлял диоксид кремния. Остальное приходилось в основном на оксиды алюминия, магния, железа, кальция и калия.
Ближайший земной родственник этой породы — тёмный тяжёлый базальт, который образуется при застывании лавы.
Только в образце «Венеры-13» оказалось непривычно много калия. Поэтому его отнесли к щелочным калиевым базальтам, похожим на породы некоторых вулканических островов и областей, где земная кора растягивается и раскалывается. Это не гранит, не песчаник и не экзотический космический минерал, а особая разновидность вулканического камня.


Полоска с цветами нужна была для калибровки цвета поверхности

Примерно в тысяче километров оттуда «Венера-14» нашла уже другой базальт — толеитовый. На Земле из похожего материала сложена большая часть океанического дна. Два аппарата сели на одной планете, но обнаружили породы с разной химией. Значит, венерианские лавы рождались в разных условиях и поверхность планеты нельзя считать одним гигантским слоем одинакового камня.
Эти анализы подтвердили главное: равнины Венеры во многом построены вулканами. Когда-то по ним текли огромные потоки лавы, которые остывали и превращались в базальтовую кору — почти как на Земле.

Панораму собрали на Земле

Камера не щёлкала кадром. Она сканировала мир строка за строкой, как факс, и передавала монохромные сканы. Цвет собирали уже на Земле — из отдельных проходов через красный, зелёный и синий фильтры. Всего пришло восемь чёрно-белых изображений и материал для четырнадцати цветных.



Знакомая «фотография Венеры» родилась дважды: сначала в оптике станции, потом в вычислениях на Земле. Конкретный оттенок зависит от выбранной цветовой коррекции — рядом с аппаратом лежала мишень с эталонными цветными полями как раз для того, чтобы было от чего отталкиваться.
Что на панорамах? Ровная равнина, плоские каменные плиты, между ними тёмная мелкая крошка. Освещённость около 3 килолюкс — примерно как в пасмурный день, только свет густой рыжий: синюю часть спектра съедает стокилометровая толща атмосферы.
Ад оказался визуально спокойным до разочарования. Почти пустой карьер — только при температуре, где плавится свинец.

Какие звуки на Венере

На «Венере-13» стоял микрофон, который измерял шум ветра. Ветер оказался слабым — меньше метра в секунду. Но атмосфера Венеры почти в сто раз плотнее земной, поэтому даже такой ветер давил на аппарат вполне ощутимо.



Прибор также улавливал звуки и вибрации самой станции: отстрел крышек, работу бура и загрузку грунта в анализатор.
Во время спуска прибор «Гроза-2» зарегистрировал множество электрических сигналов. Это могли быть заряды в атмосферы — что-то типа местных молний. Впрочем, сигналы могли быть и не самими молниями, а появиться из-за заряженных частиц в облаках.
На аппаратах были и датчики колебаний грунта. «Венера-14» зафиксировала два возможных толчка, но учёные не смогли уверенно отделить их от шума станции и атмосферы.

Что осталось науке

Главное наследство «Венеры-13» — не фотографии, а набор измерений атмосферы. Приборы точнее определили содержание неона и аргона, а также соотношение их изотопов. Эти газы почти не вступают в реакции, поэтому хранят следы далёкого прошлого планеты — из какого вещества она формировалась и как менялась потом.

0

Криптон и ксенон могли бы рассказать ещё больше, но их на Венере пока измерили слишком плохо. Зато аппарат уточнил состав облачных частиц, показал, как солнечный свет меняется с высотой, и подтвердил: водяного пара у поверхности почти нет. Венера размером почти с Землю, но воды на ней практически не осталось.
Почему две похожие планеты пришли к таким разным итогам, мы до сих пор не знаем. Возможно, у них изначально были разные запасы воды. Возможно, Венера потеряла её позже из-за сильного нагрева и парникового эффекта. Одна планета стала домом для жизни, а другая — раскалённой пустыней под облаками серной кислоты.

Скорпион или нет?

Спустя десятилетия после полёта «Венер» учёный Леонид Ксанфомалити заново обработал старые панорамы. На размытых снимках он увидел объекты, напоминавшие грибы, цветы, ящериц и даже скорпиона. Некоторые формы появлялись лишь на отдельных кадрах, словно двигались. В 2019 году Ксанфомалити и его соавторы описали до 18 таких объектов и предположили, что на Венере может существовать жизнь, совсем не похожая на земную.
Любопытно, что некоторые объекты менялись со временем, выглядели чуть иначе при повторной съемке.
Вот, к примеру, то, что ученые приняли за возможные грибы на Венере.



Я, как молекулярный биолог не нашел ничего, что принципиально противоречило бы возможности существования живых организмов в условиях Венеры, — считает доктор биологических наук Александр Спирин — академик РАН, более 30 лет возглавлявший Институт белка РАН.



Есть и более серьёзная проблема: у поверхности Венеры около 460 °C, почти нет воды и кислорода, а давление примерно в 90 раз выше земного. Авторы допускали, что местные организмы могли бы строиться на совершенно иной химии, но ни вещества живых клеток, ни обмен веществ, ни другие независимые признаки жизни аппараты не нашли.
Вопрос и правда еще не закрыт. Условия там, конечно, токсичные, но жизнь у нас тоже может возникать и в самых странных местах. И жить даже без кислорода.
Проверить гипотезу сможет лишь новая станция с современными камерами и приборами — старые пиксели уже рассказали всё, что могли.
Через 127 минут сигнал оборвался. Титановый корпус давление держал — тепло медленно просочилось внутрь, соль доплавилась, температура пошла вверх, и системы одна за другой вышли за пределы работоспособности.
Аппарат, вероятно, до сих пор лежит там, где сел.
Последними на поверхность Венеры успешно опустились советские «Веги» в 1985-м. Камер на них уже не было.
С тех пор ни одна страна посадку не повторила. Марс оказался выгоднее: там техника живёт годами и присылает красивые селфи, а не два часа рыжей панорамы.
«Венеру-13» отправляли не победить планету — ей отвели всего полчаса на то, чтобы успеть задать несколько вопросов. Она продержалась вчетверо дольше и успела получить ответы, которых человечество ждало миллиарды лет.
Иногда величие машины измеряется не тем, как долго она прожила, а тем, сколько успела рассказать перед тем, как навсегда замолчать.