17
- Выбор целей
Итак, мы стартуем к комете Галлея. Прежде всего, почему именно к ней? Очевидно, готовить экспедиции нужно заранее — это многолетняя трудоемкая работа; но заранее можно готовиться только к встрече с какой-либо знакомой кометой, периодичность появления которого изучена. Естественно, это — короткоперiodические кометы. С другой стороны, с точки зрения физических интересов ясно, что комета должна быть активной — яркой, с бурым выделением газов, «пышным» хвостом, развитой атмосферой, «серbezной» ионосферой и т. п. Активными бывают, как правило, молодые кометы, впервые подлегающие к Солнцу, но такие «небесные гости», внесали появлясь в поле зреня, стремительно проносятся через перигели и вновь уходят в «небытие». Подготовить космический аппарат и запустить его настручу такой комете невозможно. (В лермонтовском «Демоне» есть стройки о том, как
«…бегущая комета
Улыбкой ласковой привета
Любила помещаться с ним…»
Это как раз та самая ситуация — ничего, кроме «привета», ни космический аппарат, ни комета не успют передать друг другу.)
Позному все-tаки приходится ориентировать на короткоперiodические кометы. Но такие кометы, как правило, не сликом активны — часто прохождение Солнца в течение своей «жизни», они теряют летние вещества и становятся малoinтересьми, свидания с ними не вызывают особого энтузинама.
Комета Галлея в этом смысле является исключительно. Несмотря на то, что ее появления влизи Солнца регистрации человека человека (или близкой к нынешней) орбите она пребивает, возможно, более 100 тысяч лет, эта комета продолжает оставаться весом активной. Трудно сказать, в чем секрет ее молодости, но, может быть, мы узнаем это после первого свидания.
- Дороги, которые мы выбираем
Проект «Вега» возник потому, что его автор — известный советский физик академик Р. З. Сагдеев — обратил внимание на удачное расположение Венеры в эпоху прохождения кометы Галлея ее пригелия. Положение Венеры случайно оказалось таким, что возникла возможность совместить, образно говоря, «приятное с полезным». В декабря 1984 года в СССР планировался запуск автоматических станций в стороны Венеры. Но оказалось, что небольшего маневра в поле тяготения Венеры могло бы хватить на то, чтобы направить станцию, выполившую свою исследовательские «венерианские задачи», к комете Галлея. Расчеты показали, что идея осуществима, и проект «Венера — комета Галлея» обрел жизнь.
Обратимся теперь к «дорогам, которые мы выбираем». На языке научки редет о стратегии выбора траектории полета космических аппаратов к комете Галлея. Стратегия эта определяется современным уровнем возможностей космической техники. Дело в том, что Земля летит по своей
Взаимная ориентация обитал и кометы Галлея. В июня 1985 года, когда «Вега» встретился с Венерой, комета будет между орбитами Юпитера и Сатурна.
19
Страт с Земли: 15 и 21 декабря 1984 года.
Коррекции траектории на трассе Земля — Венера.
Встреча с Венерой: середина юня 1985 года; расстояние Земля — Венера в это время — около 103 мл. км.
Продолжительность полета к Венере — приблизительно 175—180 суток.
Коррекции траектории ПА на трассе Венера — комета Галлея.
Встреча с кометом: первая половина марта 1986 года; расстояние до Земли от точки встречи ПА с кометом — около 173 мл. км.
Относительная скорость слижения ПА с кометом при встрече — 78 км/с.
Общая продолжительность полета к комете — около 450 суток.
Положения основных «действующих лиц» этого сценария в развитие моменты показаны на рисунке на второй странице обложки этого номера журнала.
- Свидание с Венерой
Так же как «театр начинается с вешалки», «Вета» начинается с Венеры. Позному разговору о сценарии проекта без хотя бы краткого описания полета к Венере и предполагаемых исследований этой планеты невозможен.
К тому моменту, как вы будете читать эти строки, больше часть «первоого акта» сценария уже будет позади. Многоступенчатая пакета-носитель вывела космическую станцию вместе с так называемой разгонной ступенью на орбиту искусственного спутника Земли. На первом витке орбиты включались разгонная ступень, и станция перешла на траекторию полета к Венере.
За двое суток до полета к планете, как уже говорилось, «Вета» разделяется на спускаемый аппарат и протеный аппарат. При движении в атмосфере Венеры от спускаемого аппарата отделяется азростатный зонд. Согласно научной программе зонд должен дрейфовать в атмосфере и передать на Землю информацию о скорости венерианских атмосферных течение, температуре, давления и других параметрах вдоль своей траектории. Для приема этой информации на Земле будет использована международная сеть радиотелекопов. Позному и спускаемый аппарат, и азростатный зонд должны входить в атмосферу Венеры так, чтобы и на входе, и в течение всего времени дрейфа (1—2 суток) оставаться на видимой с Земли части диска Венеры.
Со спускаемого аппарата информация
ця может передавать на Землю только через ретранслятор. Таким ретранслятором будет служить протеный аппарат. Тогда получается, что требования, которые предъявляет к нему комплектный характер эксперимента «Вета», взаимно противоречивы. Протеный аппарат должен в атмосферу Венеры спускаемый аппарат и азростатный зонд, не имеющие собственных систем управления полетом в космосе, вполне определенным образом, но при этом сам он не должен входить в атмосферу плаanetы — ведь ему еще лететь дальше. Кроме того, во время работы спускаемого аппарата на Венере протеный аппарат должен находиться в зоне связи, чтобы ретрансровать получаемую информацию на Землю. Оказывается, что при этом протеный аппарат не может выйти на траекторию полета к комете Галлея. Отсюда и возникнет необходимость вravитационном маневре — выполив свой функиций, протеный аппарат должен вращиться ретрансную тягу и изменить свою траекторию, чтобы направиться к комете.
- От Венеры — к комете
Через 2—4 недели после prolета Венеры планируется произвести первый протеный аппарат на траекторию полета к комете Галлея. Здесь начинается спецфикса, с которой специализит пока не приходимось стalkивать. Дело в том, что впервые в мире осуществляется полет к небесному телу, параметры движения которого в момент старта с требуемой точностью не будут известны. Довольно часто специализиты ошибались в прогнозах момента прохождения кометой ее пергелия, даже при использовании современных математических методов вычислений. Позному совершенно необходимо уточнение элементов орбиты кометы по наземным наблюдиям уже в ходе полета к ней. По этой причине сейчас создана точная небесно-механическая теория движения кометы Галлея. Основанная на анализе данных о ее движении в 1759, 1835, 1910 годах, эта теория показала очень хорошие соглашение с наблюдиями.
20
Всero на участке полета Венера — комета будет произведено три коррекции. О первой уже говорилось. Вторая будет осуществлена в середине полета и третья — за 2—4 недели до полета к комете. Первый сеанс научных исследований начинается двае суток до полета, когда расстояние до кометы будет составляет 14 млн. км. Второй сеанс начинается за один сутки до полета на расстоянии 7 млн. км. Третья сеанс начинается при встрече с кометой.
Вопрос, оставшийся достаточно неопределенным и, соответственно, всех волнуощий, — это расстояние от ядра кометы Галлея, на котором пройдет космический аппarat. Здесь все определяется точноство, с которой известна орбита кометы, а эта точность не слишком велика. После нее обстоятельство связи с тем, что в район перигеля комета испытает значительные негravитационные ускорения. Они вызваны, главным образом, действием реактивных сил, которые возникают при мощном испарении льдов, входящих в состав ядра кометы.
Если основывать на предыдущих прохождения кометы Галлея, то прогноз местоположения узла ее орбиты можно сделать с совершению неудовлетворительной точностью — порядка 10⁶ km. А диаметр головы кометы Галлея всего лишь 4·10⁵ km. Так легко и промахнуться, пролететь mismo кометы. Если, однако, включить в расчеты уже ведущие наблюдения за движением этой кометы, то точность, с которой специализы программы «Вега» найдется попасть в нее, повышается. Сейчас предполагается, что космический аппarat пролетит на расстоянии приблизительно 10⁴ km от ядра кометы.
И еще один очень важный вопрос: пролетит ли аппarat без преждействий через атмосферу кометы? По мере приближения к ядру плотность кометной пыли заметно увеличивается, и, хотя масса пылинок мала, скорости, с которых они будут «налетать» на аппarat, огромны — можно считать, что они равны относительной скорости аппарата и кометы при встрече, то есть близки к 80 км/c. Так что кинетическая энергия налетаются пылинок будет велика, а от нее, понятно, в прямой зависимости находится размеры возможных повреждений.
4
По такой схеме должны проходить второй этап полета — от Венеры до кометы Галлея.
Эти сообщения заставили создатель корабля продумать надежные меры защиты. По расчетам советских и зарубежных специалистов вероятность того, что повреждение произойдет, составляет лишь несколько процентов. Вероятность весма небольшая, но все же не равна нулю.
В полетах к планетам Солнечной системы, где meteorная опасность неизмеримо ниже, научная и службная информация записывается на запоминающей устройство, с которой она передается на Землю в ceансы связи. От этой практики пришлось отказаться, так как лучшие имеет «синццу в руках, чем журавля в небе»: если произойдет повреждение научной или службной аппаратуры, то это поставит под удар успех экспедиции. Поэтому в проекте «Вега» предусмотрена прямая передача информации на Землю. Конечно, это потребовал отказа от сложившихся технических решений. Например, информативность службыного радиокомплека, ответственного за отправку на Землю данных научных изменений, увеличена более чем в 20 раз. Радиоантенна, установлена на протеном аппарате, при проведении через атмосферу кометы Галлея будет все время направлена на Землю.