Автоматические межпланетные станции

Разведчики Вселенной, автоматы всегда предшествуют проникновению человека в космос. До первого полета человека в космическое пространство условия на орбите были изучены автоматическими спутниками. До первой экспедиции на Луну ее тщательно исследовали автоматические станции.

Автоматические межпланетные станции — беспилотные космические летательные аппараты, предназначенные для полета к другим небесным телам с целью изучения Солнечной системы — межпланетного пространства, Луны, планет, Солнца, комет и др. Часто на АМС устанавливаются приборы для астрономических исследований.

Приборы регистрируют космические лучи галактического происхождения, электромагнитное излучение в различных диапазонах спектра от небесных объектов, находящихся за пределами Солнечной системы.

К этой категории космических летательных аппаратов откосятся автоматические лунные станции (АЛС), специально предназначенные для исследования Луны, и космические зонды для исследования межпланетной среды, магнитных полей, микрометеоритов, околосолнечной области (например, зонды «Гелиос»), АМС запускаются многоступенчатыми ракетами-носителями, которые, как правило, сначала выводят их на промежуточные околоземные орбиты, а затем сообщают им вторую космическую скорость и выводят их на межпланетные орбиты.

Всего до 1 июля 1980 г. было запущено 85 АМС: 41 в СССР, 42 в США и 2 в США по совместному проекту с ФРГ. С помощью этих автоматических станций были проведены исследования Луны, межпланетного пространства, Солнца, планет Венера, Марс, Меркурий и Юпитер. В 1977 г. в США были запущены две АМС «Вояджер», которые после облета и исследования Юпитера направились к Сатурну и с близкого расстояния проведут исследования этой планеты и ее спутников.

Исследования осуществлялись по различным схемам: в пролетном (облетном) варианте при пролете АМС на близком расстоянии от небесного тела, на основе измерений на участке максимального сближения (например, американские АМС «Маринср» и «Пионер», некоторые советские АМС «Марс»); в варианте спутника Луны или планеты (например, советская автоматическая лунная станция «Луна-10»); в варианте посадки на небесное тело (например, советские АЛС «Луна-9», «Луна-17», американские «Сервейер»). В последние годы чаще всего исследования велись по смешанным вариантам: АМС совершала облет небесного тела или выводилась на орбиту его искусственного спутника, от нее отделялся отсек или спускаемый аппарат, который совершал посадку на Луну или планету. По такой смешанной схеме велись исследования Венеры советскими АМС «Венера» и исследования Марса американскими АМС «Викинг».

АМС оснащались разнообразной научной аппаратурой. С ее помощью проведены исследования и сделаны открытия, коренным образом изменившие наши представления о Солнечной системе. Было обнаружено, что межпланетное пространство заполнено истекающим от Солнца в радиальном направлении со скоростью около 450 км/с солнечным ветром, вместе с которым движется как бы «вмороженное» в него магнитное поле. Довольно подробно изучена Луна: сфотографирована поверхность, исследованы окололунное пространство, характеристики гравитационного поля, химический состав и физико-механические свойства лунного грунта.

Три советские АМС— «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» — доставили на Землю образцы лунного грунта. Советские АМС серии «Венера» провели комплексные исследования атмосферы Венеры и ее поверхности, обнаружили необычайные условия на этой планете: густую углекислую атмосферу, высокое давление (около 9 МПа) и температуру (около 500°С) на поверхности. Интересные данные получены о Марсе, Юпитере, Меркурии. Например, снимки Меркурия, сделанные АМС «Ма-ринер-10» вблизи планеты, показали, что его поверхность схожа с поверхностью Луны.

По конструкции, составу служебной и научной аппаратуры АМС достаточно своеобразны. Поскольку они функционируют в условиях, где нет плотной среды, конструкторы придают им форму, определяемую только поставленными задачами. Правда, посадочные отсеки и спускаемые аппараты, предназначенные для снижения и работы в атмосфере Марса и особенно Венеры, имеют обтекаемую форму и защитные экраны, что диктуется требованиями аэродинамики.

Состав служебных систем АМС связан с условиями, в которых им приходится функционировать и вести измерения. Как правило, они оборудуются системами астроориентации, т. е. в качестве опорных ориентиров используются звезды. Электропитание обеспечивают солнечные батареи или радиоизотопные источники электроэнергии, если аппарату приходится функционировать на расстояниях 3–5 а. е. от Солнца, где плотность солнечной энергии мала. Поскольку АМС приходится передавать полезную информацию на Землю с огромных расстояний, они имеют крупные параболические антенны, диаметр которых достигает 2–3 м. АМС оборудуются также двигательными установками для коррекций траекторий на межпланетных участках полета, перехода на орбиту вокруг планеты и маневрирования в около планетном пространстве.

Массы АМС — самые различные: от десятков до тысяч килограммов. Например, АМС «Венера-10» имела массу 5033 кг. Состав научной аппаратуры АМС определяется ее задачами. Если полет к какой-либо планете носит первый рекогносцировочный характер, то измерения стремятся провести по возможно более широкой программе с учетом того, что известно о планете из астрономических наблюдений. В дальнейшем ставится более узкая, конкретная задача. Так, например, для изучения атмосферы планеты состав приборов комплектуется, исходя из желания получить максимально полную информацию о составе атмосферных газов, структуре атмосферы, метеорологических условиях на планете.

На АМС устанавливаются телевизионные камеры для съемок планеты, магнитометры для регистрации магнитных полей, приборы для измерения заряженных частиц, датчики для регистрации микрометеоритов в межпланетном и околопланетном пространстве. Если стоит задача исследовать атмосферу небесного тела, то добавляются приборы для определения химического состава атмосферы, ее температуры, давления и плотности. Если АМС предстоит работать на поверхности планеты, она оборудуется аппаратурой для изучения химического, состава и физико-механических свойств поверхностного слоя, а иногда (например, АМС «Викинг») специальными приборами для обнаружения признаков жизнедеятельности биологических организмов.