ПЛАНЕТА ЗАГАДОК
ПЛАНЕТА ЗАГАДОК
Еще одна планета, которую терраформисты рассматривают как плацдарм своих будущих действий, Утренняя Звезда, планета Венера.
Заблуждения древних. Античные греки думали, что на вечернем небосклоне они видят одну яркую звездочку, называемую ими Геспер или Веспер, а на утреннем другую — Фосфор или Люцифер. И лишь Пифагор догадался, что это одно и то же небесное тело — планета Венера.
Столетия спустя наш знаменитый соотечественник М. В. Ломоносов установил, что «Венера окружена знатной воздушной атмосферою, таковою (если не больше), какова обливается около нашего шара земного».
Дальнейшие сведения об еще одной ближайшей соседке Земли накапливались весьма медленно. А виною тому — «знатная атмосфера», под сплошным покровом которой наземные наблюдатели не могут видеть в телескопы поверхность Венеры и по сей день.
Взгляд сквозь облака. В 1927 году, фотографируя планету с помощью ультрафиолетовых лучей, проходящих через облака, ученым удалось обнаружить на поверхности Венеры какой-то нечеткий узор. Новая серия фотографий, сделанная таким же способом в 1957-1960 годах, показала, что одни и те же сочетания пятен повторяются каждые четверо земных суток.
Получаюсь, что планета вращается, причем довольно медленно: продолжительность суток на Венере равна примерно 100 часам. А поскольку вращение обратно тому, что имеет Земля, то получается, что Солнце на Венере должно всходить на западе и садиться на востоке. Но так ли это на самом деле?
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи прибегли к радиолокации; начиная с 1961 года астрономы СССР и США вели радиозондирование загадочной планеты.
Десяток лет спустя, на основании эффекта Доплера, им удалось установить, что период вращения Венеры вокруг собственной оси еще медленнее, чем полагали вначале. Он оказался равен 243 земным суткам. Однако поскольку за это время Венера проходит значительное расстояние по орбите и вращается в обратную сторону, то за этот промежуток наблюдатель на Венере смог бы увидеть пару восходов и пару заходов.
Таким образом, для наблюдателя на поверхности планеты между двумя последовательными моментами, когда Солнце отмечается в зените, проходит порядка 116,8 земных суток. Именно такова продолжительность венерианского дня и ночи, вместе взятых. Продолжительность же года, то есть периода, за который планета совершает полный оборот вокруг светила, составляет 225 земных суток. А вот смена времен года на планете практически отсутствует.
Есть у соседки Земли и еще одна странность. Период ее обращения вокруг собственной оси практически совпадает с резонансным периодом системы Земля-Венера. Проще говоря, это означает, что при максимальном сближении с Землей Венера все время оказывается повернутой к нам одной и той же стороной, успевая в перерывах между сближениями совершить ровно 4 оборота вокруг собственной оси.
Почему так вышло, никто пока толком не знает. Есть лишь предположение, что вращение планеты могло некогда притормозить некое небесное тело, столкнувшееся с ней. Но что это за тело? В поисках его ученые обратили внимание на Меркурий. Согласно компьютерной модели, которую разработали в 1976 году американские астрономы, получилось, что некогда Меркурий мог быть спутником Венеры. Но в результате столкновения с пролетавшим мимо астероидом или кометой был вынужден распрощаться с родной планетой и отправиться в самостоятельное путешествие.
Впрочем, далеко улететь ему не дало притяжение Солнца. И как память о некогда начатом путешествии у сегодняшнего Меркурия осталась лишь вытянутая орбита.
Для Венеры инцидент тоже не прошел без последствий; о нем и по сей день напоминают некие странности ее вращения…
Десант в тумане. Пока теоретики вели споры о прошлом Венеры, наблюдатели, заручившись поддержкой специалистов по космической технике, начали ее «обстрел» автоматическими зондами.
Отечественные автоматические станции серии «Венера», американские «Маринеры» один за другим отправлялись в окрестности планеты, надеясь побольше разузнать как о ее поверхности, так и о недрах.
Эти запуски принесли науке много новых данных. Оказалось, например, что, имея сходные с Землей размеры, Венера из-за своей близости к светилу получает вдвое больше солнечной энергии. А поскольку венерианская атмосфера на 97-98 процентов состоит из углекислого газа, удерживающего тепло в нижних слоях атмосферы, то температура на поверхности Венеры может достигать 500С! И это при давлении, почти в 100 раз превышающем земное.
Последующие запуски зондов непосредственно на поверхность планеты позволили установить, что океанов там нет — сплошная суша. Уже само по себе это было открытием, поскольку, например, перед стартом «Венеры-4» некоторые специалисты полагали, что посадку придется производить в океан из жидких углеводородов. По их настоянию, чтобы исключить возможный риск, конструкторы поставили на спускаемый аппарат сахарный замок. Если бы аппарат затонул, сахар растворился бы и освободил, выпустил на поверхность антенну-поплавок.
Но аппарат не затонул, поскольку окунулся в такое пекло и сушь, перед которым жара земных пустынь — приятное тепло. Содержание водяного пара даже вблизи облачного слоя не превышало десятых долей процента. Из чего же, интересно, тогда состоят густые венерианские облака?
Эй, кто там живет?!.. Российские ученые одну за другой отправили на Венеру еще несколько исследовательских станций. Причем между ними и американскими специалистами произошло как бы разделение сфер влияния. Ученые США занялись изучением венерианской атмосферы, которая, как выяснилось, совершает полный оборот вокруг планеты за 4 земных суток. (Представляете, какие ветры там должны дуть? Их скорость достигает 130 км/ч!) Наши же специалисты принялись изучать поверхность планеты.
И вот в октябре 1975 года весь мир облетела весть: станции «Венера-9» и «Венера-10» передали на Землю панорамы венерианской поверхности! Люди впервые смогли воочию убедиться: планета действительно твердая. Более того, в правой части снимка, переданного «Венерой-9», ученые увидели странный объект, который при некотором воображении можно было принять за… обитателя Венеры! Однако большинство специалистов все-таки решили, что это просто камень странной формы.
Что же касается жизни на Венере, по мнению астрофизика Карла Сагана, ее стоит поискать не на поверхности, а в верхних слоях венерианской атмосферы. Здесь, на высоте порядка 50 км, и давление и температура вполне сравнимы с земными. Так что тут вполне могут существовать какие-то микроорганизмы и другие пока неведомые нам существа…
Карта Венеры. Автоматическая межпланетная станция «Пионер-Венера», начавшая работать на орбите планеты в декабре 1978 года, дала возможность составить первую карту поверхности нашей соседки. При этом выяснилось, что загадочная планета во многом отличается от других.
Прежде всего Венера имеет форму почти правильного шара; на ней нет ни выпуклостей в районе экватора, ни приплюснутостей в районе полюсов. А такое встречается не часто; наша планета, к примеру, не шар, а геоид — то есть нечто, похожее на грушу.
Большая часть поверхности представляет собой довольно ровное плоскогорье, возвышающееся над уровнем венерианских «морей». Их название приходится брать в кавычки, поскольку воды в них, конечно, нет. Тем не менее эти низменности опускаются ниже плоскогорий в среднем на 3500 м. Есть на Венере и настоящие горы. Самая высокая точка планеты — пик Максвелла — возвышается почти на 11 км.
Кстати сказать, низменности Венеры, занимающие около 20 процентов территории, заметно отличаются от равнин, а уж тем более от морей Земли. На радиолокационных изображениях они выглядят очень темными. Это может означать одно из двух: либо эти участки очень ровные-и гладкие, либо состоят из горных пород, хорошо поглощающих радиоволны.
«Пионер» также дал дополнительные сведения о двухслойном тумане из окиси углерода, находящемся порядка 30-50 км над поверхностью планеты, под толстым слоем облаков.
Облака эти предположительно состоят из паров и капелек сернистой кислоты. Конечно, это резко отличает их от земных собратьев. Однако одно сходство у земных и венерианских туч все-таки имеется: они рождают грозы! Во всяком случае, вспышки молний были зафиксированы приборами «Венеры-12».
Как увидеть собственный затылок? Исследования Венеры с помощью автоматических зондов позволили ученым разобраться и в некоторых, давно интересовавших их вопросах. Например, еще в 1954 году советский ученый Н. А. Козырев заметил какое-то свечение на ночной стороне Венеры. «Неужто кто-то жжет костры по ночам, стремясь привлечь наше внимание?» — всполошились уфологи. Однако последующие исследования принесли им сплошное разочарование. Выяснилось, что это светится водород в условиях необычайно сухой венерианской атмосферы.
И вообще приборы показали, что на поверхности Венеры вовсе не царит вечная ночь, как можно было бы предположить из-за плотности ее облаков. Оказалось, что в полдень на Венере столь же светло, как на Земле в пасмурный осенний день. И сами облака оказались не такими уж плотными, как казалось. Самый мощный облачный слой располагается лишь на высоте 50-60 км. А ниже — только не очень плотный туман или даже легкая дымка.
Очень интересен вид горизонта на Венере. Из-за сильного искривления световых лучей в плотной и горячей венсрианской атмосфере днем видимый горизонт находится очень близко, всего в 40-100 м от возможного наблюдателя. Зато ночью, когда становится прохладнее, скажем, извержение вулкана можно будет увидеть далеко за чертой земного горизонта.
Кое-кто из ученых даже полагает: в особо жаркие дни световые лучи столь круто изгибаются вверх от поверхности, что наблюдатель сможет увидеть собственный затылок без всякого зеркала.
Из-за жары, кстати, на Венере нет и океанов. Вся вода не только испарилась, но даже разложилась на составные части — водород и кислород.
Венеру вывернули наизнанку? И все-таки, несмотря на такие различия, Венера долгое время рассматривалась учеными как родная сестра Земли. «Она наша ближайшая соседка, — рассуждали планетологи. — Размеры ее, плотность, состав грунта — все напоминает Землю…» Самое большое отличие, как считалось, — это наличие на ней густой облачной пелены в атмосфере.
Однако радиолокационные карты, снятые автоматической межпланетной станцией «Магеллан», показали, что Венера не столь давно (по геологическим меркам, конечно) пережила глобальный катаклизм. Судя по всему, примерно 300-500 млн лет назад ее поверхность была полностью обновлена и радикально выровнена. В частности, на ней не сохранились ударные кратеры от метеоритов старше указанного срока.
И теперь на Венеру смотрят иными глазами, полагая ее даже более загадочной, чем, например, Ганимед. На этом спутнике Юпитера, сплошь покрытом льдами, недавно обнаружили кратеры и естественные каналы, указывающие на прошлую вулканическую активность.
На Венере же подобных кратеров почти не видно. Все они были стерты с поверхности планеты. «Похоже, Венера была подвергнута операции омоложения», — продолжают рассуждать исследователи.
Открытие произвело в научных кругах эффект разорвавшейся бомбы. «Каковы причины всепланетной катастрофы?» — ломают себе головы исследователи.
На нынешний день рассматриваются две версии. Одни исследователи — например, Джеральд Шевер, сотрудник Американского геологического центра в Аризоне, вместе с коллегами из НАСА и Аризонского университета — полагают, что тот катаклизм был внешнего происхождения, то есть кора планеты оказалась расплавленной в результате сильного соударения с каким-то гигантским небесным телом. (Возможно, как уже говорилось, с тем же Меркурием, по которому, в свою очередь, ударил астероид.)
Другие исследователи, например Дональд Турку из Корнеллского университета и его единомышленники, считают, что лава накапливалась под корой, пока не достигала критической точки плавления. Так что для стирания следов былой красы с поверхности планеты достаточно и внутренних причин. Остаточные явления этого процесса мы наблюдаем и сегодня — не случайно же поверхность планеты и по сей день толком не остыла. Вполне возможно, что процесс циклический, Венера переживала его неоднократно и сейчас готовится к новой подобной операции.
Наконец, третья группа исследователей пытается объединить обе точки зрения в одной гипотезе. «Когда-то, около 5 млрд лет тому назад, — рассуждают они, — на протопланеты земной группы довольно часто падали остатки строительного материала, оставшегося после сооружения Солнечной системы. Огромные глыбы, падавшие на поверхность Меркурия, Марса или Земли, не раз перекраивали их Поверхность. Кроме того, эти удары обеспечивали повышение плотности самой планеты. Когда же набралась достаточная масса, то в дело вступили и законы гравитации. Первоначально сформировавшаяся планета стала разогреваться изнутри за счет глубинного тепла, образующегося в результате распада радиоактивных элементов в недрах планеты. Именно это тепло и довело недра до состояния раскаленной магмы, потоки которой время от времени вырываются на поверхности при вулканических извержениях…»
До того как «Магеллан» прорвался сквозь плотную завесу, окутывающую поверхность Венеры, большинство ученых полагали, что геологические процессы на Земле и на Венере были примерно одинаковы. Излишки тепла из недр планеты исторгались примерно так же, как и на Земле, — через кратеры вулканов. Однако современные данные поставили эту гипотезу под сомнение. Кратеров на Венере немного — всего 900 штук на всю планету, и большая их часть следы падения на ее поверхность астероидов и метеоритов.
Стало быть, здесь могли происходить процессы несколько иного плана. Вся поверхность планеты в свое время была разогрета более-менее ровно и настолько сильно, что вся ее кора расплавилась, разгладилась, скрыв следы старых шрамов. И вот ныне планета словно бы спит, постепенно приходит в себя после наркоза, связанного с той косметической операцией.
Так это или нет, должны показать будущие исследования. Новая станция, возможно, будет запущена в начале следующего столетия. Пока же исследователям предстоит продолжить анализ той информации, которая уже передана на Землю «Магелланом».
Прежде всего ученые должны понять, родные или все-таки двоюродные сестры Земля и Венера. Если отличия между ними достаточно велики, значит, мы сможем не опасаться, что и кора нашей планеты в один не очень счастливый для нас день может расплавиться.
«Летающие острова». В общем, загадок на Венере достаточно, чтобы когда-нибудь имело смысл направить туда и пилотируемую исследовательскую экспедицию. Вот только где она будет базироваться? Этот вопрос в 70-е годы был решен инженерами-фантастами, предлагавшими исследователям Венеры базироваться на «летающих островах».
Вот как, например, представлял себе такой «остров» в небе Утренней Звезды инженер С. Житомирский еще в 1971 году.
«Гигантская круглая платформа (несколько сотен метров в поперечнике), — писал он, — сооружена из прочных и легких пластмассовых конструкций. Ее покрывает слой почвы, на котором произрастают земные растения. Домики поселка разбросаны среди садов и парков. Основные жилые помещения — в толще платформы».
К краям платформы крепится огромная сферическая оболочка, ограничивающая воздушное пространство острова. Она прозрачна, и сквозь нее видно белесое небо Венеры, вечно покрытое многослойными облаками. Оболочка сделана из нескольких слоев синтетической пленки. Между ними циркулируют газовые составы, содержащие вещества-индикаторы. Они сигнализируют о возможных проколах оболочки; газовые смеси могут содержать и герметики.
От краев платформы за оболочку уходят площадки аэродромов. Отсюда стартуют к черным глубинам Венеры телеуправляемые аппараты, исследующие ее поверхность, сюда прилетают гости с соседних островов, «приземляются» спускаемые аппараты космических кораблей.
Мощные пропеллеры способны перемещать остров по воле его обитателей.
Чем заполнять оболочку такого летательного аппарата — тоже придумали. Как показали расчеты, нет смысла везти с Земли, скажем, традиционный гелий. Дело в том, что собственный вес этого газа составит примерно 9 процентов от массы дирижабля, а вот баллоны, в которых гелий придется транспортировать под давлением 300-350 атм., «потянут» столько же, сколько и весь аппарат целиком. Иное дело, если мы возьмем с Земли аммиак в баллонах низкого давления или вообще простую воду. Тогда масса «тары» будет куда меньше, а на месте, под действием высоких венерианских температур, названные жидкости без всяких затрат энергии превратятся в пар, который и послужит рабочим телом для аэростата.
Понятное дело, водяной пар существенно тяжелее гелия. Но этот избыточный вес с лихвой компенсируется отсутствием на борту корабля-доставщика массивных баллонов высокого давления; значит, воды можно привезти больше. А в итоге «водяной» —аэростат сможет нести большую полезную нагрузку, чем гелиевый.
Такая долговременная летающая лаборатория сможет посылать на поверхность планеты исследовательские зонды, напоминающие земные глубоководные батискафы.
Давайте учиться нырять? Первые эксперименты по освоению венерианской атмосферы были проведены в июне 1985 года межпланетными станциями «Вега-1» и «Вега-2». Спеша на свидание с кометой Галлея, они тем не менее попутно сбросили в атмосферу Венеры спускаемые аппараты, а также воздушные шары. Внутри гондолы, подвешенной к каждому такому аэростату, дрейфовавшему в атмосфере Венеры на высоте около 50 км, находился комплекс аппаратуры, передавшей на Землю данные о верхних слоях венерианской атмосферы.
Полученные данные послужили основанием для создания более взвешенных проектов кораблей для исследования Венеры. Так, например, согласно идее кандидата технических наук Г. Москаленко, для них удобно использовать двухкомпонентное рабочее тело, например, смесь тех же паров воды с парами аммиака или метилового спирта.
Какой же эффект дают два компонента? Начнем с того, что условия «аэростатического плавания» в атмосферах Земли и Венеры резко различные, поскольку давления, плотности и температуры атмосферных газов на каждой планете совершенно по-разному меняются с высотой. Так вот описанная двухкомпонентная смесь выбрана прежде всего с учетом этой специфики венерианской атмосферы. Причем термодинамические параметры этих компонентов позволяют использовать очень интересный эффект. Водяной пар служит здесь основным рабочим телом и обеспечивает подъем аппарата до некоторой максимальной высоты. Но по мере приближения к ней вспомогательное рабочее тело — аммиак или метиловый спирт — будет конденсироваться, переходить из газообразного состояния в жидкое, превращаясь в балласт. Аппарат начнет снижаться.
Если конденсат собирать в баллон, не давая ему снова превращаться в газ по мере приближения к поверхности, можно произвести и «привенеривание». А когда понадобится взлететь, достаточно будет выпустить жидкость из баллона; она тотчас испарится (не забывайте: за бортом около 500 градусов жары), и исследовательский зонд снова взмоет в поднебесье.
Ясно, что интенсивность конденсации (испарения) вспомогательного рабочего тела можно плавно регулировать — и тогда зонд сможет зависать на любой заранее заданной высоте. И все это совершенно бесплатно: никакого расхода балласта или рабочего газа не предвидится.
Более того, Москаленко предлагает простую и остроумную идею, как зонду при спуске попутно запастись электроэнергией. Для этого достаточно выставить наружу, в набегающий поток газа, крыльчатку. Вращаясь, она раскрутит электрогенератор, который будет вырабатывать электрический ток. Запасая энергию в аккумуляторах, ее можно затем использовать, скажем, для подсветки ландшафтов Венеры с помощью прожекторов или фотовспышек.
…В общем, жди, Венера, гостей! По предварительным наметкам, пилотируемая экспедиция к Венере может состояться где-то в середине XXI века.