«Ве́га» (название происходит от слов «Венера» и «Галлей») — советские автоматические межпланетные станции, предназначенные для изучения Венеры и кометы Галлея. Были изготовлены два идентичных аппарата («Вега-1» и «Вега-2»), которые в 1984—1986 годах успешно выполнили свои программы полёта, в частности, впервые провели изучение венерианской атмосферы с помощью аэростатов: это был первый опыт воздухоплавания сквозь внеземную атмосферу в истории.
Научным руководителем проекта был академик Р. З. Сагдеев. В конструировании научных приборов и обслуживающих их систем участвовали учёные девяти стран: СССР, Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии. В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. В СССР созданием научного комплекса проекта «Вега» занимался ряд научных учреждений и учёных, были награждены Госпремией СССР (в 1986году).
В честь АМС «Вега-1» и АМС «Вега-2» названа земля Веги () на Плутоне (название утверждено МАС 30 мая 2019 года).
Характеристики аппаратов
Общая масса станции в полностью снаряжённом состоянии составляла . Станции серии «Вега» состояли из двух частей — пролётного аппарата массой и спускаемого аппарата массой . Полезной нагрузкой спускаемого аппарата являлись посадочный аппарат массой и аэростатный атмосферный зонд, масса которого вместе с парашютами и системой наполнения гелием не превышала .
Данные с посадочных аппаратов ретранслировались на Землю через пролётные аппараты, а с аэростатных зондов — непосредственно на 60—70-метровые антенны, расположенные на территории ряда государств, в том числе СССР и США.
Автоматические станции «Вега» являются последними аппаратами, созданными на базе станций «Марс-71».
Посадочный аппарат Посадочный аппарат был оборудован следующими научными приборами: датчики для измерения температуры и давления атмосферы (СССР); спектрофотометр для исследования атмосферы Венеры (СССР, Франция); газовый хроматограф для изучения химического состава атмосферы и облачного слоя Венеры (СССР); прибор для изучения элементного состава аэрозоля облаков (СССР); спектрометр для получения данных об аэрозольном слое облаков Венеры (СССР); масс-спектрометр для исследования облаков (СССР, Франция); измеритель влажности для определения содержания водяных паров в атмосфере (СССР); спектрометр с грунтозаборным устройством для рентгенофлюоресцентного анализа состава пород венерианского грунта (СССР); гамма-спектрометр для определения в венерианских породах содержания естественных радиоактивных элементов — урана, тория, калия (СССР); прибор для определения физико-механических свойств поверхностного слоя грунта (СССР).
Для изучения состава грунта посадочный аппарат располагал маленькой буровой установкой.
Аэростатный зонд Аэростатный зонд состоял из фторопластовой оболочки аэростата диаметром , наполненной гелием, и подвешенной на капроновом фале длиной гондолы массой . На несущей конструкции гондолы установлены аппаратура для измерения метеорологических параметров (датчики температуры, давления, вертикальной скорости ветра, коэффициента обратного рассеяния атмосферы, световых вспышек, освещённости), радиосистема и блок питания. Использование стандартного спускаемого аппарата диаметром , в котором размещался ещё и посадочный аппарат, не позволяло поместить в него аэростатный зонд большого размера. Вследствие этого в НПО имени С. А. Лавочкина был разработан и изготовлен компактный аэростат с системой наполнения гелием. Контейнер для аэростата, расположенный на спускаемом аппарате вокруг антенны, имел тороидальную форму. Масса аэростата вместе с вытяжными парашютами, балластом, гелиевым баллоном и пиротехническими системами отстрела составляла 120 кг. Собственно аэростат имел массу : оболочка из фторопластовой сетки, покрытой фторопластовой плёнкой, и капроновый фал — ; гелий в оболочке — ; гондола — . Оболочка аэростата в рабочем состоянии была заполнена гелием с избыточным давлением . Утечка гелия из оболочки за расчётное время работы батареи зонда (2 суток) не превышала 5 %, что соответствовало потере высоты около . Оболочка была прозрачна для радиоволн.
Гондола аэростатного зонда имела 1,2 метра в высоту и состояла из трёх частей, соединённых гибкими стропами. Верхняя часть представляла собой коническую направленную передающую антенну (высота , диаметр основания , половинный угол раствора 15°); к вершине конуса прикреплялся фал, соединяющий гондолу с аэростатной оболочкой. Средняя секция гондолы, присоединённая к верхней двумя гибкими стропами, представляла собой прямоугольный контейнер с размерами . В верхней части секции находились радиопередатчик, модулятор, система обработки данных и электроника для обработки сигнала и регулировки мощности. В нижней части средней секции находились датчики давления и освещённости, а также откидной кронштейн, на котором были установлены датчики температуры и вертикальный анемометр. Нижняя секция гондолы (прямоугольный контейнер с размерами ) также крепилась к средней двумя гибкими стропами. В ней находились нефелометр и батареи. Литиевые батареи с общей массой и ёмкостью обеспечивали ожидаемую продолжительность автономной работы зонда от 46 до . Гондола была покрыта белой защитной краской для предохранения от коррозии, вызываемой серной кислотой, и увеличения поверхностного альбедо.
Электроника зонда обеспечивала однонаправленную связь с Землёй, без приёма команд. Радиопередатчик (частота несущей , выходная мощность ) мог работать в двух режимах. В телеметрическом режиме за 30-секундной передачей чистой несущей для доплеровских измерений антеннами РСДБ скорости зонда следовал 270-секундный период передачи 48-битного синхронизирующего слова и данных, собранных за предыдущие 30 минут (всего 900 битов в посылке, со скоростью для первых и для последних 60), а затем ещё одна 30-секундная передача несущей. В режиме координатного излучения, используемом для отслеживания антеннами РСДБ координат и скорости зонда, в течение в боковых полосах передавались два тона с частотой ± и подавлением несущей на . На Земле для РСДБ-слежения использовались 20 антенн — 6 на территории СССР, координируемые Институтом космических исследований АН СССР, и 14 по всему миру (в том числе 11 астрономических радиотелескопов и 3 антенны Сети дальней космической связи НАСА), координируемые Национальным центром космических исследований Франции, фактически все крупнейшие радиотелескопы мира, существовавшие в то время. В течение первых 10 часов автономного полёта каждого аэростатного зонда, а также с 22-го по 34-й час сеансы связи проводились каждые 30 минут, причём за одним координатным сеансом следовали три телеметрических. В течение периода с 10-го по 22-й час и с 34-го часа до конца миссии сеансы связи проводились каждые 60 минут, поочерёдно по 1 телеметрической и 1 координатной передаче, с целью экономии ресурса батареи.
Пролётный модуль На пролётном аппарате были установлены следующие научные приборы: телевизионная система (СССР, Венгрия, Франция); инфракрасный спектрометр (Франция); трёхканальный спектрометр 0,3—1,7мкм (Болгария, СССР, Франция). пылеударный масс-спектрометр для исследования химического состава пылевых частиц (СССР, ФРГ, Франция); три счётчика пылевых частиц (СССР, Венгрия); магнитометр (Австрия, СССР); спектрометр кометной плазмы (Венгрия, СССР, ФРГ); спектрометр энергичных частиц (Венгрия, СССР, ФРГ); измеритель нейтрального газа (ФРГ, Венгрия, СССР); анализатор плазменных волн высокочастотный (СССР, Франция); анализатор плазменных волн низкочастотный (Польша, СССР, Чехословакия).
За техническую часть работы телевизионной системы отвечал Г. А. Аванесов. Телевизионные системы обоих пролётных модулей («Вега-1» и «Вега-2») были однотипны. Они состояли из двух телекамер: длиннофокусной, дававшей при расстоянии разрешение , и короткофокусной с разрешением , но бо́льшим полем зрения. Изображение каждой камеры принималось на матрицу 512×512 из кремниевых фотоэлементов, в диапазоне —. При съёмке кометы «Вега» занимала фиксированное положение в трёхосной системе координат благодаря гироскопам, управлявшим реактивными двигателями. Телевизионная система располагалась на поворотной платформе, которая, вращаясь по командам, подаваемым телевизионной системой, направлялась на комету.
Полёт
Изучение Венеры
«Вега-1» и «Вега-2» стартовали 15 и 21 декабря 1984 года с космодрома Байконур с помощью ракеты «Протон».
Через 6 месяцев полёта аппараты преодолели 45 млн км и приблизились к Венере. 9 и 13 июня 1985 года от «Веги-1» и «Веги-2» были отделены спускаемые аппараты, которые 11 и 15 июня доставили на Венеру посадочные аппараты и аэростатные зонды.
Работа посадочных аппаратов В процессе снижения посадочных аппаратов измерялись характеристики облачного слоя и химического состава атмосферы. Была измерена концентрация аэрозоля серной кислоты в облаках (в среднем 1 мг/м3 на высотах 61,5—48 км над местом посадки «Веги-1» и 0,6 мг/м3 над местом посадки «Веги-2»), а также обнаружено присутствие серы, хлора и, вероятно, фосфора. Плотность облаков оказалась невысокой (по земным меркам), концентрация была максимальна в двух слоях, имеющих ширину — и расположенных на высотах 50 и .
Посадочные аппараты совершили мягкую посадку на ночную сторону Венеры в районе равнины Русалки, в точках с координатами («Вега-1») и («Вега-2»). В ходе спуска в атмосфере нештатно (досрочно) включилась аппаратура первого посадочного аппарата, предназначенная для исследований на поверхности — таким образом, эта часть эксперимента не была выполнена. Второй посадочный аппарат успешно выполнил программу исследований на поверхности, передача сигнала продолжалась .
Посадочный аппарат «Веги-2» впервые совершил посадку в высокогорном районе, поэтому анализ грунта в этом месте представлял особый интерес. После посадки были осуществлены заборы грунта и проведены измерения рентгенофлюоресцентных спектров венерианской породы, которая оказалась близка к оливиновому габбро-нориту.
Гамма-спектрометры обеих АМС, предназначенные для измерения содержания урана, тория и калия в венерианских породах, начали работать во время спуска посадочных аппаратов на высоте и функционировали вплоть до окончания их работы. В обеих точках, где сели посадочные аппараты, обнаружены породы с относительно невысокими содержаниями естественных радиоактивных элементов.
Работа аэростатных зондов
Аэростатные зонды были вытянуты из своих отсеков в посадочных аппаратах на высоте около 60 км с помощью вспомогательных парашютов. На высоте около 55 км, через 200 секунд после входа в атмосферу, с помощью второго парашюта были развёрнуты аэростатные баллоны из фторопластовой плёнки диаметром 3,4 метра, которые в течение около 100 секунд наполнялись гелием, после чего парашют и наддувная система были отстрелены на высоте около 54 км. После спуска до высоты около 50 км был сброшен балласт, и зонды начали подниматься. Через 15—25 минут они достигли стабильной высоты и начали дрейф в атмосфере планеты на высоте —, проводя измерения метеорологических параметров. Высота дрейфа соответствовала среднему, наиболее активному слою трёхслойной системы венерианских облаков. Давление на этой высоте составляло , а температура от 27 до 43 °C.