В авангарде лазерных технологий

Межпланетные путешествия «Швабе»


Пролет в 1959 году автоматической межпланетной станции (АМС) «Луна-1» вблизи спутника Земли на расстоянии 6000 километров вдохновил советских ученых. Начиная с 1960 годов 20 века с территории нашей страны стали отправлять космические аппараты (КА) к ближайшим планетам Солнечной системы – Венере и Марсу.

В космических программах, посвященных изучению наших ближайших соседей по Солнечной системе, принимали участие четыре предприятия Холдинга «Швабе»: АО «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» (ГОИ), АО «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики» (НПО ГИПО), ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева» (КМЗ) и АО «Швабе - Технологическая лаборатория».

Изучая Красную планету

Для АМС «Марс-2», «Марс-3», «Марс-4» и «Марс-5» КМЗ изготовил фототелевизионные устройства (ФТУ) и короткофокусный (52 мм) объектив Вега-ЗМСА, а ГОИ – длиннофокусный (350 мм) зеркально-линзовый объектив Зуфар-2СА. С помощью данных изделий в 1971 году были получены самые первые фотографии поверхности Марса!

На каждой АМС было установлено по два ФТУ Красногорского предприятия «Швабе»: одно устройство было оснащено объективом Зуфар-2СА, другое – объективом Вега-ЗМСА с револьверным механизмом, менявшим в автоматическом режиме цветные светофильтры (красный, зеленый, синий и оранжевый). Так, на ориентировочной высоте в 1700 км длиннофокусник обеспечивал полосу захвата на поверхности Марса в 110 км, а короткофокусник – в 735 км.

Объектив Зуфар-2СА. Межпланетные путешествия «Швабе»
Объектив Зуфар-2СА

На АМС «Марс-3» аппаратура предприятий Холдинга использовалась главным образом для фотографирования на дальних расстояниях (150 и 50 тыс. км). Анализ снимков, полученных с расстояния 150 тыс. км, позволил изучить сумеречные явления на Марсе (эффект удлинения «рогов»), определить сложную структуру его атмосферы (эффект раздвоения «рогов»).

Для АМС «Марс-2» и «Марс-3» НПО ГИПО также разработало фотометрический комплекс приборов ФКМ-71, включающих инфракрасный радиометр, инфракрасный фотометр и фотометр видимого диапазона. С помощью данных устройств казанского предприятия ученые смогли исследовать рельеф местности Марса, определить структуру его атмосферы, а также температуру поверхности в зависимости от широты и времени суток.

Фотометрический комплекс приборов ФКМ-71. Межпланетные путешествия «Швабе»
Фотометрический комплекс приборов ФКМ-71

В 1973-74 годах изучать Красную планету отправились сразу четыре АМС – «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7». На борту данных КА установили различную аппаратуру «Швабе - Технологическая лаборатория»: спектрозональные фотополяриметры ВПМ-73 и ВПМ-75, инфракрасный спектрорадиометр ИСМ-73, спектрометр ВСМ-73. Данные приборы помогли исследователям увидеть поверхность планеты и различные слои ее атмосферы, измерить их температуру и интенсивность излучения, проанализировать состав грунта. Помимо этого, АМС «Марс-4» и «Марс-5» были оснащены ФКМ-73 – модернизированным фотометрическим комплексом приборов НПО ГИПО.

Модернизированный фотометрический комплекс приборов ФКМ-73. Межпланетные путешествия «Швабе»
Модернизированный фотометрический комплекс приборов ФКМ-73

Стоит добавить, что на АМС «Марс-4» и «Марс-5» для наилучшего изображения деталей поверхности Красной планеты уже знакомый нам объектив Зуфар-2СА использовался в сочетании с оранжевым светофильтром, поглощающим коротковолновую область спектра. Дело в том, что в некоторых случаях наличие фиолетовых облаков и аэрозольное состояние атмосферы Марса в значительной степени снижали контрастность и, следовательно, распознаваемость деталей структуры поверхности планеты. В результате на фотографиях, полученных за оранжевым светофильтром, стали видны как крупные кратеры диаметром до 20 – 30 км, так и мелкие образования, размеры которых не превышали нескольких десятков метров.

Пробираясь сквозь плотную венерианскую атмосферу.

Первые приборы казанских предприятий отправились изучать Венеру в 1975 году. «Швабе - Технологическая лаборатория» изготовило для АМС «Венера-9» и «Венера-10» уже знакомые нам приборы: спектрозональные фотополяриметры ВПМ-73 и ВПМ-75, инфракрасный спектрорадиометр ИСМ-73, спектрометр ВСМ-73. А НПО ГИПО создал для этих КА инфракрасный радиометр ИРВ-75, позволяющий исследовать температуру поверхностного слоя облаков и радиационных характеристик планеты. Благодаря аппаратуре «Швабе» ученые узнали, что плотная атмосфера Венеры состоит главным образом из углекислого газа, а ее поверхность полностью скрывают облака серной кислоты, непрозрачные в видимом свете. А в самих тучах исследователи обнаружили грозы.

Инфракрасный радиометр ИРВ-75. Межпланетные путешествия «Швабе»
Инфракрасный радиометр ИРВ-75

Стоит заметить, что в 1982 году НПО ГИПО вновь приняло участие в реализации космической программы «Венера». Казанское предприятие изготовило перестраиваемые цветные (синий, зеленый и красный) фильтры для телефотометрических камер TFZL-077.

Данные приборы были установлены на зонды АМС «Венера-13» и «Венера-14». Оба аппарата успешно совершили посадку на поверхность нашей ближайшей соседки по Солнечной системе и передали на Землю первые цветные панорамные изображения окружающего венерианского пейзажа.

Примечательно, что на фотографиях небо Венеры получилось желто-зеленого цвета. Это было обусловлено как повышенной плотностью венерианской атмосферы, так и наличием в ней большого количества серной кислоты.

***

Сегодня космические державы консолидируют усилия по изучению Марса и Венеры. Наша страна принимает самое непосредственное участие в международных проектах, направленных на изучение обоих планет.

В рамках российско-европейской программы «ЭкзоМарс», основной целью которой является поиск доказательств существования жизни на Марсе, Россия разработает спускаемый аппарат с посадочной платформой, а также научные приборы для марсохода наших партнеров. Реализация проекта намечена на 2020 год. Главная цель исследований с борта марсохода – изучение поверхности и атмосферы Марса в окрестности района посадки, поиск соединений и веществ, которые могли бы свидетельствовать о возможном существовании на планете жизни.

Что касается «второй планеты от Солнца», то ее исследование запланировано в рамках российско-американского проекта «Венера-Д». Основная задача данной миссии – взятие пробы венерианского грунта для последующего анализа и передачи научных данных на Землю. Запуск АМС «Венера-Д» состоится после 2025 года.

Справка

Спектрометр – оптический прибор, используемый в спектроскопических исследованиях для накопления спектра, его количественной обработки и последующего анализа с помощью различных аналитических методов.

Спектрорадиометр – спектральный прибор, предназначенный для измерения фотометрических характеристик (поток, освещенность, сила света, яркость и т.п.) источников оптического излучения.

Поляриметр – прибор, предназначенный для измерения угла вращения плоскости поляризации, вызванной оптической активностью прозрачных сред, растворов и жидкостей.

Телефотометрическая камера – прибор для измерения яркости объектов и передачи их изображения на Землю.

Почтовый адрес
РФ, 117342, г. Москва,
ул. Введенского, д. 3, корп. 1
Телефон и факс
Телефон:
+7 495 333-91-44
Факс:
+7 495 333-00-03
Интернет
E-mail:
bereg@niipolyus.ru
Skype:
niipolyus