Лев Мухин - В нашей галактике
Руководство предприятия, как правило, принимало экспериментаторов хорошо. Как-никак «фирма» солидная — Академия наук СССР. Все понимают: вопрос важный, престиж советской науки — дело нешуточное. Секретарши носят чай с печеньем, обед в директорской столовой, десерт. Разговор иногда продолжается не один день. В кабинете слышатся слова «приоритет», «престиж», «интересно», «важно». Но в конце концов тональность разговора меняется. «А если прибор пойдет „на полку“?» — лукаво спрашивает директор предприятия? В переводе на русский язык это означает: «Вдруг прибор не полетит?»
Вы начинаете уверять, что прибор полетит обязательно, что это важный эксперимент, что вся прогрессивная научная общественность уже давно ожидает проведения именно этого эксперимента и т. д. и т. п. Мало того. Вы говорите, что предприятию, где вы хотите разместить заказ, будет оказана всяческая помощь, что Келдыш позвонит министру.
И действительно, если Келдыш был убежден в важности эксперимента, он и звонил, и писал, и встречался с людьми самого высокого ранга, и вы получали возможность разместить заказ и в конце концов иметь прибор в космическом исполнении.
В изучении Венеры особенно острая ситуация сложилась к 1978 году. До сих пор Венера была «вотчиной» советской космической техники. Мы многое узнали об этой планете. Удалось выяснить, что основным компонентом атмосферы является углекислота, узнали температуры поверхности и атмосферы, получили уникальные снимки поверхности планеты. Оказалось, что в атмосфере Венеры очень мало воды.
На повестку дня стал вопрос о проведении нового цикла экспериментов, на более высоком уровне, с большей точностью и чувствительностью. Это было тем более необходимо потому, что американские ученые запускали к Венере свой аппарат под названием «Пионер-Венера». Итак, «Венера-11» и «Венера-12», с одной стороны, и «Пионер-Венера» — с другой, — взаимная проверка научных данных. Да и посадка на Венеру почти в одно и то же время.
Наши станции были сконструированы таким образом, что они совершали мягкую посадку и часть приборов могла работать на поверхности планеты. Это было достигнуто при помощи системы тормозных парашютов, а после того, как они отстреливались, посадочный аппарат тормозился опоясывающим его металлическим щитком (конструкторы называли его тормозной юбкой, а более решительные люди просто мини-юбкой). Такая схема посадки имела существенные преимущества перед проектом американцев, поскольку она давала возможность получить большое количество информации на траектории спуска и на поверхности. В частности, наши станции сумели проанализировать химический состав облачного слоя.
Американцы пошли по другому пути. У них был большой космический аппарат, из которого выбросили три маленьких и один исследовательский зонд побольше. На всех зондах была установлена научная аппаратура. Зонды прошли всю атмосферу Венеры до самой поверхности; при столкновении с поверхностью Венеры все они, кроме одного, погибли: скорость соударения достигала 11 метров в секунду. Один маленький зонд «жил» на поверхности 67 минут. Какая же научная аппаратура была на аппаратах и что нового мы узнали о Венере после этих космических запусков?
Приборов было много, и я буду говорить лишь о самом главном.
Во-первых, и у нас и у американцев для анализа химического состава атмосферы использовались масс-спектрометры и газовые хроматографы. Эти приборы обладают очень высокой чувствительностью и позволяют обнаруживать в смеси газов примесь, концентрация которой составляет примерно одну миллионную часть, а масс-спектрометры способны еще проводить изотопный анализ благородных газов. Почему этот анализ очень важен?
Мы хорошо знаем, что в атмосфере Земли, например, много аргона. Но этот аргон состоит из двух изотопов. Один получается в результате распада в земной коре калия-40, который превращается в аргон с атомным весом 40, а второй изотоп, его называют нерадиогенным, или первичным, имеет атомный вес 36. Первого в атмосфере Земли почти в 300 раз больше, чем второго. Поскольку благородные газы практически не участвуют ни в каких химических реакциях, они являются исключительно важными элементами, по содержанию которых можно судить об эволюции планеты, образовании ее атмосферы и т. д.
Именно поэтому масс-спектрометрические измерения и принесли самые сенсационные результаты.
Кроме масс-спектрометров и газовых хроматографов, на советских космических аппаратах стояли спектрофотометры — оптические приборы, определяющие поглощение солнечного излучения в атмосфере Венеры в различных диапазонах длин волн. Это был тоже очень интересный эксперимент, поскольку различные примеси в атмосфере имеют свою характерную длину волны поглощения. Поэтому результаты экспериментов использовались не только для оценки свойств атмосферы Венеры в целом и теплового режима планеты, но также и для определения некоторых малых примесей в атмосфере. На наших станциях стояли приборы для изучения электрической активности атмосферы, а попросту говоря, ученые хотели узнать, есть ли на Венере грозы. Изучался химический состав облачного слоя, оптические свойства частичек, слагающих его.
Даже этот далеко не полный перечень научной аппаратуры дает нам хорошее представление о том, какой гигантский труд затрачивают разработчики и конструкторы научной аппаратуры для космических исследований. Ведь все эти сложнейшие приборы размещаются в шарике диаметром чуть более метра! А кроме всего прочего, каждый прибор должен выдерживать значительные перегрузки. Чтобы читателю стало ясно, какие требования предъявляются к космической аппаратуре, я приведу лишь один пример, касающийся устойчивости работы прибора после динамических перегрузок, неизбежных при входе в плотные слои атмосферы и при отстреле тормозных парашютов.
Так вот, устойчивость любого прибора в этом случае должна быть такова, что, если его сбросить с высоты около одного метра на стальную плиту, он должен полностью сохранить свою работоспособность.
Поэтому, прежде чем перейти к результатам, полученным при помощи космических аппаратов, я не могу не рассказать о том, как «рождался» газовый хроматограф для изучения Венеры. Тем более что история с нашим газовым хроматографом имела интригующее продолжение.
Нужно сказать, что прибор подобной сложности (я имею в виду чисто механическую часть прибора) должен был лететь впервые. Коллектив разработчиков прибора, которым руководил Б. Охотников, трудился дни и ночи. Люди не выходили из лаборатории сутками. Большую помощь оказывал нам академик Р. Сагдеев, его заместитель В. Золотухин и главный конструктор станций «Венера-11, 12».
Наконец «кастрюля», как любовно, но непочтительно называли мы газовый хроматограф, заработала. Нужно сказать, что принцип действия газового хроматографа очень прост. Вы запускаете исследуемую смесь газов в длинную трубочку, заполненную каким-нибудь сорбентом, к примеру обычным углем, и, поскольку каждый газ в смеси сорбируется по-разному, на выходе из трубочки, ее называют колонкой, вместо смеси вы получаете отдельные компоненты. Но все просто только на словах. Колонка должна все время продуваться газом. В приборе масса кранов, он должен быть герметичен; в нем сложнейшая электроника, автономный блок управления, память, и все это весило около десяти килограммов.
«Кастрюлю» (она получила кодовое название «Сигма») поставили на стол, который окружило со всех сторон большое начальство. «Пускайте», — сказал Охотников нервно. На контрольном пункте управления зажглась лампочка, и чудо техники грустно вздохнуло. «Это что еще такое?» — с подозрением спросило начальство. «Газ пошел». — «Ну-ну», — сказало начальство, проявляя свою научную эрудицию. А «Сигма» тем временем выполняла цикл измерений. Переключались краны, со вздохом выходил газ из линии сброса. «Да, такого еще у нас не было», — задумчиво сказал главный конструктор. Я подумал, что в этот момент у него возникли сомнения в успехе миссии: уж очень одушевленно вел себя прибор.
«Конечно, не было», — скромно сказал Охотников. «Но ведь должны же мы идти вперед», — добавил я и заслужил одобрительный взгляд начальства.
Короче говоря, после двух лет напряженнейшей работы прибор полетел. И когда наконец в Центре дальней космической связи пошла лента с информацией от «Сигмы», мы все были просто счастливы.
Это лишь сейчас, спустя несколько лет, можно писать обо всех сложностях в полушутливом тоне. А тогда нам было не до шуток. Обнаружились серьезнейшие разногласия между данными нашей «Сигмы» и американским газовым хроматографом. В числе малых примесей в атмосфере Венеры мы обнаружили угарный газ и установили, что кислород практически отсутствует. Американские исследователи В. Ояма и М. Карле написали в своей статье, что угарного газа нет вообще, а кислорода в атмосфере Венеры содержится немало. Что значит немало? Около одной десятитысячной доли.
