Наши космические пути

Коллектив авторов

Вопрос: Уже сообщалось, что одной из задач полета в сторону Венеры является уточнение масштаба солнечной системы. Как будет произведена эта работа?

Ответ: По выражению одного из ученых, астрономия была до недавнего времени наукой, в которой господствовал принцип: «Смотри, но не дотрагивайся!» И в самом деле, все наши знания о Вселенной получены лишь в результате наблюдений и последующей их обработки. Так продолжалось до 4 октября 1957 года. С запуском первого советского искусственного спутника Земли астрономия начала превращаться в экспериментальную науку. Теперь мы можем ставить опыты по уточнению прежних измерений. Взять, к примеру, наши познания о расстояниях между планетами, исходящие из наблюдений, теорий и расчетов. Никто никогда не измерял непосредственно

этих расстояний, а пользовался знанием тригонометрии и размеров Земли, которые принимались за единственно известную сторону треугольника. Между тем сейчас, когда мы выходим на широкие дороги космоса, для достижения конкретных целей нужны более точные знания. Вот почему предпринята проверка. Расчет полета в сторону Венеры основывается именно на таких непосредственно не измеренных расстояниях. Во время полета межпланетная станция каждые пять дней сообщает нам о своем «самочувствии» и местонахождении. По ее сигналам трасса проверяется и сравнивается с заданной. А когда космический пилигрим окажется в наибольшем приближении к Венере, мы сравним фактический полет с расчетным и проверим взятые нами исходные величины.

 РАДИОЛОКАЦИЯ ВЕНЕРЫ

В. КОТЕЛЬНИКОВ, академик, И. ШКЛОВСКИЙ, профессор

В СССР проведены радиолокационные наблюдения планеты Венера, давшие важные сведения как о самой планете, так и о солнечной системе в целом.

Наблюдения позволили уточнить размеры солнечной системы, впервые надежно оценить скорость вращения Венеры. Получены указания о наличии на поверхности этой планеты областей с различными коэффициентами отражения радиоволн.

Научное значение этих результатов весьма велико потому, что, хотя Венера является ближайшей к нам планетой солнечной системы (не считая некоторых малых планет, так называемых астероидов, которые иногда подходят к Земле на значительно более близкие расстояния, чем Венера), мы о ней очень мало знаем. И это, несмотря на то, что Венера — ярчайший на небе объект после Солнца и Луны. Причина столь ненормального для астрономии положения — густой слой облаков, окутывающий эту планету. Астрономы совершенно не могут наблюдать поверхность Венеры. Следовательно, они не могут путем прямых наблюдений деталей на ее поверхности найти период ее вращения вокруг своей оси. Между тем у Марса, поверхность которого не закрыта густым слоем облаков, период вращения определен с поразительной точностью до одной тысячной доли секунды (кстати, этот период очень близок к земному).

Вопрос о характере вращения Венеры имеет кардинальное значение для разрешения проблемы природы этой замечательной планеты, по своим размерам и массе сходной с Землей. С ним, в частности, тесно связана увлекательная проблема возможности жизни на Венере. Для будуших астронавтов этот вопрос также является весьма существенным. Если, например, Венера совершала бы оборот вокруг своей оси за 225 земных суток, то есть за время ее обращения вокруг Солнца, то она всегда была бы повернута к Солнцу одной стороной (подобно тому, как Луна повернута к Земле). В этом случае на дневной и «ночной» половине природные условия будут совершенно различны. Для развития жизни на Венере такая особенность ее вращения была бы крайне неблагоприятна.

Так как путем непосредственных наблюдений деталей на поверхности Венеры определить период ее вращения невозможно, в разное время астрономы применяли для решения этой задачи другие методы. Например, знаменитый русский астрофизик академик А. А. Белопольский в 1903-1911 гг. пытался определить период вращения Венеры спектроскопическим методом. Суть этого метода состоит в следующем. Если планета вращается, то один ее край будет, очевидно, к нам приближаться, в то время как другой — удаляться. Известно, что длина волны кайой-либо спектральной линии света смещается либо в длинноволновую, либо в коротковолновую сторону, в зависимости от того, удаляется или приближается источник света (явление Допплера). Величина этого смещения очень незначительна и зависит только от относительной скорости источника и наблюдателя вдоль прямой их соединяющей.

А. А. Белопольский, однако, не получил сколько-нибудь надежных указаний на наличие систематических различий в длинах волн спектральных линий излучения от краев диска Венеры.

Сравнительно недавно, в 1958 году, при помощи

весьма совершенных приборов Ричардсон сделал попытку определить вращение Венеры методом Белопольского. Результаты опять-таки оказались отрицательными. По этим наблюдениям можно было только сделать вывод, что, если Венера вращается с запада на восток (то есть в том же направлении, что и Земля), период ее вращения превосходит 7 суток, если же она вращается в противоположном направлении, то период ее вращения больше 3,5 суток.

За несколько лет до этого опытнейший французский астроном Дольфюс пришел к выводу, что период вращения Венеры совпадает с ее периодом обращения вокруг Солнца, то есть равен 225 земным суткам. Несколько лет тому назад американский радиоастроном Краус нашел, что на волне 11 метров Венера излучает кратковременные радиоимпульсы, несколько сходные с теми, которые на Земле наблюдаются во время гроз, но только значительно более мощные. Из характерной повторяемости таких импульсов, в предположении, что они возникают в какой-то определенной области планеты, он нашел, что период вращения Венеры очень короток — всего лишь 22 часа 17 минут. Однако последующие наблюдения на значительно более мощных радиотелескопах не подтвердили результатов Крауса. Были и другие попытки определить скорость вращения, но они не давали надежных результатов.

Можно, таким образом, сказать, что период вращения Венеры вплоть до самого последнего времени оставался неизвестным.

С этим вопросом связан и другой: как направлена ось вращения Венеры по отношению к плоскости ее орбиты? Предположим, что ось вращения Венеры перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Тогда никакой смены времен года на ней не будет. Напомним, что у Земли ось наклонена к плоскости орбиты на угол 66 градусов 33 минуты, а у Марса — на 64 градуса 48 минут. По этой причине как на Земле, так и на Марсе происходит смена времен года. С малой степенью уверенности наклон оси Венеры к плоскости ее орбиты определил американский астроном Койпер. Он предположил, что на Венере, аналогично Земле, имеется общая циркуляция облаков в направлении, параллельном экватору. Тогда из наблюдаемой в ультрафиолетовых лучах тенденции к расположению облачных образований, покрывающих поверхность планеты, вдоль параллельных линий он нашел, что ось вращения Венеры наклонена к плоскости ее орбиты под углом 58 градусов. Если это так, то на Венере будет происходить смена времен года. Заметим, что советский астроном В. И. Езерский из фотометрических наблюдений также получил указание о наличии сезонных изменений.

Принципиально новые возможности открываются в изучении Венеры с помощью радиолокации. В радиолокации исследуемый объект «освещается» радиоволнами передатчика и затем принимаются волны, отраженные от него. По времени, которое затрачивается на движение радиосигнала от локатора до объекта и обратно, можно с высокой точностью определить расстояние до объекта.

Если отражающий предмет движется, то из-за эффекта Допплера длина волны, а следовательно, и частота отраженных колебаний будут отличаться от посланных локатором. По этому изменению можно судить о том, приближается или удаляется отражающий предмет и с какой скоростью. В случае, если отражающий предмет вращается, то различные его части будут, очевидно, давать отраженные сигналы с различными частотами. По такому расширению спектра частот отраженных колебаний можно судить о скорости вращения. Кроме того, в принципе можно судить о характере поверхности частей планеты, приближающихся к нам и удаляющихся от нас с различными скоростями при ее вращении, поскольку эти части будут давать отраженные сигналы с различными частотами.

Радиолокационные наблюдения за Луной были проведены в Венгрии и США «сразу же после войны. Это было в свое время большим достижением. Локация более удаленных небесных тел в то время была невозможна: ведь необходимая мощность передатчика радиолокатора должна расти пропорционально четвертой степени расстояния до космического тела и обратно пропорционально квадрату его диаметра. Таким образом, при переходе от локации Луны к локации Венеры из-за увеличения расстояния примерно в 100 раз и учитывая, что диаметр Венеры примерно в 3,5 раза больше, чем у Луны, необходимо было увеличить мощность потока радиоволн, идущих от радиолокатора, по крайней мере в пять миллионов раз при сохранении чувствительности приемной установки.