Космические экспедиции по Солнечной системе

Писатели-фантасты, отправлявшие своих героев к другим мирам, даже не предполагали, как быстро реализуются эти мечты. От первых запусков маленьких ракет, поднявшихся на несколько десятков метров, до первого искусственного спутника Земли прошло всего 30 лет. В наши дни многочисленные космические аппараты фотографируют поверхности далёких планет и их спутников, проводят всевозможные исследования, передавая данные на Землю. Пройдёт ещё немного времени, и в космосе появятся обширные колонии. Согласно оценкам экспертов, к 2030 г. за пределами земной атмосферы будут постоянно работать свыше 1000 человек.

ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ

Вполне естественно, что Луна, как ближайшее к Земле небесное тело, стала первым объектом, к которому направились космические аппараты.
Советские автоматические межпланетные станции первого поколения «Луна-1, -2, -З» не использовали ни коррекцию курса на траектории Земля — Луна, ни торможение при подлёте. Они совершали полёт напрямую. Стартовав с Земли 2 января 1959 г., станция «Луна-1″ массой 361 кг впервые достигла второй космической скорости (т. е. минимальной скорости, которую должен развить стартующий с небесного тела объект, чтобы преодолеть силу его притяжения; для Земли она равна 11,19 км/с) и прошла на расстоянии около 6 тыс. километров от поверхности Луны.
«Луна-2″ достигла лунной поверхности 14 сентября 1959 г. вблизи центрального меридиана (место посадки этой станции теперь называется Заливом Лунника). Её приборы показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля. А на борту станции «Луна-3″ находилась фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимого и почти 2/3 невидимого полушария. На них было большое количество дефектов, но, несмотря на это, учёным удалось выявить множество деталей на обратной стороне Луны. Открытые «Луной-З» кратеры получили названия: Циолковский, Курчатов, Джордано Бруно, Жюль Берн и др.
Крупномасштабное фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили в процессе падения на Луну американские космические аппараты
«Рейнджер-7, -8, -9″ в 1964 и 1965 гг. Советская станция «Зонд-3″ завершила фотографирование невидимого полушария.
Первая мягкая посадка на лунную поверхность была осуществлена в феврале 1966 г. советской автоматической станцией «Луна-9″. Телекамеры передали на Землю панорамы окружающего ландшафта с разрешением до нескольких миллиметров. В 1966 г. на орбиту вокруг Луны также были выведены искусственные спутники «Луна-10, -11, -12″. На них были установлены приборы для исследования спектрального состава инфракрасного и гамма-излучения лунной поверхности, оборудование для регистрации метеорных частиц и др. В том же году американский аппарат «Сервейор-1″ совершил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал на Землю снимки поверхности. В конце декабря 1966 г. мягкую посадку выполнила станция «Луна-13″, её выносные приборы исследовали свойства лунного грунта, а телевизионные камеры фотографировали окружающую местность.
Мягкие посадки в различных районах Луны осуществили американские космические аппараты «Сервей-ор-3,-5,-6,-7″ (1967-1968 гг.), которые должны были исследовать лунную поверхность и выбрать места посадок космических кораблей серии «Аполлон». Пять американских искусственных спутников «Лунар орбитер» в 1966-1967 гг. фотографировали Луну и изучали её гравитационное поле. Детальная съёмка поверхности в районе лунного экватора, выполненная этими спутниками, также нужна была для отбора будущих мест посадок космических кораблей с астронавтами.
Отработка элементов программы полёта на Луну проводилась сначала непилотируемыми кораблями серии «Аполлон», а затем и пилотируемыми («Аполлон-8, -9, -10″). Весил «Аполлон» 44 т и состоял из основного блока и лунной кабины, включавшей посадочную и взлётную ступени. Пилотируемые облёты Луны планировались и в нашей стране. Для отработки манёвров на орбите использовались космические аппараты «Зонд-4, -5, -6, -7, -8″. Однако от этих планов отказались после того, как такие облёты совершили американские астронавты.
Место посадки лунной кабины космического корабля «Аполлон-11″ было выбрано в Море Спокойствия, где уже побывали аппараты «Рейнджер-8″ и «Сервейор-5″. Астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку 20 июля 1969 г. Первым из кабины вышел Армстронг, произнеся при этом фразу, ставшую исторической: «Это небольшой шаг для человека, но огромный скачок для человечества». Астронавты разговаривали с президентом США, используя космическую радиосвязь; установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22 кг образцов лунного грунта. Все работы заняли у них 2 ч 30 мин. За это время астронавты удалялись от посадочного модуля на расстояние до 100 м. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз, который также проводил научные исследования.
Астронавты «Аполлона-12″, запущенного 14 ноября 1969 г., Чарлз Конрад и Алан Бин совершили посадку в районе Океана Бурь, недалеко от лунного экватора. В основном блоке корабля на орбите вокруг Луны оставался Ричард Гордон. Конрад и Бин дважды выходили на поверхность, установили аппаратуру для изучения сейсмической активности Луны и состава частиц солнечного ветра у её поверхности. Поскольку место посадки было выбрано рядом со станцией «Сервейор-3″, которая пробыла на Луне два года семь месяцев, в задачу астронавтов входило её обследование. Они не обнаружили никаких следов разрушения станции; только слой рыже-коричневой пыли покрывал её. На этот раз было собрано 34 кг образцов лунной породы.
Экипаж «Аполлона-13″ не смог выполнить посадку на Луну из-за взрыва в двигательном отсеке основного блока. Совершив облёт Луны, астронавты вернулись на Землю через семь дней.
Советская автоматическая станция «Луна-16″ в сентябре 1970 г. произвела мягкую посадку в Море Изобилия, где специальным грунтоза-борным устройством была взята лунная порода весом 105 г и помещена в возвращаемый аппарат, который доставил её на Землю. В том же году станцией «Луна-17″ впервые был доставлен самоходный аппарат «Луноход-1″, проделавший путь длиной 10,5 км и передавший на Землю множество снимков. С помощью установленного на «Луноходе-1″ лазерного уголкового отражателя удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.
Экспедиция «Аполлона-14″ проходила с 31 января по 9 февраля 1971 г. Репортаж с места посадки лунной кабины в районе кратера Фра Мауро передавался на Землю. Астронавты Алан Шепард и Эдгар Митчелл провели на поверхности Луны 9 ч и собрали 44,5 кг пород. В августе 1971 г. у подножия лунных гор Апеннины высадился экипаж корабля «Аполлон-15″. Впервые астронавты Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин использовали для передвижения луноход, проделав на нём путь длиной 10 км, и провели многочисленные исследования. В частности, они изучали глубокое ущелье, носящее название Борозда Хэдли, однако спуститься вниз без специального снаряжения не решились.
В апреле 1972 г. экипаж лунной кабины космического корабля «Аполлон-16″ совершил посадку в материковом районе в окрестностях кратера
Декарт. В декабре того же года была успешно выполнена последняя, шестая экспедиция на корабле «Аполлон-17″.
Второй самоходный аппарат «Луноход-2″, доставленный станцией «Луна-21″ в январе 1973 г., продолжил исследования в довольно сложном районе Луны, являющемся переходным от моря к материку. С помощью бортовой телевизионной аппаратуры на Землю были переданы многочисленные панорамы и снимки окружающей местности, данные о свойствах грунта и его химическом составе. Всего было пройдено 37 км. В 1974 г. аппарат «Луна-22″ выполнял изучение рельефа и гравитационного поля с орбиты искусственного спутника Луны. В том же году «Луне-23″ удалось совершить посадку в районе Моря Кризисов. Исследования Луны советскими автоматическими станциями были завершены космическим аппаратом «Луна-24″, выполнившим автоматическое бурение лунного грунта в Море Кризисов на глубину 2 м и доставившим на Землю 22 августа 1976 г. 170 г лунной породы.
После этого довольно долго к Луне не было запусков ни в нашей стране, ни в США. Интересно, что лишь 14 лет спустя, в марте 1990 г., Япония с помощью ракеты «Нисан» вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат «Мусес-А» для дистанционного исследования лунной поверхности.
К аппаратам нового поколения, создающимся с использованием сверхлёгких материалов, относится станция «Клементина», запущенная в январе 1994 г. Помимо фотографирования поверхности Луны ею выполнены измерения высот рельефа, а также уточнены толщина лунной коры, модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.
В недалёком будущем начнётся освоение Луны. Уже в наши дни детально разрабатываются проекты создания на её поверхности постоянно действующей обитаемой базы. Длительное или постоянное присутствие на Луне сменных экипажей такой базы позволит решать более сложные научные и прикладные задачи.

ИССЛЕДОВАНИЯ МЕРКУРИЯ

О поверхности ближайшей к Солнцу планеты ничего не было известно до полёта космического аппарата «Мари-нер-10″, запущенного 3 ноября 1973 г. Вес научной аппаратуры составлял около 80 кг. Сначала аппарат был направлен к Венере, в поле тяготения которой получил гравитационный разгон и, изменив траекторию, 29 марта 1974 г. подлетел к Меркурию. Снимки поверхности, полученные в результате трёх пролётов «Маринера-10″ с интервалом в шесть месяцев, показали удивительное сходство рельефа Меркурия с ближайшей соседкой Земли — Луной. Как оказалось, вся его поверхность покрыта множеством кратеров разных размеров.
Учёных несколько разочаровало то, что атмосферы на Меркурии обнаружено не было. Найдены следы аргона, неона, гелия и водорода, но столь незначительные, что можно говорить лишь о вакууме с такой степенью разрежения, которую на Земле не умеют ещё получать.
Во время первого пролёта, проходившего на высоте 705 км, были обнаружены ударная волна плазмы и магнитное поле вблизи Меркурия. Удалось уточнить значение радиуса планеты (2439 км) и её массы.
21 сентября 1974 г. на довольно большом расстоянии (более 48 тыс. километров) был осуществлён второй пролёт около Меркурия. Датчики температуры позволили установить, что в течение дня, продолжительность которого составляет 88 земных суток, температура поверхности планеты поднимается до 510 «С, а ночью опускается до -210 «С. С помощью радиометра был определён тепловой поток, излучаемый поверхностью; на фоне нагретых участков, состоящих из рыхлых пород, выявлены более холодные, представляющие собой скальные породы.
Во время третьего пролёта около Меркурия, происходившего 16 марта 1975 г. на наименьшем расстоянии — 318 км, было подтверждено, что обнаруженное магнитное поле действительно принадлежит планете. Его напряжённость составляет около 1% от напряжённости земного магнитного поля. 3 тыс. фотографий, полученных на этом сеансе, имели разрешение до 50 м. Поскольку три сеанса фотографирования охватывали западное полушарие планеты, восточное оставалось неисследованным.
В настоящее время разрабатываются проекты новых полётов космических станций к Меркурию, которые позволят изучить и его восточное полушарие.

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ

Поверхность Венеры полностью скрыта мощным облачным покровом, и только с помощью радиолокаторов возможно «увидеть» её рельеф.
Первый спускаемый аппарат в виде сферы диаметром 0,9 м с теплозащитным покрытием был доставлен космическим аппаратом «Венера-3″ в марте 1966 г. Спускаемые аппараты станций «Венера-4, -5, -б» передавали сведения о давлении, температуре и составе атмосферы во время спуска. Однако они не достигли поверхности планеты, поскольку не были рассчитаны на атмосферное давление Венеры, которое составляет, как оказалось, 90 атмосфер! И только спускаемый аппарат «Венеры-7″ в декабре 1970 г. опустился наконец на поверхность Венеры и передал данные о составе атмосферы, температуре различных её слоев и поверхности, а также об изменении давления.
В июле 1972 г. спускаемый аппарат станции «Венера-8″ впервые сел на дневную сторону планеты и показал, что освещённость на её поверхности напоминает земной пасмурный день. Облака Венеры, через которые прошёл аппарат на высоте от 70 до 30 км, имели слоистую структуру и были не очень плотными.
В октябре 1975 г. аппараты нового поколения «Венера-9, -10″, совершившие мягкую посадку на расстоянии свыше 2 тыс. километров друг от друга на освещённой стороне планеты, впервые передали на Землю панорамы окружающей их местности. Масса каждого спускаемого аппарата диаметром 2,4 м составляла 1560 кг. В течение часа оставшиеся на орбите космические аппараты ретранслировали научную информацию с поверхности планеты на Землю.
Увидеть глобальные особенности рельефа большей части поверхности Венеры люди смогли благодаря радиолокационному зондированию, выполненному с американской автоматической станции «Пионер-Венера-1″ в 1978 г. На картах, составленных по результатам измерения высот поверхности, можно видеть обширные возвышенности, отдельные горные массивы и низменности.
Интересный эксперимент был проведён на станции «Пионер-Венера-2″: с её помощью в атмосферу Венеры были сброшены один большой (диаметром 1,5 м и массой 316 кг) и три малых (диаметром 0,7 м и массой 96,6 кг) спускаемых аппарата на дневную и ночную стороны, а также в район северного полюса планеты. Аппараты передавали информацию в процессе падения, а один из малых аппаратов даже выдержал удар и передавал данные с поверхности в течение часа. Результаты этого эксперимента подтвердили, что атмосфера планеты содержит до 96% углекислого газа, до 4% азота и немного водяного пара. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли.
В декабре 1978 г. проводили исследования и советские «Венера-11, -12″, опустившиеся на расстоянии 800 км друг от друга. Интересными оказались данные о регистрации электрических разрядов в атмосфере планеты. Один из аппаратов выявил 25 ударов молнии в секунду, а другой около 1000, причём один из раскатов грома продолжался 15 мин. По-видимому, возникновению этих разрядов способствует высокое содержание серной кислоты в облачном покрове.
Данные о химическом составе пород в месте посадок «Венеры-13, -14″ были получены в марте 1982 г. с помощью специальных грунтозаборных устройств, поместивших породу внутрь спускаемого аппарата. Данные анализов, выполненных автоматами, были переданы на Землю, где учёные смогли сопоставить эти породы с базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах земных океанов.
С орбит искусственных спутников Венеры аппараты «Венера-15, -16″, оборудованные радиолокационными системами, передали изображения поверхности части северного полушария планеты и данные измерений высот рельефа. В результате каждого пролёта по сильно вытянутым околополярным орбитам снималась полоса местности шириной 160 км и длиной 8 тыс. километров. По материалам этих съёмок составлен атлас поверхности Венеры, включающий карты рельефа, геологические и другие специальные карты.
Спускаемые аппараты нового типа, состоявшие из посадочного аппарата и аэростатного зонда, были сброшены с советских станций «Ве-га-1, -2″, предназначенных для проведения исследований Венеры и кометы Галлея в 1985 г. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 км и передавали данные в течение двух суток, посадочные же аппараты провели исследование атмосферы и поверхности планеты.
Наиболее подробные снимки всей поверхности Венеры были получены с помощью американского аппарата «Магеллан», запущенного астронавтами космического челнока «Атлантис» в мае 1989 г. Регулярная радиолокационная съёмка, проводимая в течение нескольких лет, позволила получить изображение рельефа поверхности Венеры с разрешением менее 300 м.
В результате всех экспериментов, проведённых с помощью космических аппаратов, Венера, пожалуй, исследована лучше других планет.

ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА И ЕГО СПУТНИКОВ

Полёт к Марсу занимает шесть — восемь месяцев. Поскольку взаимное расположение Земли и Марса всё время меняется, а минимальные расстояния между ними (противостояния) бывают только раз в два года, момент старта выбирается таким образом, чтобы Марс находился на пересечении с траекторией космического аппарата, достигшего к тому времени его орбиты.
Первый запуск в сторону Марса был осуществлён в начале ноября 1962 г. Советский «Марс-1″ прошёл на расстоянии 197 тыс. километров от красной планеты. Фотографии её поверхности были получены американским «Маринером-4″, запущенным два года спустя и прошедшим 15 июля 1965 г. на расстоянии 10 тыс. километров от поверхности планеты.
Оказалось, что Марс тоже покрыт кратерами. Были уточнены масса планеты и состав её атмосферы. В 1969 г. аппараты «Маринер-6, -7″ с расстояния 3400 км от Марса передали несколько десятков снимков с разрешением до 300 м, а также измерили температуру южной полярной шапки, которая оказалась очень низкой (-125°С).
В мае 1971 г. были запущены «Марс-2, -З» и «Маринер-9″. Аппараты «Марс-2, -З» массой 4,65 т каждый имели орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Мягкую посадку удалось совершить только спускаемому аппарату «Марса-З».
Космические аппараты «Марс-2, -З» вели исследования с орбит искусственных спутников, передавая данные о свойствах атмосферы и поверхности Марса по характеру излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра, а также в диапазоне радиоволн. Была измерена температура северной полярной шапки (ниже -110 °С); определены протяжённость, состав, температура атмосферы, температура поверхности планеты; получены данные о высоте пылевых облаков и слабом магнитном поле, а также цветные изображения Марса.
«Маринер-9″ тоже был переведён на орбиту искусственного спутника Марса с периодом около 12ч. Он передал на Землю 7329 снимков Марса с разрешением до 100 м, а также фотографии его спутников — Фобоса и Деймоса. На снимках марсианской поверхности хорошо видны гигантские потухшие вулканы, множество крупных и мелких каньонов и долин, напоминающих высохшие русла. Марсианские кратеры отличаются от лунных своими выбросами, свидетельствующими о наличии подпо-верхностного льда, а также следами водной эрозии и ветровой активности.
Целая флотилия из четырёх космических аппаратов «Марс-4, -5, -6, -7″, запущенных в 1973 г., достигла окрестностей Марса в начале 1974 г. Из-за неисправности бортовой системы торможения «Марс-4″ прошёл на расстоянии около 2200 км от поверхности планеты, выполнив только её фотографирование. «Марс-5″ проводил дистанционные исследования поверхности и атмосферы с орбиты искусственного спутника. Спускаемый аппарат «Марса-6″ совершил мягкую посадку в южном полушарии. На Землю переданы данные о химическом составе, давлении и температуре атмосферы. «Марс-?» прошёл на расстоянии 1300 км от поверхности, не выполнив своей программы.
Самыми результативными были полёты двух американских «Викингов», запущенных в 1975 г. На борту аппаратов находились телекамеры, инфракрасные спектрометры для регистрации водяных паров в атмосфере и радиометры для получения температурных данных. Посадочный блок «Викинга-1″ совершил мягкую посадку на Равнине Хриса 20 июля 1976 г., а «Викинга-2″ — на Равнине Утопия 3 сентября 1976 г. В местах посадок были проведены уникальные эксперименты с целью обнаружить признаки жизни в марсианском грунте. Специальное устройство захватывало образец грунта и помещало его в один из контейнеров, содержавших запас воды или питательных веществ. Поскольку любые живые организмы меняют среду своего обитания, приборы должны были это зафиксировать. Хотя некоторые изменения среды в плотно закрытом контейнере наблюдались, к таким же результатам могло привести наличие сильного окислителя в грунте. Вот почему учёные не смогли уверенно отнести эти изменения за счёт деятельности бактерий.
С орбитальных станций было выполнено детальное фотографирование поверхности Марса и его спутников. На основе полученных данных составлены подробные карты поверхности планеты, геологические, тепловые и другие специальные карты.
В задачу советских станций «Фобос- 1, -2″, запущенных после 13-летнего перерыва, входило исследование Марса и его спутника Фобоса. В результате неверной команды с Земли «Фобос-1″ потерял ориентацию, и связь с ним не удалось восстановить.
«Фобос-2″ вышел на орбиту искусственного спутника Марса в январе 1989 г. Дистанционными методами получены данные об изменении температуры на поверхности Марса и новые сведения о свойствах пород, слагающих Фобос. Получено 38 изображений с разрешением до 40 м, измерена температура его поверхности, составляющая в наиболее горячих точках 30 «С. К сожалению, осуществить основную программу по исследованию Фобоса не удалось. Связь с аппаратом была потеряна 27 марта 1989 г.
На этом не закончилась серия неудач. Американский космический аппарат «Марс-Обсервер», запущенный в 1992 г., также не выполнил своей задачи. Связь с ним была потеряна 21 августа 1993 г. Не удалось вывести на траекторию полёта к Марсу и российскую станцию «Марс-96″. В июле 1997 г. «Марс-Пасфайндер» доставил на планету первый автоматический марсоход, который успешно исследовал химический состав поверхности и метеорологические условия.
В 1998 г. Япония планирует запуск к Марсу орбитального аппарата «Планета-Б». На 2003 г. Европейским космическим агентством совместно с США и Россией запланировано создание сети специальных станций на Марсе. Разрабатываются программы полёта на Марс астронавтов. Такая экспедиция займёт более двух лет, поскольку, чтобы вернуться, им придётся ждать удобного взаимного расположения Земли и Марса.

ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА

Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятилетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 г. с Земли стартовал американский космический аппарат «Пионер-10″. Через 6 месяцев полёта аппарат успешно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей «царя планет», пройдя на расстоянии 130 300 км от него в декабре 1973 г.
С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс. километров. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет 133 К. Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио.
Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией (в 10 тыс. раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полёта аппарата. «Пионер-10″ начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. «Пионер-10″ вышел за границы Солнечной системы.
Трасса «Пионера-11″, пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошёл между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям «Пионера-II», светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее.
Притяжение Юпитера развернуло «Пионер-11″ почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты.
Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну. Без использования гравитационных полей промежуточных планет полёт к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну — 20 лет вместо 12. В 1977 г. в длительное путешествие отправились аппараты «Вояджер -1, -2″, причём «Вояджер-2″ был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по «медленной» траектории, а «Вояджер-1″ — 5 сентября 1977 г. по «быстрой».
«Вояджер-1″ совершил пролёт около Юпитера в марте 1979 г., а «Вояджер-2″ прошёл мимо гиганта на четыре месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Атмосферные массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых потоков захватывали друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков оказалась равной 11 км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 ч. «Вояджер-1″ впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс. километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь вулканов. «Вояджер-2″ сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников — Европы, Ганимеда и Каллисто — показали, что их поверхности резко отличаются друг от друга.
Американский космический аппарат «Галилео», доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования «Атлантис», представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, который должен был проникнуть в атмосферу планеты. Траектория «Галилео» была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошёл в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны.
В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия — Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 г. снова в поясе астероидов, он сфотографировал ещё одну малую планету, Иду.
Спустя два года «Галилео» достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли от него отделился спускаемый зонд и в течение пяти месяцев совершал самостоятельный полёт к границам атмосферы Юпитера со скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления её верхних слоев в течение двух минут скорость снизилась до нескольких сот метров в секунду. При этом перегрузки превосходили земную силу тяжести в 230 раз. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км и функционировал в течение 57 мин. Данные об атмосфере ретранслировались через основной блок «Галилео».

ИССЛЕДОВАНИЯ САТУРНА

Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был «Пионер-11″, который 1 сентября 1979 г. прошёл на расстоянии 21 400 км от облачного слоя планеты. Магнитное поле Сатурна оказалось сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Была уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. По данным измерений инфракрасного излучения учёные определили температуру видимой поверхности Сатурна. Она оказалась равной 100 К, и этот факт свидетельствовал о том, что планета излучает приблизительно в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагалось наличие полярных сияний.
Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, но, к сожалению, разрешение было очень низким. Необычно выглядели фотографии колец. К аппарату была обращена не освещённая Солнцем сторона колец, поэтому приборы фиксировали свет, не отражённый от колец, а прошедший сквозь них.
«Пионер- II» покинул Солнечную систему, но слабые сигналы с него ещё улавливаются земными антеннами.
Более качественные изображения были получены во время пролёта двух «Вояджеров», которые под действием притяжения Юпитера изменили свои траектории и направились к Сатурну. На снимках облачного покрова планеты видны завихря-ющиеся полосы, вихри, ореолы и пятна разных цветов — от жёлтого до коричневого, напоминающие образования на Юпитере. Обнаружено и красное пятно поперечником около 1250 км, а также быстро исчезающие тёмные овальные образования. «Вояджер-1″ впервые показал, что система колец Сатурна состоит из тысяч отдельных узких колечек, обнаружил шесть новых спутников и, пройдя на расстоянии 4030 км от Титана, установил, что основным компонентом его атмосферы является азот, а не метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные и о некоторых других спутниках Сатурна: Тефии, Мимасе, Дионе, Рее и Энцела-де. «Вояджер-1″ выполнил основные задачи и отправился за пределы Солнечной системы.
На самое близкое расстояние к Сатурну подошёл «Вояджер-2″. В системе его колец оказалось ещё больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефия «Вояджер-2″ обнаружил крупнейший кратер во всей системе
Сатурна диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полёта «Вояджера-2″ была изменена таким образом, чтобы он в январе 1986 г. прошёл около Урана.
Новые исследования Сатурна, его колец и спутников запланированы в проекте, названном «Кассини». Запуск аппарата осуществлён в октябре 1997 г. По сложной траектории аппарат достигнет окрестностей Сатурна в июне 2004 г. и будет проводить исследования в течение четырёх лет. Самым интересным в проекте является спуск специального зонда в атмосферу Титана.

ИССЛЕДОВАНИЯ УРАНА

В окрестностях Урана побывал только один космический аппарат «Вояджер-2″, пролетевший на расстоянии 81 200 км от внешнего покрова облаков. Траектория аппарата была почти перпендикулярна плоскости, в которой находятся спутники, поэтому с близкого расстояния удалось сфотографировать только Миранду, самый маленький из известных до этого полёта спутников. Напряжённость магнитного поля Урана оказалась больше, чем у Сатурна, а интенсивность поясов радиации такая же, как у поясов Земли. В ультрафиолетовой области спектра зарегистрировано свечение атмосферы Урана, простирающееся на 50 тыс. километров от планеты.
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине её зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее: всего 15%. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора.
Девять колец Урана были известны ещё по наземным наблюдениям покрытий звёзд планетой. «Вояджер-2″ обнаружил десятое кольцо шириной 3 км и несколько неполных колец тёмного цвета. Частицы, слагающие кольца, имеют в поперечнике около 1 м.
Получены изображения пяти ранее известных спутников и десяти новых, небольших по размерам. На Обероне обнаружено несколько крупных кратеров и гора высотой около 6000 м, на Титании — многочисленные кратеры и долины. Поверхность Умбриэля очень гладкая, на ней видны кратеры и светлое пятно. Сильно кратериро-ванная поверхность Ариэля со следами различных геологических процессов напоминает спутник Сатурна Энцелад. Наиболее сложной оказалась поверхность Миранды, испещрённая бороздами, хребтами и разломами глубиной несколько километров. Такая активная тектоническая деятельность оказалась неожиданной на спутнике, диаметр которого меньше 500км.
Под действием поля тяготения Урана траектория «Вояджера-2″ снова изменилась, и он направился к Нептуну.

ИССЛЕДОВАНИЯ НЕПТУНА

К моменту встречи с Нептуном 25 августа 1989 г. «Вояджер-2″ преодолел расстояние 4,5 млрд километров. Несмотря на долгий путь, занявший 12 лет, и многочисленные коррекции траектории при перелёте от Юпитера к Сатурну и Урану, «Вояджер» оказался на минимальном расстоянии от Нептуна (менее 5 тыс. километров) в точно рассчитанное на Земле время.
На цветных снимках, синтезированных на основе слабых сигналов с «Вояджера», видимая поверхность Нептуна представляет собой плотный облачный слой голубого цвета с полосами и белыми и тёмными пятнами. Сильный вихревой шторм размером с нашу планету вращается против часовой стрелки. У Нептуна обнаружено магнитное поле, ось магнитных полюсов отклонена на 50° от оси вращения планеты. «Вояджер-2″ выявил у Нептуна также пять слабых колец.
По наземным исследованиям были известны лишь два спутника: Тритон и Нереида, обращающиеся вокруг Нептуна в обратном направлении. «Вояджер» открыл ещё шесть спутников размерами от 200 до 50 км, вращающихся в том же направлении, что и Нептун. У Тритона и Нереиды в ультрафиолетовом диапазоне обнаружены явления, напоминающие земные полярные сияния.
Тритон имеет очень тонкую газовую оболочку, верхний слой которой состоит из азота. В нижних слоях обнаружены метан и твёрдые частицы азотных образований. Наряду с кратерами на его поверхности открыты действующие вулканы, каньоны и горы.
«Вояджер-2″ продолжает исследование космического пространства за пределами Солнечной системы. Учёные надеются получать сведения с этого космического аппарата до 2013 г.