«Пионер-Венера-1» стал первым космическим аппаратом, выполнившим радиолокационную съемку поверхности Венеры сквозь толстый слой облаков.
«Пионер-Венера-1» мог осуществлять следующие научные эксперименты:
- картографирование поверхности планеты с помощью радара;
- измерение вертикального распределения облаков с помощью фотополяриметра;
- измерения с помощью инфракрасного радиометра и ультрафиолетового спектрометра;
- определение состава верхнего слоя атмосферы с помощью масс-спектрометра нейтральных частиц;
- эксперименты по измерению различных параметров солнечного ветра;
- измерение магнитного поля планеты с помощью магнитометра;
- эксперименты по измерению различных характеристик ионосферы (с помощью масс-спектрометра ионов и датчика электрического поля);
- два эксперимента по измерению гравитационного поля Венеры с использованием радиосигнала;
- измерение характеристик атмосферы при прохождении через неё радиосигнала;
- регистрация гамма-всплесков;
- эксперимент по изучению верхних слоёв атмосферы, которые аппарат «задевал» в нижней точке орбиты.
Радиолокационная съёмка Венеры Пионером
Антенна высотомера вращалась в пространстве вместе с космическим аппаратом, и измерения высоты проводились один раз за 12 с, когда она оказывалась направленной к поверхности планеты.
Невысокая частота измерений определила детальность приведенной карты: на ней хорошо видны детали континентального масштаба. Более
мелкие детали - горные хребты, кратеры - оказались неразличимы, как неразличимы эти детали и на Луне при наблюдении с Земли невооруженным глазом.
«Пионер-Венера-2»
Сброс спускаемых аппаратов c «Пионер Венера 2» для анализа атмосферы Венеры.
Первая радиолокационная съёмка поверхности Венеры была осуществлена аппаратом США
«Пионер-Венера-1», («Pioneer Venus 1»)запущенным 5 мая 1978 года и вышедшим на орбиту вокруг Венеры 4 декабря того же года.
Аппарат весом 553 кг имел цилиндрический корпус диаметром 2,5 м и высотой 1,2 м (4 фута). В процессе обращения на орбите вокруг Венеры он стабилизировался в
пространстве за счёт вращения со скоростью 5 оборотов в минуту. По окружности цилиндра корпуса были установлены 14580 фотоэлементов, обеспечивавшие питание
бортовой электрической системе мощностью в 312 Вт. Твердотопливный тормозной двигатель обеспечил выход на орбиту вокруг Венеры с периодом обращения 24 часа,
апогеем 150 км и перигеем 67 км.
Радиолокационная карта Венеры, полученная Пионером (изображена экваториальная область шириной 30 км).
Картографический радиолокатор позволил создать карту большей части поверхности Венеры в полосе от 73 градусов северной широты до 63 градусов
южной широты с разрешением около 150 км. Было сделано более 127000 замеров высот поверхности планеты. В результате была получена удивительная картина в целом
гладкой поверхности, на которой выделялись два больших континента, названных Земля Иштар и Земля Афродиты, площадью соответствующих Австралии и Африке, а
также вулкан в Горах Максвелла, возможно, действующий, имеющий в высоту 10,8 км.
Топографическая карта Венеры, построенная по данным радио-высотомера орбитального аппарата «Пионер-Венера»
(Г.Мазурский и др., 1980г). Горизонтали следуют с шагом 1 км относительно уровня средней сферы радиуса 6051 км.
Космический аппарат вращался вокруг своей оси, делая один оборот за 12 секунд. Антенна высотомера также вращалась в пространстве, и измерения
высоты проводились один раз за 12 секунд, когда она оказывалась направленной к поверхности планеты. За это время аппарат, имевший скорость около 10 км/с,
пролетал 120 км. С такой частотой шли измерения по трассе при каждом прохождении аппарата у поверхности планеты. Обращаясь вокруг планеты с периодом в 24 часа,
аппарат проходил у её поверхности каждые земные сутки. За это время планета поворачивалась на некоторый угол, и новая трасса измерений на поверхности
планеты смещалась относительно предыдущей. У экватора трассы измерений шли через 150—160 км, сближаясь к полюсам.
Конструкция орбитального аппарата «Пионер Венера 1».
«Пионер-Венера-2»
Тем временем к Венере прибыл «Пионер-Венера-2»
(«Pioneer Venus 2»),запущенный 08.08.1978
вслед за первым аппаратом, который выполнил четыре анализа атмосферы: 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-зонда на дневную и ночную стороны, а также в район северного полюса планеты. Аппараты
передавали информацию о составе атмосферы в процессе падения.
До подлёта к планете на расстоянии около 12 млн. км (за 24 сут.), от станции отделился большой спускаемый аппарат, а ещё через 5 суток с
интервалами в несколько минут отделились малые аппараты. Вход спускаемых аппаратов в атмосферу планеты происходил со скоростью, несколько большей 11
км/с. При этом торможение было аэродинамическим. Участок входа и интенсивного торможения продолжался около 30 с, затем экран из теплозащитного материала
сбрасывался у большого спускаемого аппарата и в течение 17 мин он опускался на парашюте (малые спускаемые аппараты парашютов не имели). По прошествии этого
времени, парашют сбрасывался, чтобы ускорить прохождение атмосферы вплоть до её поверхности. Связь с большим спускаемым аппаратом продолжалась 1 ч 19 мин
до момента удара о поверхность планеты. Малые спускаемые аппараты после сброса теплозащитных экранов также вели радиопередачи до удара о поверхность Венеры.
Один из трех малых аппаратов после удара о поверхность (на дневной стороне планеты) ещё в течение 68 мин продолжал посылать радиосигналы, хотя и не был
специально подготовлен для этого. Его сохранность можно объяснить большой плотностью атмосферы Венеры, способной снизить скорость падения, а,
следовательно, и величину перегрузки при ударе о поверхность. Сама станция «Пионер-Венера-2» сгорела в атмосфере планеты.
Анализы дали ошеломляющий результат. Оказалось, что верхний слой венерианской атмосферы практически полностью состоит из серной кислоты.
Важными открытиями стали обнаружение ниже облачных слоёв водяных паров и высокая (по сравнению с ожидаемой) концентрация молекулярного кислорода. Это говорило в
пользу большого количества воды в геологическом прошлом планеты.
В облачном покрове Венеры, по данным аппаратов, были обнаружены как минимум три хорошо различимых слоя. Верхний слой (высота 65-70
км), содержит капли концентрированной серной кислоты. Средний слой кроме серной кислоты содержит большое число жидких и твёрдых частиц серы. Нижний слой (высота
около 50 км) содержит более крупные частицы серы. Было определено, что на уровне ниже 30 км атмосфера относительно прозрачна. Измерения температур на разных
высотах подтвердили гипотезу о парниковом эффекте. Верхняя атмосфера Венеры оказалась холоднее, чем предполагали ранее: на высоте 100 км зафиксирована
температура минус 93°C, на верхней границе облаков — минус 40-60°С. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли, по медленному оседанию которой, был
сделан вывод об очень малой скорости ветра непосредственно у поверхности планеты.
