Сначала краткий тезис.
Неудачно запущенная к Венере советская станция, после полувека скитаний в космосе, в ближайшие годы упадет на Землю.
Кто заинтересовался, прошу под кат.
27 марта 1972 года в космос отправилась станция «Венера-8». Сначала она была выведена на низкую опорную орбиту, высотой около 200 км, после чего, включился разгонный блок «Л» и станция отправилась к Венере.На тот момент, в классе венерианских станций, это была самая совершенная наша станция.
Через 4 дня, 31 марта была предпринята попытка запуска ее «близнеца». Сначала все хорошо, носитель вывел станцию на опорную орбиту, а разгонный блок запустился в расчетное время.
Скоро стало понятно, что это выведения стало нештатным. Разгонный блок выключился раньше, чем нужно. Станция вместе с разгонным блоком осталась на вытянутой орбите спутника Земли.
После этого станция получила номер «Космос-482» и про станцию быстро забыли. Тем более на межпланетной траектории летела ее более успешная «сестра». «Венера-8» действительно стала всемирно известной. Так как именно она после посадки на поверхность Венеры впервые в мире, передала научную информацию о ее поверхности.
Хотя «Космос-482» напомнил о себе уже в начале апреля 1972 года. Фермеры из небольшого города Ашбертон в Новой Зеландии увидели на небе несколько метеоров. Добравшись до места их падения, они нашли 4 раскаленных полых шара диаметром 38 см и массой по 13,6 кг.
Здесь можно прочитать воспоминания тех, кто их нашел.
«Мы думали, что это шутка на первое апреля. Потом приехала полиция и забрала шар. Там отнеслись к нему с большой осторожностью, так как боялись, что он радиоактивен. Они отвезли его в тюрьму в Ашбертоне и заперли там на ночь».
Полиция передала шары на исследование. Из-за используемых марок титана и его высокотехнологичной сварки определили, что шары советские. Но так как Советский Союз не заявил на них права, шары вернули фермерам, что их нашли. Сейчас один из тех шаров можно увидеть в музее авиации Ашбертона.
Здесь нужно отметить, что эти шары не имели отношения к самой станции. Это были детали блока обеспечения запуска разгонного блока. Они располагаются на ферме, что сбрасывается сразу после старта с орбиты Земли. На данной схеме ее видно под номером 7. Видны и искомые шары. Их действительно делали из титана.
Сама станция вместе с разгонным блоком осталась на орбите с параметрами 220х9800 км. По какой-то причине разгонный блок отработал приблизительно 100 секунд, из трех минут. Может была авария, может просто заложили в таймер неверное значение. Точно не понять. Тогда для увеличения полезной нагрузки сняли телеметрию с разгонного блока. Это был последний случай потери АМС в СССР из-за разгонного блока. Следующей такой станцией стал российский «Марс-96».
Причем нужно отметить, что было изначально понятно, что станция вернется на Землю. Но это, относительно даты старта, произойдет через десятки лет.
Еще когда я писал «Венеру», я помнил об этой истории, но времени на точный анализ не было. В результате я вернулся к станции только недавно, когда подготавливал материал для переиздания своей книги. Мне стало интересно, сколько нам осталось ждать до возвращения станции к Земле. И оказалось, что не так и много.
Это действительно интересно. Дело в том, что на данной станции, очень прочный спускаемый аппарат. Один из самых прочных в истории, отправленных в космос. Он способен выдержать атмосферное давление в 100 атм, рассчитан на вход в атмосферу планеты со второй космической скоростью, с пиковыми перегрузками до 300g.
При входе станции в атмосферу Земли будут куда более мягкие условия. В результате, аппарат до поверхности Земли гарантированно долетит. Более того, даже если он утонет, то будет способен выдержать давление воды на глубине в километр.
Для анализа были проанализированы, так называемые двухстрочные элементы (two-line element set, TLE), что выдает командование воздушно-космической обороны США (NORAD) для объектов летающих возле нашей планеты. Архивные материалы хранятся на специальных ресурсах, вроде space-track.org. Зайдя и скачав там TLEшки, можно получить из них данные о апогее и перигее.
Скажем, как менялся перигей станции, с момента старта и до текущего года.
Пики явно связаны погрешностями при определении орбиты. Также ясно, что где-то в начале нашего века NORAD явно обновил свое оборудование, повысив точность. Если в начале 70х погрешность определения орбиты была порядка 10 км, то сейчас уже менее километра.
Но, перигей хоть и снижался, но достаточно медленно. В последние годы его можно оценить в 1 км в год. Снижение апогея более заметно
За прошедшие 48 лет, станция потеряла около 7400 км, снизив апогей с 9800 км до 2400.
На графике падения станции хорошо видны волны. Они будут еще более заметны, если построить зависимость не высоты апогея, а сколько станция теряла каждый год
Здравствуй, 11 летний цикл Солнечной активности!
Повышение и понижение активности Солнца заметно влияют на атмосферу, а значит и на время жизни станции. При максимуме солнечной активности атмосфера, грубо говоря «разбухает», станция пролетает через более плотные ее слои и быстрее тормозиться. При минимуме солнечной активности, соответственно, наоборот.
Так когда станция вернется на Землю? Если усреднить данные с учетом солнечной активности, то график выше выглядит близким к прямой линии. За 10 лет станция теряла приблизительно 1500 км в апогее. Но очень скоро это изменится.
При приближении к Земли у станции уменьшается период обращения, она все чаще и чаще входит в атмосферу при прохождении перигея, что вызывает более быстрое падение апогея.
Лучше всего это показать на примере какой-нибудь другого спутника. Например, «Спутника-3» запущенного 5 мая 1958 года. Первоначально вторая ступень «семерки» вывела его на орбиту 220х1840 км. Начальной апогей был всего на 600 км ниже текущей орбиты «Космоса-482». Но на этой орбите он продержался менее двух лет. Войдя в атмосферу в апреле 1960 года.
К сожалению, TLEшек на ранние орбиты «Спутника-3» в базе нет. Просто потому, что даже официальная дата создания NORADа (12 мая 1958) позже его запуска. А развернули систему в штатное положение еще позже. Постоянная публикация параметров его орбиты начинается только с июля 1959 года. Но этого более чем достаточно. Вот, график апогея
Цифры снизу означают год и месяц.
Теперь скорость потери апогея
Видно, как растет скорость падения. С 4 км/мес в августе 1959, до 200 км/мес в апреле 1960 года. Для примера, параметры орбиты «Спутника-3» в последние месяцы были 181х541 км 28 февраля и 165х365 км — 30 марта 1960 года. 6 апреля 1960 года «Спутник-3» уже вошел в плотные слои атмосферы и сгорел.
К сожалению, эти данные можно использовать только для предварительной оценки. «Спутник-3» имел другую форму по сравнению с «Космос-482» и другую массу. Это очень важно. Например, вторая ступень 8К71, что вывела «Спутник-3» на орбиту, сгорела в атмосфере уже 4 декабря 1958 года. Она была хоть и тяжелее его, но и куда больше и быстрее тормозилась атмосферой.
Аналогичная история с нашей венерианской станцией. Почти за полвека полета, жидкий кислород и керосин скорей всего уже испарились со станции, то общая масса связки сейчас около 2 тонн, что сравнимо с массой «Спутника-3» в 1327 кг. Но ее габариты заметно больше и она должна быстрее тормозиться. Также сейчас у нее перигей уже немного меньше, чем у «Спутника-3», а дальше он будет еще снижаться. Это опять увеличивает торможение. С другой стороны, «Спутник-3» упал на максимуме солнечной активности, а сейчас минимум.
Другими словами, точную дату определить очень сложно. Но можно попробовать вычислить диапазон. У меня получился такой график.
По моему мнению, станция вернется к нам в ближайшие 4-7 лет.
После этого будет очень интересно найти её спускаемый аппарат. Кроме явного исторически-археологического есть еще и научный интерес. На Землю еще не возвращался аппарат после полувекового нахождения в космосе. И очень интересно посмотреть, как повлиял такой длительный полет на материалы находящиеся в спускаемом аппарате.
Это настолько интересно, что я даже подумал, что полезно будет запустить к ней «Федерацию», если она уже начнет летные испытания, когда станция подлетит поближе к Земле. Космонавты могли бы, например, демонтировать с нее солнечную батарею, часть экранно-вакуумной теплоизоляции. А на станцию поставить небольшой тормозной двигатель, чтобы гарантировано посадить ее где-нибудь в Казахстане.
Без этого можно сказать только то, что она сядет между 52 градусами северной и 52 градусами южной широты.
Впрочем, даже запуск к ней спутника-инспектора было бы интересным. Благо наше МО подобный испытывает в последние годы. Наклонение у станции стандартное, и проблем с запуском быть не должно.
В любом случае, до посадки советской станции еще несколько лет. Поживем, увидим!