Сестра-близнец этой АМС «Венера-3» стартовала с Земли на четыре дня позже и тоже не избежала печальной участи. Однако, в отличие «Венеры-2», которая пролетела мимо планеты, ее последовательница сбросила спускаемый аппарат, который врезался в поверхность планеты.
Советские конструкторы мечтали увидеть на Венере жизнь, в связи с чем зонд стерилизовали. Инженеры боялись, что микробы с Земли могут повлиять на биосферу Венеры. К этому времени в СССР уже имелись данные американского зонда «Маринер-2» об отсутствии жизни на Венере, да и новые отечественные радиотелескопы с Земли провели эксперимент с тем же результатом. Так что это скорее была наивная надежда.
В наличие жизни на Венере верили далеко не все, а вот в том, что там есть вода, почти никто не сомневался, причем людям представлялись полноценные моря и океаны. Действительно, если есть облака, то должны быть и дожди. Если есть дожди, то будут и водоемы. На случай падения в океан на спускаемом аппарате инженерами была размещена плавучая антенна, которая крепилась замком, сделанным из обычного сахара. При контакте с водой сахар растворяется, антенна высвобождается и всплывает, передавая на Землю данные. Эту идею «позаимствовали» у морских мин, которые работают на схожем принципе.
Такой сахарный замок установили на «Венеру-4», которая была запущена в следующее пусковое окно в 1967 году. Правда, старт этого аппарата, в отличие от предыдущих, был подготовлен не конструкторским бюро Королёва. Все программы по межпланетным лунным, марсианским и венерианским аппаратам были переданы под руководство Георгия Бабакина в НПО им. С. А. Лавочкина. Зная ошибки предшественников, удалось их не допустить. С первого же раза миссия успешно была запущена: станция добралась до орбиты Венеры, изучила планету с пролетной траектории и выпустила посадочный аппарат. Но всех ученых дальше ждало большое удивление.
Получив первые данные, операторы решили, что и здесь все прошло гладко и зонд транслирует данные с поверхности Венеры. Дело в том, что последнее показание высоты при посадке – 28 км над поверхностью, а затем через промежуток времени, равный примерно времени падения на парашюте с такой высоты, были переданы информация о температуре в +325 °C и давлении 18 земных атмосфер. Эти показания походили на предсказания многих астрономов. Никто даже не задумался, что высотомер еще как минимум дважды должен был зафиксировать и передать расстояние до поверхности планеты. Где именно посадочный аппарат «Венеры-4» встретил свою кончину, сказать трудно.
Также полной неожиданностью стало открытие углекислой атмосферы. Изначально ученые предполагали, что основным газом в атмосфере Венеры будет азот. По крайне мере на Земле именно так. На Венере же азота оказалось меньше 7 %. Кислорода и того меньше – всего 1 %, можно сказать, что его нет. Основным газом, составляющим 92 % от всей атмосферы, является углекислый газ.
Водяных облаков, о которых мечтали фантасты, не было вовсе. С учетом того, что газоанализатор не зафиксировал ничего, можно было надеяться разве что на 0,7 %. Это и более низкое содержание пара прибор бы не смог зафиксировать из-за своей недостаточной точности. Забегая вперед, скажем, что и это слишком много и по современным оценкам в венерианской атмосфере водяного пара менее 0,002 %.
Позже американский аппарат «Маринер-5» провел еще один эксперимент по радиозатмению аппарата Венерой. Он должен был пролить свет на ту неопределенность, которая оставалась после «Маринера-2» и очень необычных данных с «Венеры-4», указывавших, что атмосфера у второй планеты от Солнца гораздо плотнее, чем думали ученые в США и в СССР до этого.
Ученые построили модель атмосферы Венеры по новым совместным данным и получили… ерунду. Однако все сходилось, если представить, что плотность атмосферы Венеры у поверхности в 100 раз больше земной, а «Венера-4» передала показания с 26 км. Тогда становится понятным, почему радиовысотомер советского зонда больше ничего не передал – его просто раздавило огромным давлением. Время передачи, пока аппарат падал с 28 до 26 км, тоже объясняется высокой плотностью воздуха. Зонд практически плавал в плотной атмосфере и из-за этого опускался гораздо медленнее, чем рассчитывали ученые. Высокая температура объяснялась парниковым эффектом, а отсутствие воды и ожидаемых газов – тем, что более тяжелый углекислый газ просто выдавил более легкие азот, кислород и водяной пар.
Правда, это стало понятно, когда две автоматические межпланетные станции «Венера-5» и «Венера-6» были уже собраны. Прочность их корпуса была увеличена в 2,5 раза, но по новым данным этого даже близко не хватило бы, чтобы успешно сесть и не быть раздавленными. За оставшееся до пускового окна время было невозможно изменить конструкцию так, чтобы получить удовлетворительный результат.
Кроме того, прочность была увеличена за счет толщины стенок, но при этом масса превышала грузоподъемность ракеты-носителя. Ученым пришлось убрать еще несколько приборов для снижения массы зонда. Чтобы спускаемый аппарат быстрее погружался в атмосферу и успел до перегрева получить больше информации, ему уменьшили размер парашюта.
На борт взамен предыдущих были поставлены более точные приборы, которые чаще проводили измерения и передавали данные. Особенно это было важно для газоанализатора, который должен был искать воду, так и не найденную «Венерой-4». А сахарный замок, очевидно, был уже не нужен.
Совершенно новым прибором на борту был фотометр – датчик света. Интересно, что при этом зонды должны были садиться на ночной стороне. Это не ошибка. Прибор должен был уловить вспышки света от возможных молний. По вопросу, могут ли быть атмосферные электрические разряды на Венере, велось множество споров. Молнии возникают в водяных грозовых облаках, а если нет пара, то не будет и молнии. С другой стороны, «Венера-4» зарегистрировала радиоволны, которые исходили от планеты. Конечно, самые впечатлительные энтузиасты сразу подумали, что это сигнал от разумных жителей Венеры. К тому же до этого с Земли в сторону планеты радиоастрономы послали сообщение из трех слов «Мир. Ленин. СССР», зашифрованное азбукой Морзе, а зарегистрированные сигналы – это, получается, ответ. Однако в сигналах не было логики, и они были похожи на помехи, которые возникают после ударов молнии.
В итоге миссии «Венера-5» и «Венера-6» прошли успешно, но, по сравнению с прошлой попыткой, углубиться удалось всего на 7 км. Тем не менее новые данные были получены. Например, обнаружили водяные пары, но в крайне незначительном количестве. На «Венере-5» буквально за мгновения до отключения фотометр увидел вспышку, но то, что приняли изначально за молнию, на самом деле, скорее всего, было электрическим разрядом, вызванным разрушением конструкции.
Ученые снова взялись за моделирование атмосферы и решили, что и предыдущие оценки неверны, а температура и давление на поверхности еще выше. Однако инженеры не опустили руки и к следующему этапу полностью переделали спускаемый аппарат для АМС «Венера-7». На этот раз он был прочнее предыдущего почти в 100 раз и выдерживал давление в 180 атмосфер.
Правда, из-за этого аппарат стал гораздо тяжелее. Потребовалось снять почти все научные приборы. Стоит отметить, что, даже сняв все возможное, конструкторам не удалось облегчить «Венеру-7» до необходимой массы. Пришлось улучшать ракету-носитель, чтобы она могла поднять более тяжелый груз. На борту остался только спектрометр для определения химического состава грунта и приборы, которые требовались для технической работы, такие как высотомер, термометр, датчики давления и перегрузки. При этом, когда зонд вошел в атмосферу Венеры, частично отказал коммутатор на его борту. Этот прибор должен был последовательно подключаться к датчикам и передавать их информацию по радио на Землю. Коммутатор смог предавать на Землю только температуру. К тому же оставался вопрос: температура чего измеряется – зонда или атмосферы?
Радиоволна, идущая от «Венеры-7», подвергалась эффекту Доплера. Это эффект увеличения или уменьшения длины волны в зависимости от скорости движения передающего устройства. С его помощью можно понять, на какой высоте находится аппарат, как быстро он снижается, а по скорости снижения можно определить плотность атмосферы и скорость ветра.
