Magellan

Magellan — это серия автоматических межпланетных станций (АМС), разработанных и запущенных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США для изучения Венеры. Наиболее известным аппаратом данной серии является «Магеллан» (Magellan), который в 1990—1994 годах провёл первое глобальное радиолокационное картографирование поверхности Венеры, позволив получить детальные изображения рельефа планеты, скрытого под плотной облачной атмосферой.

История создания и предпосылки

В середине 1970-х годов, после успешных полётов советских АМС серии «Венера» и американских «Маринер», стало очевидно, что оптические методы наблюдения Венеры малоэффективны из-за её плотной облачности. Для изучения поверхности требовалась радиолокационная съёмка. В 1978 году NASA запустило орбитальный аппарат «Пионер-Венера-1», который провёл первые радарные измерения, но их разрешение было низким.

В 1980-х годах NASA разработало проект «Венерианский орбитальный радар» (VOR), но из-за сокращения бюджета программа была пересмотрена. В 1983 году было предложено использовать для миссии на Венеру адаптированную конструкцию спутника связи, что позволило снизить затраты. Проект получил название «Магеллан» в честь португальского мореплавателя Фернана Магеллана, совершившего первое кругосветное плавание.

Разработка аппарата велась в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA при участии компаний Martin Marietta (ныне Lockheed Martin) и Hughes Aircraft. Стоимость проекта составила около 551 миллиона долларов США (в ценах 1989 года).

Запуск и перелёт к Венере

АМС «Магеллан» была запущена 4 мая 1989 года с мыса Канаверал (штат Флорида) с помощью космического челнока «Атлантис» (миссия STS-30). Это был первый случай, когда межпланетная станция выводилась на орбиту с борта шаттла. Для придания аппарату необходимой скорости использовался разгонный блок «Инжерсолл» (Inertial Upper Stage, IUS).

Перелёт к Венере длился 15 месяцев. «Магеллан» совершил полтора витка вокруг Солнца, после чего 10 августа 1990 года вышел на полярную орбиту вокруг Венеры. Перицентр орбиты находился на высоте около 295 км, апоцентр — около 8500 км.

Конструкция и научные инструменты

Аппарат был построен на базе платформы спутников связи серии HS-376 (производства Hughes Aircraft). Его масса составляла около 3450 кг (из них 2400 кг — топливо). Основные элементы конструкции:

• Корпус — цилиндрическая конструкция диаметром 2,1 м и высотой 4,6 м, покрытая солнечными батареями.
• Антенна — параболическая антенна диаметром 3,7 м, использовавшаяся как для радиолокационной съёмки, так и для связи с Землёй.
• Двигательная установка — твердотопливный ракетный двигатель для коррекции орбиты и торможения при выходе на орбиту Венеры.
• Система ориентации — гироскопы и датчики Солнца и звёзд.

Научная аппаратура включала:

• Радар с синтезированной апертурой (SAR) — основной инструмент, работавший в S-диапазоне (длина волны 12,6 см). Обеспечивал разрешение до 120 м на пиксель.
• Радиовысотомер — для измерения высоты поверхности.
• Радиометр — для измерения теплового излучения поверхности.

Научные результаты

Картографирование поверхности

За время работы «Магеллан» выполнил три цикла радиолокационной съёмки (с 1990 по 1992 год), охвативших 98 % поверхности Венеры. Было получено более 4200 изображений, на которых видны детали рельефа размером до 120 м. Это позволило создать первую глобальную карту Венеры с беспрецедентной детализацией.

Открытия в геологии

Анализ данных «Магеллана» привёл к ряду важных выводов:

• Вулканизм — на Венере обнаружено более 1000 вулканических структур, в том числе гигантские щитовые вулканы (например, гора Маат высотой около 8 км). Установлено, что вулканическая активность на планете была широко распространена в прошлом, а возможно, продолжается и в настоящее время.
• Тектоника плит — вопреки ожиданиям, на Венере не обнаружено признаков современной тектоники плит, подобной земной. Вместо этого преобладают процессы вулканизма и деформации коры.
• Ударные кратеры — выявлено около 900 ударных кратеров, что свидетельствует о молодой поверхности (средний возраст — около 500 миллионов лет). Отсутствие мелких кратеров объясняется плотной атмосферой, которая разрушает небольшие метеориты.
• Рельеф — обнаружены обширные равнины, горные хребты (например, горы Максвелла), а также уникальные структуры — «венцы» (короноподобные образования, связанные с подъёмом магмы).

Гравитационное поле

В ходе миссии «Магеллан» также измерял гравитационное поле Венеры, что позволило составить карту распределения массы в её коре и мантии. Эти данные подтвердили, что Венера является геологически активной планетой.

Завершение миссии

После завершения картографирования «Магеллан» использовался для экспериментов по аэродинамическому торможению. В 1993 году аппарат был переведён на более низкую орбиту, чтобы измерить гравитационное поле с большей точностью. 12 октября 1994 года, после выполнения всех задач, станция была намеренно сведена с орбиты и сгорела в атмосфере Венеры. Часть её фрагментов, вероятно, достигла поверхности.

Наследие и значение

Миссия «Магеллан» стала одной из самых успешных в истории изучения Венеры. Её данные используются до сих пор, в том числе для планирования будущих миссий (например, российско-американской программы «Венера-Д»). Карты, созданные по результатам радиолокационной съёмки, остаются наиболее детальными для Венеры на начало 2020-х годов.

«Магеллан» также продемонстрировал эффективность использования адаптированных коммерческих спутниковых платформ для научных миссий, что впоследствии было применено в проектах Mars Global Surveyor и Mars Odyssey.

Интересные факты

• «Магеллан» стал первым межпланетным аппаратом, запущенным с борта космического челнока.
• Для передачи данных на Землю использовалась 70-метровая антенна в Голдстоуне (Калифорния) и другие станции Сети дальней космической связи NASA.
• Из-за высокой температуры на Венере (около 460 °C) аппарат не был рассчитан на посадку; все исследования проводились с орбиты.
• В 1991 году, во время второго цикла съёмки, «Магеллан» обнаружил на Венере структуру, названную «Корона Евы» — одну из крупнейших корон на планете (диаметр около 2000 км).

Источники

• NASA. Magellan Mission to Venus. — Jet Propulsion Laboratory, 1994.
• Saunders R. S., et al. Magellan: The Radar Mapping of Venus. — Journal of Geophysical Research, 1992.
• Greeley R. Planetary Landscapes. — Springer, 1994.
• Phillips R. J., et al. The Geology of Venus: A Review of Magellan Results. — Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1995.