Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Проанализировав конструкцию аппарата, ученые поняли, что вероятность его потери при столкновении с космической частицей меньше, чем они сперва думали. Помимо этого, они разработали иную, более безопасную траекторию следования станции и при необходимости могли бы выполнить пролет, развернув параболическую антенну для связи с Землей вперед – тогда антенна сыграла бы роль щита.

– Мы вывели значение вероятности гибели аппарата и провала проекта из-за столкновения с частицей не более одной десятой доли процента, – говорит Уивер, – поэтому успокоились, но все равно пришли к необходимости соблюдать определенную осторожность. Мы продолжали вести поиски, и к моменту, когда мы наконец достигли Плутона, покрытие его системы наблюдениями при помощи LORRI в сто раз превышало глубину детализации, которую можно было бы получить при помощи «Хаббла», и все равно мы ничего не нашли.

Другой трудностью была навигация аппарата, поскольку ученые заранее лишь приблизительно знали, где окажется Плутон к моменту прибытия к нему New Horizons. Плутону требуется 248 лет, чтобы завершить один оборот по орбите вокруг Солнца, и, так как планету открыли в 1930 году, астрономы проследили лишь малую часть его орбитального пути.

– С такой трудностью сталкивается далеко не каждый межпланетный проект, – поясняет Майкл Бакли, специалист по связям с общественностью проекта New Horizons. – Обычно вы точно знаете, где именно находится ваша цель. Нам было необходимо добиться точности во времени и пространстве конкретно заданной цели в воображаемом пространстве представленного прямоугольником в космосе размерами 100 на 150 км. А еще нам требовалось учитывать эффект запаздывания сигналов, поскольку даже радиоволне, которая движется со скоростью света, требовалось 4,5 часа, чтобы преодолеть расстояние от New Horizons до Земли.

Инженерам-навигаторам станции постоянно приходилось уточнять собственные расчеты во время полета, вплоть до последних дней перед окончательным сближением с Плутоном. Они должны были все сделать правильно, иначе межпланетный аппарат мог не найти свою цель.

Пока команда ученых и управленцев проекта была занята всей этой работой, сама автоматическая межпланетная станция примерно две трети полетного времени проводила «во сне», в состоянии консервации систем. Это позволяло снизить риск износа деталей аппарата и уменьшало риск аварий систем во время критически важной части полета – пролета Плутона. New Horizons «будили» как минимум раз в год для проверки состояния бортовых систем и калибровки научных приборов.

Элис Боумен занимает должность РП в ЦУП. Если переводить с языка сокращений, принятых в NASA и других космических агентствах, это означает, что она руководитель полета в Центре управления полетом АМС New Horizons, который расположен в лаборатории прикладной физики.

Когда она устроила мне экскурсию по зданию № 13 лаборатории, в ЦУПе стояла тишина, нарушаемая только гулом компьютерных вентиляторов, а помещение освещалось лишь отсветом экранных панелей. Совсем не так здесь было, говорит Боумен, 14 июля 2015 года, в день пролета Плутона, когда ЦУП и соседняя комната «лопались по швам от всевозможных ученых, журналистов с камерами и высших чинов NASA».

Но тишина, стоящая в помещении Центра управления сейчас, наглядно демонстрирует одну из причин, по которой NASA утвердило этот проект.

– Мы сумели урезать расходы до величины, которая умещалась в обозначенный ими бюджет, – говорит Элис. – Поэтому тут сейчас никого и нет.

Руководитель полета New Horizons Элис Боумен во время пресс-конференции после того, как станция миновала точку наибольшего сближения с Плутоном. Источник: NASA / Билл Инголлс

В качестве меры дополнительной экономии средств было решено совместить Центр управления проектов New Horizons и Messenger – полет этой станции окончился в апреле 2015 года после того, как она проработала четыре года на орбите вокруг Меркурия.

– Когда специалисты из команды Messenger жаловались, что у них задержка в обмене сигналами с аппаратом составляет двадцать минут, мы глядели на них и спрашивали: «Да что вы говорите?!» – улыбается Боумен.

Как я уже писала, к моменту пролета период двустороннего обмена сигналами между New Horizons и Землей занимал 9 часов – 4,5 часа, чтобы сигнал добрался от Земли до станции, и еще 4,5 часа на обратный путь. Поскольку радиоволны перемещаются со скоростью света (300 000 км/с), это показывает, насколько велико расстояние между Плутоном и Землей – почти 4,8 млрд км по прямой. А теперь, по мере того как New Horizons все больше удаляется от нас, задержка в обмене сигналами продолжает расти.

– Работа с космическим аппаратом на таком большом удалении – непростое дело, – заверяет Боумен. – Как я всегда говорю, чтобы работать с учетом всех сдвигов по времени, надо страдать раздвоением личности. Когда ты посылаешь команду в реальном времени с Земли, тебе требуется знать, где аппарат, который ее получит, будет находиться в будущем.

К счастью, New Horizons доставляла сравнительно мало проблем.

Кроме одного случая…

4 июля 2015 года, всего лишь за десять дней до планируемого пролета Плутона, Боумен и ее команда пришли в ЦУП пораньше, чтобы послать New Horizons очень важный набор инструкций. Он назывался « основная программа»и представлял собой последовательность команд, которые должны были выполняться в самый интенсивный период наблюдений в течение десяти суток: семь суток на подлете к Плутону, обширная наблюдательная программа в день наибольшего сближения и два дополнительных дня наблюдений на отлетной ветви траектории, где станция New Horizons должна как бы «оглядываться» на систему Плутона. В основной программе было общим числом 20 799 команд, в том числе 461 эпизод научных наблюдений, мелкие коррекции траектории полета и поисковые съемки для нахождения потенциально опасных объектов по курсу.

– Мы начали загрузку последовательности команд в 4:30 утра, – рассказывает Элис Боумен, – и с учетом времени обмена информацией мы убедились, что команды получены станцией около девяти часов спустя.

И вдруг связь с New Horizons оборвалась.

Как говорит Боумен, ее первая мысль была: что-то случилось с наземной станцией приема сигналов. Связь со всеми межпланетными аппаратами выполняется через Сеть дальней космической связи(Deep Space Network, DSN) – систему очень чувствительных приемно-передающих антенн, установленных в трех точках поверхности Земли: Голдстоун, Калифорния, США; Мадрид, Испания, и Канберра, Австралия. Согласно стратегическому замыслу они расположены с разбивкой приблизительно в 120 градусов по долготе, что позволяет постоянно наблюдать и поддерживать связь с далеким межпланетным аппаратом по мере того, как Земля вращается.