Галина Железняк - Пришельцы среди нас

Работы по проекту «Большой тур» НАСА начало в 1969 году. Уже на 1972 год Конгресс США, как ожидалось, должен был выделить 30 млн долларов для работ по данному проекту. Однако эта сумма утверждена не была.

Любые космические исследования требуют достаточно больших сумм. Это заставляет человечество искать пути объединения для реализации больших программ. При высоком уровне развития разума цивилизация приходит к пониманию идеи единства. Космос объединяет человечество. И если мы не одиноки во Вселенной, то дальнейшее продвижение в области космических исследований наверняка приведет к контакту между цивилизациями.

Но вернемся к проекту «Большой тур». Идея проекта заключалась в последовательном облете каждым из аппаратов нескольких планет. На рубеже 1970—80-х годов все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы. Такое расположение называется парадом планет. Использование гравитационного маневра делало возможным перелет аппарата от Одной планеты к другой за относительно короткое время. Без такого маневра полет, например, к Нептуну продолжался бы на 20 лет дольше, а изменение направления полета потребовало бы немыслимого расхода горючего.

Суть маневра заключается в том, что при движении аппарата в гравитационном поле воздействующее на него притяжение планеты несколько изменяет его траекторию. Необходимая для этого энергия заимствуется у планеты и, по закону сохранения, добавляется к кинетической энергии аппарата.

Впервые астрономы поняли физику этого явления еще в XIX веке, наблюдая, как сильно изменяются орбиты комет под действием массивного Юпитера. В 1989 году французский ученый Франсуа Тиссеран проанализировал проблему и создал соответствующий математический аппарат, позволяющий рассчитать орбиты кометы до и после возмущения.

В эпоху планетных исследований гравитационный маневр много раз использовался для управления движением аппарата. Так, аппарат «Маринер-10» был выведен на орбиту сближения с Меркурием после гравитационного маневра у Венеры. Прямой вывод аппарата на такую орбиту невозможен.

В будущем гравитационный маневр станет обычным приемом звездной навигации. Показательно, что описал этот маневр в 1939 году писатель-фантаст Лестер дель Рей.

В последнее время этот метод настолько разработан, что его используют даже для разгона аппарата. Самый яркий пример — аппарат «Галилей», который был запущен в США в октябре 1989 года для исследований Юпитера. Однако после запуска аппарат был направлен не к Юпитеру, а к Венере. После маневра в ее поле тяготения в декабре 1990 года он вернулся к Земле для следующего маневра. Но и это еще не все. В октябре 1991 года он сблизился с астероидом Гаспра (названным в честь поселка Гаспра вблизи Симеизской обсерватории в Крыму), а затем… снова вернулся к Земле (декабрь 1992). Лишь после этого аппарат «Галилей» вышел на трассу полета к Юпитеру, которого достиг через 3 года.

В проекте «Большой тур» гравитационный маневр играл определяющую роль, поскольку изменение направления полета аппарата достигалось фактически без затрат топлива. Но для этого требовалось очень точно выбрать расстояние пролета от центра массы: если аппарат пройдет слишком далеко от планеты, излом его траектории окажется слишком малым, а если очень близко — аппарат может даже развернуться на 180°. Таким образом, гравитационный маневр не только изменяет траекторию аппарата, но и дает выигрыш в энергии.

Для реализации «Большого тура» требовалось особое расположение планет, примерно такое, как в 80-е годы, иначе вся миссия растянулась бы непомерно. Предполагалось, что для посещения пяти внешних планет миссия «Большой тур» потребует нескольких аппаратов: два в 1976–1977 годах должны были быть направлены последовательно к Юпитеру, Сатурну и затем к Плутону. Кстати, выбор времени сближения с Плутоном был критичным как никакой другой: орбита Плутона значительно наклонена к эклиптике, а полет с выходом из плоскости эклиптики представляет задачу сложную и дорогостоящую. Два других аппарата в 1979 году намечалось послать к Юпитеру, Урану и Нептуну Рассматривался даже вариант с пятью аппаратами.

Однако бюджетные ограничения вскоре заставили изменить, а затем и существенно урезать проект. Лунная экспедиция «Аполлон» обошлась слишком дорого, и проект «Маринер — Юпитер — Сатурн-77», в дальнейшем переименованный в «Вояджер», оказался намного скромнее «Большого тура». Стоимость проекта составила 250 млн долларов, или 1/3 намечавшейся стоимости «Большого тура». Все расходы по проекту, учитывающие ракеты запуска, весь наземный радиокомплекс и операции сближения, включая сближение с Нептуном, составили 865 млн долларов. Новый вариант уже не предусматривал ни такого количества аппаратов, ни посещения Урана, Нептуна и Плутона.

«Вояджер» представляет собой довольно крупное сооружение. Это высокоавтономный робот, оснащенный собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи и управления, научными приборами для исследования внешних планет. Масса аппарата — 815 кг.

Ограничение задач позволило значительно снизить требования к надежности компонентов и стоимости не только бортового, но и наземного оборудования. В самом деле, для радиосвязи на фантастические расстояния (орбита Нептуна — 4,5 млрд км от Земли) требовалось создать сеть гигантских радиотелескопов, каждый из которых представляет очень дорогое сооружение. Фактически такая сеть была создана, но намного позднее. Уже к моменту сближения «Вояджера-2» с Ураном радиотелескопы с диаметром поворотной антенны 64 м для приема сигналов из дальнего космоса были установлены в США, Испании и Австралии.

Через полтора года после Юпитера, 12 ноября 1980 года, «Вояджер-1» достиг Сатурна. Чтобы сблизиться с его спутником Титаном, имеющим плотную атмосферу и представляющим особый научный интерес, аппарат прошел сравнительно низко над Южным полюсом Сатурна и круто изменил свою траекторию.

Сближение с Титаном произошло, как и намечалось, но это был конец планетной миссии «Вояджера-1». Аппарат стал все выше подниматься над плоскостью эклиптики. На 1990 год он ушел «вверх» уже почти на 3 млрд км. Как известно, планетных тел здесь нет.

«Вояджер-2» достиг Сатурна почти на год позже, 25 августа 1981 года, и провел исследования планеты и ее многочисленных спутников. После гравитационного маневра в плоскости эклиптики он был направлен к Урану. Сближение с Ураном произошло 24 января 1986 года. Снова исследования планет и спутников, снова маневр.

24 августа 1989 года аппарат достиг «последней остановки» — Нептуна. Подобно спутнику Сатурна Титану спутник Нептуна Тритон давно привлекал внимание исследователей. Последний маневр «Вояджера-2» позволил исследовать Тритон.