Взлёт 2009 04

По расчетам астрономов, подобный «парад планет» предстоял в 1970-80-х гг, а потому, естественно, у американцев возникла вполне здравая идея «проинспектировать» одну за другой все планеты Солнечной системы, начиная с Марса. Практическая ее реализация была возможна при условии использования так называемого гравитационного маневра – космический аппарат как бы догоняет планету и та «подтягивает» его за счет своей силы тяготения, ускоряя и поворачивая космического разведчика. Благодаря этому можно было существенно сэкономить в массе аппарата, поскольку не надо было бы ставить на него мощную двигательную установку с большим запасом топлива (эффективное использование солнечной энергии на таких больших расстояниях невозможно). К тому же уменьшалось и время полета – путь до Нептуна сокращался с 30 до 12 лет.

Однако, как оказалось, даже у НАСА иногда бывают проблемы с финансированием – на осуществление «Большого тура» у Вашингтона денег не хватило, а потому было решено изучить лишь Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, которые как раз должны были выстроиться в ряд (явление происходит примерно раз в 175 лет). Но этот проект не сразу получил имя, под которым мы его знаем сегодня: вначале НАСА планировало включить обе станции в программу «Маринер», присвоив им названия «Маринер 11» и «Маринер 12». Вскоре, впрочем, программу переименовали в «Маринер Юпитер-Сатурн», а затем – когда поняли, что конструкция новых АМС уже сильно отличается от АМС серии «Маринер», – присвоили проекту и космическим аппаратам новое обозначение, «Вояджер».

Траектория полета АМС «Вояджер 1» была проложена около Юпитера и его ближайшего спутника Ио, а также Сатурна и его спутника Титана (опциональная задача – исследование объектов на границе Солнечной системы, таких как расположенный за орбитой Нептуна пояс Эджворта-Койпера, и выход во внешний космос), а для АМС «Вояджер 2» предусматривалось еще и опциональное расширение миссии – изучение окрестностей Урана и Нептуна. В ходе предварительного этапа специалисты проработали более 10 тыс. различных траекторий полета станций, выбрав наиболее оптимальные. Разработка и постройка двух АМС и соответствующего оборудования, а также оперативные расходы по первому этапу программы – до момента пролета последнего аппарата мимо Нептуна – потребовали, по данным НАСА, около 865 млн долларов и еще 120 млн долларов ушло на обслуживание проекта по состоянию на конец 2007 ф.г.

Первым в полет отправился «Вояджер 2»: 20 августа 1977 г его вывела в космос РН «Титан IIIE – Центавр», стартовавшая с территории космического центра имени Д.Ф. Кеннеди на мысе Канаверал. Через 16 дней, 5 сентября, в путь отправился и второй «путешественник»: такая же ракета-носитель вывела в космос АМС «Вояджер 1», полетевший к цели по более короткой траектории.

В качестве источника электроэнергии на аппаратах используются малогабаритные РТГ массой по 39 кг каждый – на АМС имеется три такие вынесенные на специальной штанге установки, использующие плутоний-238 и генерирующие 470 Вт за счет радиоактивного распада плутониевых гранул. Учитывая же, что каждый рабочий год генераторы теряют 0,78% своей мощности и то, что конвертирующая теплую энергию в электрическую биметаллическая термопара также теряет свою эффективность, мощность батареи стала со временем падать: по данным на 11 августа 2006 г. она снизилась до 290 Вт и 291 Вт соответственно. Впрочем, это даже больше, чем первоначально рассчитывали разработчики. Но все же падение мощности питающих изотопных элементов потребовало от операторов программы составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого стали временами просто отключать – для предоставления другой части достаточной электроэнергии.

5 марта 1979 г. АМС «Вояджер 1» сблизилась с Юпитером, а 12 ноября следующего года – с Сатурном. Второй «Вояджер» достиг Юпитера только 9 июля 1979 г., а Сатурна – 26 августа 1981 г., зато позволил ученым прояснить характер ряда явлений, обнаруженных еще АМС «Пионер 11» и подтвержденных «Вояджером 1». Так, например, благодаря тому, что разрешение при съемке колец «Властелина Колец» удалось повысить с 70 до 10 км, на полученных фотографиях впервые были выявлены тонкие структуры, из которых буквально «сотканы» кольца далекой планеты. На кольце «Ф» снимки показали наличие переплетенных или вытянутых параллельно прядей, а также сгущения и узлы. А в районе орбит двух сатурнианских лун «Вояджер 2» открыл плазменный тороид, температура которого оказалась в 300 раз выше, чем у солнечной короны. Неожиданностью для ученых оказалось и наличие вулканической активности на Ио, спутнике Юпитера.

После визита к Сатурну аппарат был отклонен полем тяготения планеты, благодаря чему смог достичь впоследствии Урана и Нептуна. И уже 30 декабря 1985 г. станция обнаружила неизвестный до того дня спутник Урана, а до момента сближения на минимальное расстояние от этой далекой планеты «Вояджер 2» открыл уже 10 новых спутников, диаметры которых составляли 40-160 км!

В 1989 г. камеры АМС «Вояджер 2», осуществляя съемку поверхности Нептуна, позволили выявить в атмосфере планеты образование, аналогичное по форме Большому красному пятну Юпитера – после детального изучения оно получило название Большое темное пятно. Впоследствии аппаратура «путешественника» помогла обнаружить шесть новых спутников планеты Владыки океана и выявить наличие у нее четырех колец. А 24 августа космический аппарат увидел Тритон – самый крупный спутник планеты. Чуть позже, 9 октября, было объявлено об открытии на Тритоне действующего гейзера. «Вояджер 2» также позволил уточнить диаметр спутников Тритона и Нереиды.

После того, как аппараты отработали основную программу, они приступили ко второй части проекта – изучению приграничного пространства Солнечной системы и внешнего космоса. «Межзвездный» этап программы «Вояджер» официально начался 1 января 1990 г. (основной этап завершился в 1989 г. после пролета «Вояджера 2» около Нептуна), а двумя неделями позже на землю поступили последние фотографии – с первым в истории общим «портретом» Солнечной системы.

Пока все идет нормально: «вояджеры» пересекли гелиосферную ударную волну – границу гелиосферы, где скорость солнечного ветра резко падает, выявив при этом факт ее асимметричности – южная граница находится ближе к Солнцу. Причем при пересечении в августе 2007 г. «Вояджерем 2» этой границы была выявлена одна интересная деталь: торможение солнечного ветра из-за противодействия межзвездного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра, но в действительности на границе ударной волны температура оказалась хоть и выше, чем во внутренней гелиосфере, но все же ниже расчетной. Куда «пропадает» энергия – ученым пока не ясно.