Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

К началу 1990-х гг. стало известно, что атмосфера Плутона состоит в основном из молекулярного азота, того же самого газа, который составляет бо́льшую часть земной атмосферы. Но, в отличие от Земли, атмосфера Плутона появилась благодаря сублимации [10] Сублимация похожа на испарение, которое происходит, когда жидкость нагревается и превращается в газ; в том случае, когда лед превращается в газ подобным же образом, но минуя жидкое состояния, ученые используют термин «сублимация». — Прим. авт. его покрытой снегом поверхности. При таком процессе атмосферное давление очень сильно — в сущности, экспоненциально — зависит от температуры поверхности. В результате каждые несколько градусов, на которые охлаждается поверхность, уменьшают атмосферное давление наполовину. Поэтому, когда Плутон двигается по орбите, удаляясь от Солнца, количество солнечного тепла, попадающего на его поверхность, естественным образом уменьшается, и можно ожидать, что температура атмосферы понизится. В результате и атмосферное давление начнет резко падать и, возможно, станет в сотни или тысячи раз ниже, чем во время прохождения перигелия. Если подобное произойдет, атмосфера, в сущности, перестанет существовать и никакая экспедиция, посланная туда, не сможет ее исследовать, из-за ее вымораживания.

Атмосферные модели предсказывали, что такое падение давления начнется где-то между 2010 и 2020 гг., но вскоре по прошествии этого времени оно случится почти наверняка. Для фанатов Плутона это устанавливало предельный срок, когда стоит отправиться на далекую планету. Если экспедиция собиралась изучать атмосферу, то лучше было не откладывать.

И если бы даже этого было недостаточно, существовала еще одна причина поторопиться: ось вращения Плутона имеет большой угол наклона, который составляет 122° от перпендикуляра к плоскости орбиты [11] Если не учитывать направление суточного вращения Плутона, то его ось отклонена на 58° от перпендикуляра к плоскости орбиты. — Прим. науч. ред. (угол наклона земной оси — всего 23,4°), и это создает резкие сезонные изменения освещенности на всей планете. Например, на Земле есть области к северу от Северного полярного круга, Арктика, и к югу от Южного полярного круга, Антарктика, где в полночь светит солнце, а потом на несколько месяцев наступает нескончаемая ночь, и так происходит каждый год. Нечто подобное можно наблюдать и на Плутоне, но проявляется это значительно сильнее, поскольку его ось вращения наклонена куда больше, чем земная.

Пока тянулись 1990-е гг. и Плутон медленно следовал по своей орбитальной дуге вокруг Солнца, равномерно растущая доля его южного полушария входила в длящийся десятилетиями сезон постоянной темноты. В результате любой космический аппарат, добравшийся до Плутона в 2015 г., смог бы наблюдать только 75 % его поверхности, а оставшиеся 25 % были бы скрыты полярной зимней ночью. Но к началу 2020-х видимыми оставались бы только 60 %, поскольку с каждым последующим годом все бо́льшая часть поверхности планеты будет погружаться в темноту, а к 2030-м гг. можно будет увидеть только 50 % ее территории. Другими словами, чем дольше откладывать экспедицию, тем меньше поверхности Плутона (а заодно и Харона) можно будет изучить, когда космический аппарат прибудет на место.

Эти факторы — необходимость гравитационного маневра около Юпитера, возможное вымерзание атмосферы Плутона и уменьшающаяся территория Плутона и Харона, которую можно нанести на карту, — являлись причинами, чтобы начать экспедицию как можно скорее.

Старым и влиятельным союзником в этой битве был Подкомитет по исследованию Солнечной системы. Во время многообещающей встречи в Хеллоуин 2000 г. — всего лишь месяц спустя после отмены Вайлером проекта «Плутон — Койпер экспресс» — на повестке дня главным вопросом была ситуация с Плутоном.

Сообщество ученых-планетологов, представлять интересы которых был уполномочен SSES, неблагожелательно отнеслось к такой явно необдуманной отмене экспедиции, долгая и болезненная подготовка к которой была завершена. Они видели, как их коллеги из университетов и лабораторий по всей стране работали не покладая рук, чтобы научно аргументировать программу изучения, а потом соперничали друг с другом, разрабатывая научный инструментарий для исследования Плутона. Отказ Вайлера от Плутона воспринимался не просто как задержка для тех, кто занимался этой планетой, — все научное сообщество планетологов чувствовало себя из-за него одураченным и в конце концов ощутило, как же «плутоновская мафия» чувствовала себя все эти годы.

На Хеллоуин Алан и Джонатан Люнин поговорили с представителями SSES, обосновав полет на Плутон и приведя сугубо практические научные аргументы в пользу того, почему экспедицию следует начать прямо сейчас, и настаивая на скорейшем возвращении к исследованиям Плутона. Также они описали, как можно провести такие исследования, сделав их гораздо проще и дешевле, чем планировала Лаборатория реактивного движения во время работы над «Плутон — Койпер экспресс».

Главная проблема проекта была в том, что, по оценкам Лаборатории, стоимость всей программы исследования внешних планет, в которую теперь входил полет и к Плутону, и к Европе, взлетела почти до $4 млрд, если считать по сегодняшнему курсу, а бюджет одной только экспедиции к Плутону раздулся до $1,5 млрд или более. Но чем больше новых фактов узнавал Подкомитет по исследованию Солнечной системы, тем сильнее был их скептицизм по поводу того, как были рассчитаны все эти затраты.

Одну из центральных ролей в Подкомитете играл авторитетный пожилой ученый, американец греческого происхождения, исследователь космоса по имени Стаматиос «Том» Кримигис. Он был высоким, худощавым, элегантным, говорил низким голосом с сильным греческим акцентом. В классическом голливудском фильме он мог бы сыграть роль красивого гостя, приехавшего из Греции.

Том занимался исследованиями планет с самого зарождения планетологии и создавал приборы для зондов, которые побывали практически на всех планетах Солнечной системы, кроме Плутона, а также на ряде астероидов и комет. В 1980-е гг. он был одним из ведущих исследователей во время первых миссий NASA по созданию искусственных полярных сияний для понимания природы этого явления. В 1990-е гг. Том также играл важную роль, помогая NASA развивать тогда еще новую систему конкурсов в сфере межпланетных полетов. При этом подходе не только научные приборы, но и все остальное — разработка и строительство космического аппарата в целом, наземные операции и научные исследования — делалось на конкурсной основе, и одна из команд, предложившая лучший вариант, выигрывала конкурс, а ее научный руководитель становился главным исследователем.