Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

Вся эта работа, направленная на то, чтобы полностью сохранить коллективный опыт, пока информация в головах еще свежа, и быть готовыми к далекому 2015 г., добавлялась к основным занятиям: учиться управлять полетом «Новых горизонтов», проверять научные приборы и планировать встречу с Юпитером. Хол Уивер был прав: весь 2006 г. и бо́льшую часть 2007 г. у группы управления полетом не было времени предаваться скуке.

Для научной команды и группы управления полетными операциями главным занятием в конце 2006 г. было планирование пролета Юпитера в 2007 г. Существовало три независимые друг от друга причины, которые делали этот пролет таким важным. Первая — и самая главная: для совершения гравитационного маневра, необходимого для того, чтобы нацелиться на Плутон, аппарат должен был пролететь около тщательно высчитанной точки прицеливания у Юпитера и сделать это в правильный момент. Если «Новые горизонты» не добьются успеха, то космический аппарат полетит куда-то еще, а с исследованием Плутона будет покончено. Во-вторых, Юпитер был единственным небесным телом, с которым «Новые горизонты» встречались по пути к Плутону, поэтому пролет мимо него был возможностью потренироваться в реальной встрече с другой планетой, перевести все системы аппарата в пролетный режим и испытать все приборы на планете и ее спутниках. Можно привести много примеров подобных проверок, и среди них было тестирование возможностей оптической навигационной системы, которая понадобится у Плутона. Пролет Юпитера следовало использовать, чтобы довести до совершенства умение точно определять дальность и смещение точки наведения пролетной цели, сравнивая на удачных снимках изменение положения Юпитера по отношению к далеким звездам.

Алан напомнил команде о том, какой опыт они приобретут во время пролета Юпитера: «Наша главная цель — узнать об аппарате так много, как мы только сможем, задав ему нужный режим. Около Плутона нашей целью будет исследование планеты, и там я не хочу узнавать о нашем аппарате ничего нового. Нам нужно изучить все здесь, около Юпитера, чтобы пролет Плутона прошел без сучка и задоринки». Кроме того, пролет Юпитера был важен и сам по себе, чтобы узнать больше о планете, ее самых крупных спутниках и огромной магнитосфере, состоящей из заряженных частиц. «Новые горизонты» были первым [19] Заметим, что до 21 сентября 2003 г. на орбите вокруг Юпитера работал «Галилео». — Прим. науч. ред. аппаратом, приблизившимся к гиганту после того, как в 2000 г. мимо него по пути к Сатурну пролетел «Кассини».

У «Новых горизонтов» во многих отношениях было больше возможностей, чем у любого другого аппарата, который ранее посылали к Юпитеру, и члены команды проекта предвкушали, сколько нового они смогут узнать во время пролета Юпитера с помощью семи научных приборов, каждый из которых является произведением искусства. Юпитер уже разглядывали с близкого расстояния, и в его системе даже проводились длительные наблюдения, но это сложная и постоянно изменяющаяся планета, поэтому исследования 2007 г. имели свою ценность, особенно если учесть, что в них задействовали новые мощные приборы.

Специалист по геологии планет Джефф Мур, руководитель команды геологов и геофизиков «Новых горизонтов», возглавил научную команду по встрече с Юпитером (New Horizons Jupiter Encounter Science Team, JEST). Джефф был ветераном исследований Юпитера, поскольку, еще будучи аспирантом, работал с «Вояджером», а затем, в 1990-е гг., — на искусственном спутнике Юпитера «Галилео».

Планирование встречи «Новых горизонтов» с Юпитером пошло полным ходом осенью 2006 г., сразу после того, как была завершена проверка и калибровка приборов. Поскольку точка для гравитационного маневра в поле тяготения Юпитера на самом деле находилась очень далеко — в 6,4 млн км от Юпитера, «Новые горизонты» не могли приблизиться ни к одному из спутников гиганта, которые обращаются вокруг него гораздо ближе. Тем не менее с помощью бортовых телескопов можно было провести множество важных наблюдений.

Одной из целей была запись в течение нескольких недель вулканической активности на одном из спутников Юпитера Ио, который имеет размеры планеты и является самым сейсмически активным миром в Солнечной системе, превосходя даже Землю. Другой задачей было создание подобной же записи в течение нескольких недель не прекращающихся бурь на самом Юпитере. Ни одной из этих целей не удалось достичь в экспедиции «Галилео» из-за проблем с передачей информации, которые вызвала выведенная из строя антенна.

И помимо наблюдений с помощью телескопов, при некоторой доле удачи после рандеву с Юпитером, «Новые горизонты» должны были на своем пути к Плутону пролететь целых 160 млн км вдоль хвоста бушующей магнитосферы Юпитера. Это делало возможным проведение совершенно нового, ранее беспрецедентного класса наблюдений за магнитосферой гигантской планеты с помощью измерителя параметров частиц солнечного ветра SWAP и спектрометра энергетических частиц PEPSSI. Ничего подобного ранее никогда не делалось, потому что ни один космический аппарат никогда не погружался так глубоко в магнитосферу планеты-гиганта. В целом было запланировано около 700 наблюдений в системе Юпитера, где были задействованы все семь научных приборов «Новых горизонтов».

Пролет Юпитера, который предусматривал начало наблюдений при приближении к планете, а потом и при удалении от нее, пришелся на период с января по июнь 2007 г. и был чрезвычайно успешным. Навигационная команда точно провела аппарат через точку наведения. Вдобавок все многочисленные проверки «Новых горизонтов» и приборов прошли хорошо, и космический аппарат собрал большую коллекцию наблюдений, благодаря которым в конце концов попал на обложку престижного научного журнала Science .

Возможно, самый феерический результат пролета Юпитера удалось получить благодаря слепой удаче. При планировании пролета команда понимала, что будет возможность провести несколько совершенно новых исследований тонких пылевых колец Юпитера. Тем не менее в команде «Новых горизонтов» не было ни одного эксперта в этой области. Поэтому «на борт» вызвали специалиста по кольцам планет Марка Шоуолтера. Он разработал пятикадровый фильм, который должна была снять камера LORRI как раз в тот момент, когда спутник Юпитера Ио будет проходить перед главным юпитерианским кольцом. Марк хотел сделать карты кольца в высоком разрешении, когда Ио заслонит его. Но когда снимки добрались до Земли, команда была потрясена, обнаружив, что вдобавок к тому, что эта цель была достигнута, на фотографии попал один из самых крупных вулканов Ио Тваштар, выстреливающий гигантский шлейф газов с северного полюса спутника. Вулканы Ио много раз фотографировали до этого: и «Вояджеры», и «Галилео» делали потрясающие кадры вулканических шлейфов, вылетающих с Ио в космическое пространство. Но до «Новых горизонтов» ни разу не удавалось сделать серийную съемку ни одного вулкана вне Земли с временны́м интервалом. Результат получился выдающимся: сверкающий фонтан вещества извергался с Ио в космос и падал по баллистической траектории обратно на его поверхность. Это было незабываемое зрелище, имеющее научную ценность.