Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

Небезынтересно сравнить высокотехнологичное планирование пролета c помощью компьютеров в XXI в. с планированием пролетов «Вояджеров» в 1970-х и 1980-х гг., которые рядом с «Новыми горизонтами» выглядят как каменный век компьютерной эпохи. У команды «Вояджеров» было всего несколько лет, чтобы распланировать пролеты мимо каждой из планет-гигантов, но эта команда была огромной. В каждом пролете участвовало около 500 человек, которым понадобилось почти три года на планирование. У «Новых горизонтов» было шесть лет на составление планов пролета Плутона, но в команде было всего 50 человек — примерно 10 % от численности штата «Вояджеров».

Главным координатором планирования пролета Плутона была Лесли Янг, которая уже приняла на себя ответственность за «пилотную» версию планирования как части предложения «Новых горизонтов» на конкурс NASA в 2001 г. Оценив ее впечатляющую работу, энергию и внимание к деталям, Алан в 2008 г. попросил Лесли возглавить планирование реального пролета.

Когда «Новые горизонты» выдвигали свое предложение на конкурс, Алан организовал научную команду как тематические группы «пересекающихся» дисциплин, сосредоточенных на различных сторонах исследования системы Плутона. Благодаря этому удалось избежать обычного в таких случаях разделения на команды каждого из приборов, что часто использовалось в других межпланетных экспедициях и создавало несколько враждующих между собой лагерей. В проекте «Новые горизонты» была команда геологии и геофизики (применявшая методы и наработки, сформировавшиеся при изучении геологии Земли и других планет для того, чтобы понять структуры поверхности Плутона и их движение, узнать о его внутреннем каменистом ядре, а также о спутниках планеты), возглавляемая Джеффом Муром из исследовательского центра Эймса NASA; команда изучения химического состава (определяющая, из чего состоит поверхность Плутона и его спутников) под руководством Уилла Гранди из обсерватории Лоуэлла; команда изучения атмосферы (ставящая своей целью различные измерения параметров атмосферы Плутона), возглавляемая Рэнди Гладстоуном из Юго-Западного исследовательского института, и команда по изучению заряженных частиц (исследующая, как Плутон и его спутники взаимодействуют с солнечным ветром и из чего состоит ионизированный газ, который теряет атмосфера Плутона) во главе с Фрэн Бэгеналь из Университета Колорадо. Все четыре группы отчитывались по планированию пролета перед Лесли и вместе составляли то, что в целом получило название «команда планирования пролета Плутона» (Pluto Encounter Planning, PEP), которую в шутку иногда называли «отряд PEP».

Важную роль играли и несколько других команд проекта «Новые горизонты»: команда планирования полетных операций, за которую отвечала Элис Боуман, полетных заданий и навигации, которой занимался Марк Холдридж, и команда инженерного проектирования во главе с Крисом Херсманом. Бо́льшая часть работы последней команды заключалась в том, чтобы убедиться: ни один из бортовых ресурсов, таких как топливо, энергия или накопитель данных, никогда не выйдет за безопасные пределы. Будучи менеджером проекта, Глен Фонтейн собирал всех этих «кошек, гуляющих сами по себе» в «стадо» и следил, чтобы каждая из них придерживалась расписания и бюджета. Во время планирования пролета Алан примерял на себя разные роли. Он отвечал за работу приборов Alice и Ralph как их научный руководитель; также он состоял в исполнительном комитете PEP Лесли Янг, куда кроме него входили Кейти Олкин и Джон Спенсер, и как научный руководитель экспедиции обязан был проверять, критиковать и принимать окончательные решения по всем аспектам планирования пролета, разработки действий в чрезвычайных ситуациях и подготовки команд.

До того как команда «Новых горизонтов» могла приступить к составлению какого-либо подробного плана, ее членам предстояло принять два очень важных решения: когда именно космический аппарат должен пролететь через систему Плутона и на каком точно расстоянии он должен находиться. Приступив к работе в начале 2008 г., Лесли возглавила детальные исследования того, какой день и какое расстояние до Плутона лучше всего выбрать.

На борту «Новых горизонтов» было достаточно топлива, чтобы изменить дату пролета на срок вплоть до нескольких недель от заданной даты в июле 2015 г., и Алан хотел выжать максимум, найдя самое оптимальное время. Поэтому Лесли и команда PEP оценили все возможные факторы, начиная с того, какие территории Плутона будут видны космическому аппарату в тот или иной возможный день пролета (принимая во внимание то, что планета совершает один оборот вокруг своей оси за 6,4 земных суток), и заканчивая расстоянием до спутников Плутона в разные дни, а также тем, какая станция слежения на Земле будет находиться в нужном месте, чтобы проводить радиотехнические эксперименты для измерения атмосферного давления Плутона и его радиоотражательной способности. В целом для оценки дня прибытия, которой занималась Лесли, рассматривался десяток факторов, с помощью которых нужно было выбрать, какой день в конце июня или июле 2015 г. лучше всего подходит для проведения пролета. Выбрать идеальную дату по всем из них было невозможно, поэтому принятие решения предполагало сложный ряд дилемм и компромиссов. В конце концов команда Лесли рекомендовала, а Алан одобрил 14 июля; отчасти такой выбор был сделан из-за того, что в этот день космический аппарат должен был пролететь мимо самого яркого пятна на поверхности Плутона (причем было известно, что это пятно имеет очень необычный состав). Но 14 июля также давало наилучшую комбинацию наблюдений за спутниками и требовало меньшего расхода топлива, потому что первоначально для пролета предполагалась именно эта дата. Это было приятным бонусом, поскольку Алан хотел сэкономить топливо для пролета других тел пояса Койпера после Плутона.

Установив дату пролета на 14 июля, команда Лесли начала рассматривать расстояние для максимального сближения во время пролета. Самые важные научные наблюдения затрагивали сам Плутон, поэтому главным было именно расстояние до планеты, но дистанция до спутников также имела значение. Четыре научные команды начали с того, что оценили, насколько хорошо будут проходить их детальные наблюдения Плутона в зависимости от возможного расстояния максимального сближения в диапазоне от 3000 до 12 000 км, при этом расстояние до спутников должно было составлять примерно от 28 000 до 80 000 км. Самый близкий подход помогал детекторам плазмы засечь больше заряженных частиц, но появлялись проблемы при работе камер. (Вы можете подумать, что именно команда, работающая с камерами, настаивала на максимально возможном сближении, но при скорости пролета, составляющей более 48 000 км/ч, слишком маленькое расстояние до цели означало, что сделанные чересчур близко фотографии будут нерезкими из-за головокружительной скорости корабля.) При принятии решения учитывали десятки факторов. В конце концов лучшим вариантом для того, чтобы удовлетворить зачастую противоположные желания четырех научных команд, стал пролет на расстоянии 12 500 км, глубоко внутри орбит всех спутников Плутона.