Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - Игорь Лисов

«Пионер-10» пересек магнитопаузу в направлении «наружу» 10 декабря и ударную волну – 12 декабря. Однако уже на следующий день Юпитер вновь «накрыл» его своей переменчивой магнитосферой, и так повторялось много раз. Лишь 18 декабря после 17 (!) погружений в ударную волну планета «отпустила» земной зонд окончательно.

Почтительной высоты пролета над планетой оказалось вполне достаточно для гравитационного маневра. Гелиоцентрическая скорость аппарата увеличилась с 9,9 км/с на подлете до примерно 22,3 км/с на отлете. Траектория стала гиперболической относительно Солнца, ее асимптота упиралась в точку в созвездии Тельца с галактическими координатами 83° долготы и +3° широты. «Пионер-10» первым из земных аппаратов отправился в бесконечное межзвездное путешествие.

Президент Ричард Никсон направил Исследовательскому центру имени Эймса поздравление с крупным научным достижением сразу после пролета, поздним вечером 3 декабря по американскому времени. «Пионер-10», по его словам, продемонстрировал, что возможности человека по исследованию небес находятся на пороге бесконечности.

Бернард О'Брайен от имени разработчиков с удовлетворением отметил, что радиационное воздействие оказалось близким к предсказанному и что отказы произошли как раз в тех системах, где их следовало ожидать, а затем добавил, что чувствует себя примерно как профессор Хиггинс из «Пигмалиона». Ричард Фиммел, шеф научной программы, сказал: «Это был самый волнующий день в моей жизни!» Практически любой из его коллег мог подписаться под этими словами.

Директор планетарных программ NASA Роберт Кремер назвал полет стопроцентным успехом и отметил, что «Пионер» отправили, чтобы ущипнуть дракона за хвост, а он сделал не только это, но и намного больше. Он от души дернул дракона и умудрился остаться в живых.

NASA подвело итог первой встречи с Юпитером 9 января 1974 г. и объявило о продлении работы «Пионера-10» на пять лет – вплоть до орбиты Урана.

14 августа 1974 г. участникам юпитерианского проекта были вручены награды космического агентства. Медаль «За выдающиеся заслуги» получил Чарльз Холл. Пятнадцать человек, в том числе Фиммел, Хофстеттер, Холтцклау, Лепетич и Нунамейкер, были удостоены медали «За исключительные заслуги». Восемь научных руководителей экспериментов получили медали «За исключительные научные достижения»; еще троих наградили ранее, а повторное вручение не допускалось. Джон Симпсон из Чикагского университета, руководитель эксперимента CPI, был номинирован одновременно за «Пионер-10» и «Маринер-10» и предпочел взять медаль за полет к Меркурию. Шести представителям подрядчиков и сотрудничающих организаций достались медали «За общественные заслуги».

Старт второго зонда необходимо было выполнить в период с 5 по 26 апреля 1973 г., что гарантировало прибытие к Юпитеру между 5 декабря 1974 г. и 30 июля 1975 г.

В части служебных систем «Пионер-11» был точной копией предшественника, если не считать усовершенствованного звездного датчика. Доработки коснулись также некоторых научных приборов. Отладили блок контроля усиления фотополяриметра, что снизило потребность в командах реального времени. Одну из семи трубок Гейгера – Мюллера в составе гейгеровского инструмента GTT заменили твердотельным детектором – тонкой кремниевой подложкой с коллиматором для регистрации протонов в диапазоне энергий от 0,61 до 3,41 МэВ. Сделали менее чувствительным детектор микрометеоритов MD, заменив в нем 25-микронные мембраны из нержавеющей стали на 50-микронные. Дополнительно установили 12-й прибор – трехкомпонентный феррозондовый магнитометр HFM, рассчитанный на измерение особо сильных магнитных полей у Юпитера – в пределах до 10 Гс в каждом направлении.

«Пионер-11» был доставлен на мыс Кеннеди 15 февраля 1973 г., смонтирован на носителе 20 марта и стартовал с площадки LC-36B без всяких задержек в первый день астрономического окна, 5 апреля в 21:11:00,117 EST (6 апреля в 02:11:00 UTC). Носитель «Атлас-Центавр» за номером AC-30 и дополнительная ступень TE-M-364–4 отработали штатно, придав аппарату при отделении на 935-й секунде требуемую начальную скорость около 14 400 м/с. А вот начало полета станции выдалось горячим.

Когда начальную скорость вращения уже снизили тангенциальным двигателем SCT 1 и на 39-й минуте выдали команды на развертывание штанг с РИТЭГами, телеметрия показала, что одна встала в штатное положение, а вторая повернулась лишь частично. Работу бортового программно-временного устройства заблокировали и стали разбираться в ситуации.

После бурного обсуждения решили продолжить запланированные операции и выполнить разворот оси вращения, спасая от перегрева приборы в хвостовой части аппарата. Для этого несколько сотен раз на одной и той же фазе оборота вокруг оси включались два двигателя VPT, направленные вверх и вниз. Создаваемая ими пара сил воздействовала на аппарат, и ось вращения разворачивалась в нужном направлении. Операция прошла успешно, а от полученной встряски вторая штанга с РИТЭГами сама встала на место. После этого успешно развернули штангу магнитометра, подрегулировали скорость вращения, снизив ее с 5,4 об/мин до номинала, и началась обычная работа по проверке систем и включению научной аппаратуры. С 16 апреля центр управления полетом переместился из JPL в Центр Эймса.

Параметры орбиты станции «Пионера-11» на 16 апреля составили:

● наклонение – 3,07°;

● перигелий – 1,001 а.е. (149,7 млн км);

● афелий – 6,010 а.е. (899,2 млн км);

● период обращения – 2397 суток (6,56 года).

Второй аппарат шел поначалу по той же трассе, что и «Пионер-10», в точности исполняя роль дублера. Калибровку двигателей провели 10 апреля. Первая коррекция с приращением скорости 38,04 м/с состоялась 11 апреля с 11:50 до 12:09 UTC. Второй импульс 26 апреля был намного меньше – 1,06 м/с. Два маневра обеспечили пролет у Юпитера 4 декабря 1974 г. в 10:13 UTC на расстоянии 1,3 радиуса планеты, то есть примерно в 20 000 км над облаками, правее и ниже диска Юпитера, если смотреть с Земли.

Позднее эту траекторию предполагалось скорректировать. Рассматривались разные варианты сближения «Пионера-11» с Юпитером в зависимости от того, насколько безопасной и успешной окажется встреча с этой планетой первого аппарата. Помимо обычного пролета примерно в экваториальной плоскости на той или иной дистанции предлагались специальные варианты трассы с осмотром южного полюса планеты или с подробным изучением одного из спутников, а также гравитационные маневры с целью скругления гелиоцентрической орбиты, или для выхода КА из плоскости эклиптики, или же для сближения с Сатурном в 1980 г.