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

Сатурн развернул траекторию «Пионера-11» почти на 90° и увеличил гелиоцентрическую скорость с 11,9 км/с примерно до 17,5 км/с. Траектория зонда стала гиперболической и была направлена в другую сторону от Солнца – по сравнению с «дорожкой» «Пионера-10».

До визита «Пионера» считалось, что у Сатурна десять спутников, последний из которых открыл 15 декабря 1966 г. французский астроном Одуэн Дольфюс. По его снимкам была определена орбита с радиусом в 2,66 RS (160 000 км), и новому спутнику по предложению первооткрывателя дали имя Янус. Три дня спустя американец Ричард Уолкер также наблюдал неизвестный спутник Сатурна, но подтвердить это открытие не удалось.

В 1977 г. Джон Фаунтин и Стивен Ларсон, заново обработав данные наблюдений 1966 г., подтвердили результат Дольфюса и заявили о существовании еще одного спутника на расстоянии 2,50 RS (151 000 км).

В 1979 г. Томас Герелс на снимке фотополяриметра «Пионера-11» и Джеймс Ван Аллен по «провалу» в концентрации частиц выявили новую луну Сатурна на расстоянии 2,53 RS, а вот на дольфюсовском радиусе никаких следов спутника не было. Куда же делся Янус?

К счастью, разгадки не пришлось долго ждать. Вскоре после «Пионера», но еще до прибытия «Вояджеров» Земля трижды проходила через плоскость колец Сатурна – 27 октября 1979 г., 12 марта и 23 июля 1980 г. В такие дни кольца практически не видны и не мешают поискам слабых спутников планеты. Такие поиски были предприняты, и только за 1980 г. от наземных астрономов поступило 32 (!) сообщения об открытии новых спутников Сатурна – против четырех от команды «Вояджера». Весной 1980 г. уведомления о наблюдении неизвестных спутников Сатурна приходили чуть не каждую неделю!

Так вот, когда «межпланетная пыль» осела, выяснилось, что 26 февраля 1980 г. Дейл Круйкшенк переоткрыл «Скалу Пионера» под именем 1980 S3, а 19 февраля Дан Паску[71] и 23 февраля группа в составе Брэдфорда Смита, Гарольда Рейтсемы и Стивена Ларсона нашли другой спутник с обозначениями 1980 S1 и 1980 S2 на практически такой же орбите, с радиусом 151 400 км, но движущийся в противофазе с первым!

В «большой охоте» принял участие и сам Дольфюс и вместе с Сержем Брюнье нашел объект 1980 S3 под новым обозначением 1980 S19. В общей же сложности «Скалу Пионера» наблюдали в 1980 г. девять групп астрономов, а спутник 1980 S1 – три. С ним, как потом выяснилось, совпадает объект 1979 S4, выявленный Ван Алленом по данным детектора частиц «Пионера-11».

Позднее удалось доказать, что ошибка в определении первоначальной орбиты Януса была связана с тем, что за исходные данные были взяты наблюдения Дольфюсом в 1966 г. обоих спутников.

В итоге за 1980 S1 было сохранено «историческое» название Янус – он и вправду оказался двуликим! – а 1980 S3 (он же 1979 S2 и «Скала Пионера») получил имя Эпиметей и был признан 11-м спутником Сатурна. К моменту прибытия «Вояджера-1» в систему Сатурна первый находился в 105° впереди второго. К немалому изумлению специалистов по небесной механике, выяснилось, что эти два объекта обращаются по орбитам с чуть-чуть разными радиусами и периодами, однако никогда не сходятся вплотную: раз в три-четыре года они сближаются примерно до 15 000 км, «обмениваются» энергиями и параметрами орбит и вновь расходятся!

Тем временем 1 марта 1980 г. французы Пьер Лаке и Жан Лекашо обнаружили малый спутник 1980 S6 на той же орбите, что и Диона, но на 70° впереди, в устойчивой точке либрации L4. Впоследствии ему дали номер XII и имя Елена.

Не прошло и двух месяцев, как та же история повторилась с Тефией (Тетис). 13 марта группа под руководством Паску и 8 апреля команда Рейтсемы нашли малые спутники 1980 S25 и S13 на одной орбите с нею: первый в 60° сзади, второй на 60° впереди. Эти две луны Сатурна позднее получили номера XIV и XIII и названия Калипсо и Телесто.

Остальные наблюдавшиеся объекты были либо отождествлены с уже открытыми, либо не подтверждены, и к моменту прибытия первого «Вояджера» к Сатурну в семье «властелина колец» насчитывалось 14 «всамделишных» спутников с хорошо определенными орбитами.

В июне 1976 г. специалисты DSN заключили, что связь с первым межзвездным зондом «Пионер-10» удастся держать до расстояния 24,6 а.е., то есть до первой половины 1981 г. В случае установки малошумящих приемников дистанция увеличивалась до 26,8 а.е., а время полезной работы аппарата – до начала 1982 г. Представлялось маловероятным, что «десятому» разрешат использовать пару антенн, одну на передачу и другую на прием. Как говорится, «съесть-то он съест, да кто ж ему даст?» В распоряжении DSN было мало антенн, а приоритетных клиентов было и планировалось много.

Начало межзвездного путешествия «Пионера-10» было отмечено забавным эпизодом. В мае 1975 г. операторы вдруг заметили, что ось вращения КА поворачивается на 5´ в сутки в одном и том же направлении. Сначала подозревали утечку гидразина, но никаких признаков ее не нашли и стали перебирать другие маловероятные версии: магнитное поле, пыль, давление солнечного света, неизвестные особенности межпланетной среды…

11 июня был даже выпущен пресс-релиз с описанием непонятного явления. И почти сразу же выяснилось, что 6 мая при обычной переориентации «Пионера» звездный датчик вместо Бетельгейзе захватил близлежащий и более яркий Сириус. Разворот осей системы координат вызвал ошибки в определении текущего направления, которые для операторов на Земле выглядели как дрейф оси к северу вместо естественного смещения ее от востока к западу в темпе движения Земли. Ну а при следующей попытке разворота оси ошибка сразу проявилась. Звездный датчик вскоре отказал полностью, и судить о скорости вращения и ориентации КА с тех пор приходилось по солнечным датчикам.

В ноябре 1975 г. вышел из строя магнитометр «Пионера-10». Вполне исправный ИК-радиометр был выключен ввиду отсутствия объектов наблюдения, а прибор AMD – из-за помутнения оптики. Другой детектор микрометеоритов MD давно уже не фиксировал ни одного попадания и прекратил свою работу 10 мая 1980 г. из-за чрезмерно низких температур. Остальные приборы использовались.

Поиск галактических космических лучей с энергиями выше 80 МэВ не показал увеличения их потока вплоть до отметки 8 а.е. от Солнца. Общепринятая в то время теория модуляции космических лучей утверждала, что поток должен был возрасти впятеро. Данные «Пионера-10» прямо противоречили ей и указывали, что гелиосфера – область господства солнечного ветра – может простираться вплоть до 100 а.е.

10 февраля 1976 г. аппарат пересек орбиту Сатурна на расстоянии 9,25 а.е. от Солнца и в 100° по окружности от самой планеты. Сразу после этого, в марте, «Пионер-10» попал в магнитосферный хвост Юпитера, при том что он успел удалиться от этой планеты на 4,6 а.е. – почти на 700 млн км. Свидетелем уникального происшествия стал анализатор плазмы, который обнаружил падение плотности солнечного ветра более чем на порядок в двух последовательных сеансах 20 и 21 марта.