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

24–25 октября 1985 г. на расстоянии 117 млн км от Урана в рамках программы B624 была проведена генеральная репетиция пролета планеты. В «боевом» режиме работали центр управления в Пасадене и приемная станция в Австралии. «Вояджер-2» выполнил запланированный разворот на 115° до захвата Канопуса, отработал восемь часов пролетной программы – два до сближения с «виртуальным» Ураном и шесть после, а затем построил ориентацию по Алькаиду (η Большой Медведицы). 28 и 30 октября результаты были получены на Земле. Сканирующая платформа работала без замечаний, а вот подготовка дополнений LSU прошла не совсем удачно: они были приняты на борту всего за 10 минут до расчетного времени использования. Процедуру подготовки пришлось отрепетировать еще раз 9 ноября.

В первых числах ноября 1985 г. на борт была загружена первая «урановская» программа B701. Ее исполнение началось 4 ноября в 12:42 UTC по бортовому времени[85] на расстоянии 103,5 млн км от Урана с построения ориентации КА по звезде Алькаид.

Режим обсервации был запланирован до 10 января и имел своей основной научной задачей изучение динамики атмосферы Урана – то есть съемку системой ISS «мультфильмов» движения облачности планеты. Каждый из семи циклов продолжался около 38 часов – немного больше двух периодов обращения Урана – с частотой съемки в 12 кадров в час. Еще до первого из них начал работать УФ-спектрометр с задачей поиска водородной короны планеты в линии 121,6 нм, однако ее удалось заметить лишь 18–19 декабря. Камера приступила к съемкам 6 ноября, а с 8 ноября проводились также фотополяриметрические наблюдения атмосферы Урана. Проводилась калибровка приборов, регистрирующих поля и частицы, а также блока автоматической регулировки усиления радиокомплекса, антенны и солнечного датчика.

Навигационная съемка 7 ноября принесла приятный сюрприз: на кадре с 15-секундной экспозицией было замечено самое широкое кольцо ε. На снимках за 28 ноября с дистанции 72,3 млн км оно было видно уже в деталях: с одной стороны от планеты пошире, с другой – поуже. Уран при разрешении 1400 км все еще не давал никаких деталей.

Аппаратура PRA для регистрации излучения в радиодиапазоне ничего не «слышала» ни в ноябре, ни в декабре, ни в первой половине января. Странно: радиоизлучение Земли стихло только после орбиты Марса, а радиошум Юпитера начался в день запуска и с тех пор не прекращался! Так что же, у Урана нет магнитного поля? 3 декабря д-р Майкл Кайзер из Центра космических полетов имени Годдарда провидчески заметил, что немного нужно, чтобы сформировать магнитосферу, которая будет создавать шум на том расстоянии, которое отделяет нас от Урана, поэтому он полагал, что или встретилась планета без магнитного поля, или оно настолько странное, что мы просто не знаем, что искать.

С 30 ноября по 20 декабря планета и «Вояджер-2» проходили за Солнцем, и нормальная двусторонняя связь с аппаратом была невозможна. Тем не менее на «Вояджере» активно работали передатчики обоих диапазонов – они использовались для радиопросвечивания короны Солнца и для экспериментов по теории относительности, предсказывающей отклонение и замедление радиолуча при прохождении на малом угловом расстоянии от светила. Высокоточные измерения времени прохождения радиосигнала до КА и обратно в когерентном режиме проводились с 29 ноября по 22 декабря. Максимальная релятивистская задержка сигнала составила 230 мксек, что соответствовало «виртуальному» смещению КА на 35 км. После обработки информации ученые заключили, что так называемый постньютоновский параметр γ равен единице с погрешностью не более 3 %.

Окончательная версия программы наблюдений при пролете была утверждена 13 декабря. Однако к 20 декабря на основании траекторных измерений и снимков ISS навигационная группа пришла к выводу, что масса Урана на 0,3 % больше, чем закладывалось в расчеты. Пришлось сместить точку прицеливания на 340 км от планеты, чтобы обеспечить желаемую выходную траекторию в сторону Нептуна.

С учетом принятого решения 23 декабря в 17:16 UTC была проведена коррекция TCM-B13. Двигатели КА были включены на 14,5 минут и израсходовали около 1 кг топлива, приращение скорости КА составило 2,1 м/с. Время прибытия к Урану не корректировалось, так как лежало глубоко в пределах допуска.

Все основные операции этапа пролета были скомпонованы в «подвижный блок» продолжительностью 7 ч 48 мин – два часа до номинального времени пролета в 18:00 UTC и 5 ч 48 мин после. Начало этого блока можно было сдвигать в пределах ±12 минут. Новый баллистический прогноз говорил, что встреча с Мирандой состоится лишь на 92 секунды раньше.

В последующие дни отклонение траектории полета «Вояджера» от расчетной как по точке прицеливания, так и по времени пролета оставалось настолько незначительным, что запланированная на 19 января в 02:26 вторая подлетная коррекция TCM-B14 не потребовалась. Такое произошло впервые за девять лет экспедиции двух «Вояджеров». К 7 января момент наибольшего сближения с Ураном можно было предсказать уже с погрешностью не более 70 секунд, а вот положение КА относительно Миранды просчитывалось лишь с допуском в 500–600 км.

27 декабря на снимках Урана, особенно с фиолетовым фильтром, впервые стали выделяться широтные зоны: темно-бурая у полюса и светлая у экватора. Тогда же в поле зрения камеры ISS попал неизвестный ранее спутник Урана. Стивен Синнотт смог подтвердить его существование 31 декабря, когда до планеты оставалось 31 млн км; объявили об открытии 8 января. Объект, получивший временное обозначение 1985 U1 (расшифровка: первый спутник Урана, открытый в 1985 г.), обращался на расстоянии 86 000 км от центра планеты – внутри орбиты Миранды, но выше колец – имея период 18 ч 17 мин 09 сек. Сейчас этот спутник имеет постоянный номер XV и носит название Пак.

16 января команда Синнотта объявила об открытии в ходе январских съемок еще шести новых спутников. Наиболее крупные объекты 1986 U1 и U2 были обнаружены на снимках, полученных 3 января, U3 – 9 января, а U4, U5 и U6 – 13 января. Не будем утомлять читателя тогдашней информацией об их размерах и орбитах, скажем лишь, что в современном списке спутников Урана этим врéменным обозначениям соответствуют спутники XII Порция, XI Джульетта, IX Крессида, XIII Розалинда, XIV Белинда и X Дездемона.

Вероятно, научная группа «Вояджера» не ожидала столь раннего и обильного «урожая», ведь поиск спутников был основным содержанием не фазы обсервации, а следующего за нею этапа подлета. Как и у Юпитера и Сатурна, границей этапов стал момент, когда Уран с его кольцами перестал полностью умещаться в кадре телеобъектива видеосистемы ISS.