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

Третья и последняя «коррекция дальнего прицела» TCM-B17C состоялась 20 апреля 1989 г. между 18:01 и 20:20 UTC по бортовому времени на расстоянии 183 млн км от цели. Аппарат выдал приращение скорости около 0,35 м/с, тем самым устранив пространственную ошибку в 3800 км и сдвинув время прибытия на 58 секунд назад. Коррекция обеспечила пролет планеты 25 августа в 04:00 UTC на высоте 4850 км с последующим сближением с Тритоном до 39 000 км.

Апрельский маневр одновременно служил контрольным упражнением для последней подлетной коррекции за четверо суток до Нептуна. Для планирования пролета, включая аварийные варианты программы, операторам требовалась возможность измерения дальности после маневра. Работа двигателей при штатной коррекции вызывала нагрев бортового приемника и уход его частоты с потерей возможности двусторонней связи примерно на двое суток. Однако существовал трюк, позволяющий выдать небольшой импульс только за счет разворотов КА вокруг оси. Из-за нескомпенсированной боковой тяги обеспечивавших разворот пар двигателей тягой по 0,2 фунта, то есть 0,091 кгс, возникала «паразитная» дополнительная сила. Чтобы точно промерить ее величину, в план коррекции 20 апреля была заложена серия разворотов по крену на 108° туда и обратно.

Как и раньше, по пути от Юпитера к Сатурну и от Сатурна к Урану, «Вояджер-2» периодически сканировал своими приборами небесную сферу. Как правило, раз в три месяца проводился малый научный маневр этапа перелета, который включал четыре полных оборота КА вокруг оси рысканья и четыре – вокруг оси вращения (крена) на протяжении нескольких часов. В 1986 г. их было даже пять – 5 февраля, 23 апреля, 16 июля, 30 сентября и 5 декабря.

Кроме того, 23 апреля проводился сеанс съемки звезд УФ-спектрометром UVS и фотополяриметром PPS. Фотополяриметр также наблюдал Уран 6 мая и пыль в плоскости эклиптики – с 23 по 26 июня. 10 июня была даже сделана попытка увидеть Нептун, но цель была еще слишком далека.

21 февраля и 21 марта 1986 г. были выполнены развороты по оси крена с целью калибровки магнитометров и бортового радиокомплекса. В последнем случае требовалось определить точную ориентацию остронаправленной антенны HGA диаметром 3,65 м, необходимую для правильной обработки данных экспериментов по радиозатмению. В программе полета такие развороты фигурировали под обозначениями MAGROL и ABCCAL соответственно.

В процессе маневра 21 февраля аппарат переориентировался с Фомальгаута на Ахернар, а после научного сеанса 30 сентября – на Канопус. Последний стал его навигационной звездой на два с половиной года, почти до встречи с Нептуном.

23 февраля 1987 г. в Большом Магеллановом облаке вспыхнула сверхновая, видимая невооруженным глазом. К наблюдениям объекта SN 1987A были привлечены все наличные космические средства, в том числе и «Вояджер-2», который вел их с помощью фотополяриметра PPS и ультрафиолетового спектрометра UVS с 25 февраля по 12 марта, затем 29 марта и в последующие месяцы до июня – июля включительно. Увы, эти наблюдения не были удачными: PPS не удалось навести на объект, а поиск на UVS в коротковолновом УФ-диапазоне (50–120 нм) не дал результата из-за ограниченной чувствительности прибора и сильной фоновой засветки.

В 1987 г. состоялось четыре мини-маневра – 11 февраля, 13 мая, 13–14 июля и 7 октября. Кроме того, были сделаны три разворота для калибровки фотополяриметра по звездам – 18 марта, 15 мая и 19 октября.

Научная программа 1988 г. включала четыре мини-маневра (15 января, 28–29 марта, 2 сентября и 26 октября) и калибровку фотополяриметра 14 июля. Для полноты упомянем здесь же два мини-маневра 1989 г. – 2 февраля и 15 июня.

С помощью УФ-спектрометра UVS регулярно велись наблюдения в интересах звездной астрономии.

14 июля 1988 г. и 8 мая 1989 г. были выполнены развороты MAGROL и ABCCAL в интересах эксперимента с магнитометром и по радиозатмению, но в обоих случаях данные оказались незаписанными.

Первые результаты исследований этого этапа NASA опубликовало 15 мая 1987 г. Их представили научный руководитель проекта профессор Эдвард Стоун и д-р Алан Каммингс из Калифорнийского технологического института. Ученые сообщили, что измерения, проводившиеся на обоих «Вояджерах» в течение года начиная с октября 1985 г., позволили обнаружить среди космических лучей ядра углерода и аргона. До этого в составе космических лучей были известны ядра гелия, водорода, азота, кислорода и неона – три последних элемента были впервые найдены в 1973 г. на спутниках IMP и на КА «Пионер-10».

Отсутствие углерода, широко распространенного в природе, оставалось загадкой, пока не была выдвинута гипотеза о внесолнечном происхождении так называемых аномальных космических лучей. В ее рамках источником последних является набегающий поток нейтрального межзвездного газа. По мере проникновения внутрь Солнечной системы со скоростями порядка 15 км/с атомы ионизируются, подхватываются солнечным ветром и выносятся обратно к гелиопаузе – границе сферы господства солнечного вещества – уже со скоростью порядка 400 км/с. Попадая в ударную волну на границе гелиосферы, они разогреваются до очень высоких энергий, соответствующих скоростям порядка 30 000 км/с.

Углерод, однако, и в набегающем потоке в основном ионизирован и поэтому проникает во внутренние области системы в меньших количествах. Обнаружить следы углерода и аргона удалось благодаря высокой чувствительности приборов «Вояджеров», значительно большему удалению от Солнца, чем в предшествующих экспериментах, и низкому уровню солнечной активности. Приборы двух КА принесли наиболее точные измерения количества ядер поступающего межзвездного вещества.

В связи с этим открытием Эдвард Стоун предсказал, что «Вояджеры» могут достичь ударной волны в солнечном ветре примерно через 10 лет, а два «Пионера» – еще раньше. Примерно через 20 лет, заявил научный руководитель проекта, «Вояджеры» должны добраться и до гелиопаузы. Стоун заметил, что, вероятно, в это время аппараты все еще будут работоспособны и смогут впервые непосредственно изучить межзвездную среду. Он оказался оптимистом во всех смыслах слова – в реальности «Вояджеру-2» предстояло лететь до входа в ударную волну 20 лет, а до гелиопаузы – 31 год. И оба аппарата действительно проработали вплоть до этого момента!

В сообщении NASA от 15 июля 1988 г. о комплексном исследовании солнечного ветра Джоном Михаловом и Аароном Барнсом даты достижения «Вояджерами» гелиопаузы уже не назывались, а относительно ее местонахождения было высказано лишь предположение: «Никто не знает точно, как далеко ‹…› распространяется этот поток частиц. Одна недавняя догадка говорит примерно о 18 млрд миль, или вчетверо дальше, чем Нептун от Солнца». Если вспомнить, что Нептун обращается на расстоянии 30 а.е. от светила, то есть 4,5 млрд км, становится ясно, что имелась в виду отметка 18 млрд км, или 120 а.е.

«Одна недавняя догадка» оказалась абсолютно точной: в итоге два «Вояджера» прошли гелиопаузу на расстояниях 122 и 119 а.е. от Солнца!