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

23 января 1989 г. Нептун был отснят с расстояния 310 млн км с пространственным разрешением около 6000 км. Очень интересной оказалась яркая атмосферная деталь на 30° ю.ш., похожая на наблюдавшиеся с Земли в красной метановой полосе. Скорость ее движения соответствовала периоду обращения 17–18 часов. Из кадров за прозрачным, фиолетовым и оранжевым светофильтрами составили цветное изображение, на котором удалось рассмотреть облачную структуру в виде широтных полос, характерную и для других планет-гигантов. Светлые полосы были на 10 % ярче, чем темная кайма вокруг южного полюса; степень контраста оказалась примерно как у Сатурна и на порядок сильнее, чем на Уране.

3 апреля «Вояджер-2» наблюдал планету с расстояния 208 млн км. На снимках с разрешением 3850 км, помимо широкой полосы, окружающей южный полюс, был найден темный овал между 20° и 30° ю.ш., простирающийся на 35° по долготе. Это образование размером с планету Марс немедленно прозвали Большим Темным Пятном – по аналогии с Большим Красным Пятном на Юпитере. Когда ученые подняли результаты январской съемки, они убедились, что это же или похожее пятно присутствовало и тогда, будучи на 10 % темнее окружающих деталей в прозрачном фильтре, но ярче в оранжевом. Период обращения для пятна опять-таки находился между семнадцатью и восемнадцатью часами.

25 и 26 апреля с помощью узкоугольной части ISS была проведена съемка с расстояния 176 млн км. Разрешение составило 3250 км, так что в центре диска один пиксель соответствовал квадрату 4 × 4° на Нептуне. Как и в январе, из троек кадров с разными фильтрами были составлены два цветных снимка с интервалом в пять часов между ними. Большое Темное Пятно (БТП) попало лишь на один из них, а светлая деталь с январской «картинки» полностью «рассосалась». В южной полярной области было обнаружено новое светлое пятно небольшого размера, причем всего лишь за 18 часов его яркость заметно увеличилась. Стало ясно, что атмосфера Нептуна весьма активна, в отличие от урановской.

По окончании съемки «Вояджер-2» сориентировался на Алькаид для теста оперативной готовности ORT-2A радиоэксперимента RSS, состоявшегося 27 апреля, а 8 мая, после штатных научных разворотов, – на Ахернар. На этапе подлета к Нептуну основной навигационной звездой стал именно он. Впрочем, уже 16 мая аппарат перенавелся на Канопус для репетиции встречи с Нептуном, а по окончании ее – вновь на Ахернар.

Генеральная репетиция 24–25 мая включала 12-часовую имитацию наиболее важных съемок и измерений из программы B951. Сеанс включал развороты на различные опорные звезды, пять из восьми разворотов сканирующей платформы, все три вида компенсации смаза изображения и маневр слежения за лимбом планеты. Единственное замечание было связано с полнотой полученных на Земле данных по радиоэксперименту во время теста ORT-3.

В ходе этой тренировки 24 мая с дистанции 134 млн км была сделана серия из пяти снимков камеры NAC с пятью разными светофильтрами. Большое Темное Пятно сохранилось, было видно также меньшее по размеру белое пятно, светлая зона над южным полюсом Нептуна и широтные полосы. Как и ранее, облик планеты существенно отличался в зависимости от фильтра: яркие детали были лучше видны в зеленом и оранжевом цвете, а темные проявляли большую контрастность в синем и фиолетовом. Руководитель группы видовой информации д-р Брэдфорд Смит отметил, что Нептун уже сейчас более интересен, чем был Уран даже в момент тесного сближения.

Встреча с Нептуном официально началась 5 июня 1989 г., за 81 сутки до момента наибольшего сближения, на расстоянии 117 млн км от цели. Точнее, стартовала так называемая фаза обсервации продолжительностью 62 дня, включающая три программы – от B901 до B903. Первая из них начала исполняться 5 июня в 06:42 UTC, но информация об этом дошла до Земли только в 10:40.

С этого момента «Вояджер-2» являлся самым приоритетным объектом для DSN. Прием информации стал непрерывным, а съемка Нептуна – регулярной. В первый день, например, было сделано 25 фотографий для документирования обращения планеты вокруг оси. Пять групп снимков с интервалами по 214,4 минуты между ними соответствовали одному обороту, и в каждую группу входили четыре узкоугольных снимка с разными фильтрами и один широкоугольный в полосе метана. Подобные съемки вскоре стали повседневной рутиной.

7 июня на протяжении шести часов было сделано сразу 70 снимков за пятью разными фильтрами для отслеживания динамики атмосферы и поиска колец; такие «фильмы» снимались раз в неделю. Регулярными были также снимки Тритона и Нереиды в интересах оптической навигации. Тем временем УФ-спектрометром сканировалась вся система Нептуна для регистрации нейтрального водорода и возбужденных ионов, а также для поиска полярных сияний.

Параллельно проверялись и калибровались остальные инструменты. 8 июня инженеры протестировали работу приводов сканирующей платформы, после этого пришла очередь гироскопов. 12 июня калибровались антенна и солнечный датчик. 15 июня «Вояджер» сделал малый научный маневр – четыре «кувырка» по рысканью и четыре по крену, – в ходе которого калибровались датчики магнитометра и уточнялась ориентация штанги, на которой они смонтированы. 26 июня калибровались приборы PPS и UVS, а 28 июня был повторен тест готовности к радиоэксперименту ORT-3.5.

21 июня во время регулярного поиска колец на снимок «Вояджера» с выдержкой 46,08 секунды попал неизвестный спутник планеты. Этот объект был найден затем еще на 16 кадрах, сделанных с 14 июня по 5 июля, что позволило определить его орбиту – круговую, на расстоянии 117 500 км от центра Нептуна, – и в первом приближении оценить размер – от 200 до 600 км в диаметре. Первый спутник Нептуна, открытый в 1989 г., получил временное обозначение 1989 N1, а впоследствии – имя Протей. Стивен Синнотт, первооткрыватель, описал свои ощущения так: «Я не подпрыгнул и не закричал. Я сжал кулак, мысленно кивнул себе и подумал: „Ага, этот, кажется, настоящий“»[92]. Об открытии объявили 7 июля.

Для инженеров проекта это были сразу две новости, хорошая и не очень. С одной стороны, присутствие спутника в этой зоне обещало снижение радиационной нагрузки на аппарат. С другой, 30 планировщикам и кодировщикам предстояло дорабатывать программу пролета, чтобы вставить в нее хотя бы один близкий кадр с новым небесным телом. Команда из 20 навигаторов возрадовалась: регулярный близкий спутник обещал большую точность при расчете положения Нептуна, чем Тритон и Нереида, а значит, облегчал планирование и проведение коррекций. Ну а у теоретиков появилась новая головная боль: как увязать этот крупный и вполне регулярный объект с крайне экзотической орбитой Тритона? Привычный уже сценарий захвата Тритона предполагал, что в процессе «оседания» на круговую орбиту последний должен был вычистить пространство вокруг Нептуна в пределах от 5 до 100 радиусов планеты. Спутник 1989 N1 находился ближе, но недалеко от опасной границы.

22 июня с расстояния 92 млн км ученые увидели, что полярный «воротник» Нептуна между 45° и 70° ю.ш. состоит из двух отдельных облачных полос шириной до 4300 км. Похожая картина угадывалась и вокруг северного полюса планеты, хотя и с трудом – из-за неблагоприятного ракурса съемки. Специалисты полагали, что это зоны струйных потоков.