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

Небесно-механические итоги пролета также включали уточненные данные о системе Нептуна. Масса планеты оказалась равна 1,0243 × 1026 кг, а ее средняя плотность – 1,64 г/см3. Экваториальный радиус на уровне давления 1 атм был окончательно оценен в 24 764 км, а полярный – в 24 340 км. Тритон «потянул» на 2,141 × 1022 кг и имел плотность 2,054 г/см3 при диаметре 2710 км. Это означало наличие силикатного ядра радиусом порядка 1000 км.

Основные баллистические события во время пролета Нептуна перечислены в таблице 17. Приведенные в последней графе расстояния из предварительного плана даны в качестве иллюстрации, а расчетные времена не соответствуют уточненным, причем в некоторых случаях различия весьма значительны. В частности, точка пересечения плоскости колец на подлете сместилась на шесть минут по времени и сдвинулась на отметку 80 600 км в плане и 85 300 км фактически. Аналогичный сдвиг, но уже на 10 минут, произошел с симметричной ей точкой на отлете – нисходящий узел был пройден на дистанции 103 700 км. События даны по Гринвичу по бортовому времени; время прихода сигнала на Землю ERT было на 246 мин 05 с больше.

Как определил Р. Джейкобсон в ходе последующего анализа, максимальное сближение с Нептуном имело место в 03:56:36,3 эфемеридного времени ET, что соответствовало 03:55:40,1 по Всемирному координированному времени UTC.

2 октября на расстоянии 56 млн км от планеты исследование системы Нептуна завершилось, и лишь отдельные наблюдения еще планировались до декабря включительно. В этот день в 11:42 UTC компьютер CCS начал выполнять новую полетную программу B001 – первую в межзвездном полете «Вояджера-2». К этому времени программа 09AD с алгоритмами навигации у Нептуна была уже выгружена из памяти FDS, и все стало значительно проще.

Вернемся теперь к нашим «Пионерам» – ведь они отправились в межзвездное путешествие раньше «Вояджеров», им его раньше и заканчивать.

Специализированный проектный отдел Центра Эймса по «Пионерам», созданный в 1964 г., был расформирован 29 февраля 1980 г., так как создание новых аппаратов этого класса не планировалось. Заботу о семи работающих зондах – четырех околосолнечных, двух дальних и об одном на орбите вокруг Венеры – возложили на Отделение космических миссий.

Чарльз Холл, руководитель проекта «Пионер», в 1980 г. ушел в отставку после 38 лет работы в NACA и NASA, получив на прощание еще одну медаль «За выдающиеся заслуги». Его должность перешла к Ричарду Фиммелу, научным руководителем проекта стал Палмер Дайал, а менеджером по управлению полетом «Пионеров» – Катерина МакГан. В 1992 г. менеджером проекта стал Фред Вирт, а с 1996 г. четвертым и последним в этой должности был Ларри Лэшер.

1 апреля 1982 г. контакт на управление «Пионерами» и обработку данных был выдан подразделению компании Bendix Field Engineering Corporation в Саннивейле. «Частнику» выделялось 1,85 млн долларов на два года с опцией еще на три года.

Как мы помним, «Пионер-11» первым произвел разведку Сатурна и доказал возможность перенаправления «Вояджера-2» к Урану. Дальнейшую его судьбу определили условия гравитационного маневра: аппарат повернул почти на 90° и приобрел гиперболическую скорость. Направление движения – под углом 12,6° к эклиптике в направлении созвездия Орла – было близким к апексу Солнца, то есть к направлению движения Солнца относительно местного газопылевого облака.

Именно с этой стороны должны были ближе всего располагаться ударная волна в солнечном ветре и гелиопауза – граница солнечного и межзвездного вещества. Ученые надеялись, что «Пионер-11» первым достигнет этих пределов и выйдет в межзвездную среду. На «Пионер-10» они не рассчитывали, так как тот удалялся в противоположном направлении, в сторону хвоста гелиосферы, с асимптотой траектории на 2,9° к северу от эклиптики.

24 октября 1979 г. NASA объявило, что «Пионер-11» сможет передавать научные данные до конца 1980-х гг., если не случится какого-нибудь неожиданного отказа. Пока же на нем выключили ИК-радиометр, не имеющий задач в межпланетном полете, и феррозондовый магнитометр, который был нужен только для измерения магнитного поля Юпитера. 25 сентября 1983 г. прекратили использовать детектор микрометеоритов MD. В феврале 1984 г. отключили фотополяриметр, но через некоторое время снова включили в качестве звездного датчика, фиксировавшего с тех пор медленную раскрутку КА (вплоть до 8,4 об/мин в феврале 1994 г.). 16 сентября 1987 г. сняли питание с детектора A плазменного анализатора.

Несмотря на потерю части приборов, «Пионеры» поставляли очень интересную информацию. Мы уже упоминали публикацию от 15 июля 1988 г., в которой первую роль играли Джон Михалов и Аарон Барнс из Исследовательского центра имени Эймса. Они сравнили результаты измерений скорости солнечного ветра на двух «Пионерах» и на «Вояджере-2» в 1985 г., в период минимума солнечной активности.

В это время «Пионер-10» и «Вояджер-2» двигались от Солнца примерно в его экваториальной плоскости, а вот «Пионер-11» после пролета Сатурна в 1979 г. ушел резко «вверх» и поднялся уже примерно на 15° выше по широте. Два экваториальных аппарата отмечали периодические «порывы» в скорости солнечного ветра – потока солнечных протонов и электронов плотностью около 5 частиц на 1 см3. Эта скорость резко возрастала, а потом быстро снижалась с периодом в 27 суток, то есть с частотой вращения Солнца вокруг оси. В июне 1985 г., однако, находившийся в 17,7 а.е. от светила «Вояджер-2» перестал регистрировать быстрый солнечный ветер, в то время как «Пионер-11», находившийся на расстоянии 19,0 а.е. от Солнца, продолжал «ощущать» его «порывы». Через некоторое время скорость потока солнечного вещества у «Вояджера-2» стала вдвое ниже, чем у «Пионера-11».

Так продолжалось до августа, когда замедление достигло «Пионера-10» на дистанции 36,2 а.е. от Солнца – вдвое дальше, чем у «Вояджера-2». В общем-то было понятно, что «медленные» частицы солнечного ветра, покинувшие корону Солнца в марте 1985 г., к началу июня достигли места нахождения «Вояджера-2», а в конце августа догнали «Пионер-10». Но почему «Пионер-11» продолжал видеть «быстрый» солнечный ветер, скорость которого даже выросла?[97]

Оказалось, дело в изменении структуры магнитного поля Солнца и его магнитосферы. Ученые знали, что быстрый солнечный ветер истекает через корональные дыры, распределение которых по диску светила меняется в течение 11-летнего солнечного цикла. В норме они находятся в высоких широтах и только вблизи максимума приближаются к солнечному экватору «языками» по 10–20° длиной. Вместе с дырами мигрируют и источники быстрого солнечного ветра (точнее, конечно, наоборот).