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

Как мы помним, «Вояджер-1» после маневра в поле тяготения Сатурна в 1980 г. направился под углом 35,5° к северу от плоскости эклиптики, в то время как «Вояджер-2» от Нептуна был отклонен на 47,5° к югу. В течение девяти лет, разделяющих два этих события, «Вояджер-1» служил летающим стендом, на котором тестировались рабочие и специальные программы для «Вояджера-2», и осуществлял некоторые фоновые измерения в его интересах – такие как фотометрия Урана и Нептуна, но в основном вел собственную программу наблюдений в области ультрафиолетовой астрономии и измерения параметров межпланетной среды.

23 октября 1989 г. в первый раз за весь полет «Вояджер-1» прекратил передачу на Землю телеметрической информации. Что-то произошло в 6 млрд км от Земли между двумя сеансами связи: первый из них закончился в 13:00 UTC штатно, а с началом второго в 23:30 вместо потока данных операторы обнаружили только сигнал несущей частоты.

24 октября в 19:00 на борт ушла команда перезапустить блок модуляции телеметрии. Вслед за ней операторы были готовы отправить команду переключения на резервный блок, но этого не потребовалось. Через 5,5 часов «Вояджер-1» принял и исполнил первую команду, и к 06:00 UTC телеметрия вновь стала поступать на Землю. Старший руководитель полета Джон Туллиус заметил, что, конечно, все причастные вздохнули с облегчением, но остается вопрос о том, почему это случилось и не может ли оно произойти вновь. Он предположил, что попадание заряженной частицы в блок телеметрии привело к незапланированному переключению на резервный комплект, или же, как вариант, сбой произошел просто из-за возраста устройства.

14 февраля 1990 г. в последний раз в истории проекта использовалась основная съемочная система ISS. С ее помощью «Вояджер-1» сделал знаменитый «семейный портрет» планет Солнечной системы.

О намерении провести такую съемку стало известно 28 августа 1989 г., сразу после встречи второго аппарата с Нептуном. Идею «продал» журналистскому сообществу ее автор, астроном и знаменитый популяризатор науки Карл Саган – и сразу же объяснил, что хочет увидеть на общем снимке: «Вот это Марс, вот эта маленькая красная точка. А вот Венера, маленькая желтая точка. А вот эта маленькая голубая точка – это мы».

Тогда возможным сроком съемки назывался март или апрель 1990 г., но, поскольку для ее проведения нужно было задержать уход из проекта ряда ключевых участников, при утверждении плана дату фотографирования назначили на 13–14 февраля. Из двух КА выбрали «Вояджер-1» – по оперативным соображениям, а также потому, что Юпитер с точки зрения «Вояджера-2» находился слишком близко к Солнцу.

Еще ближе с любой точки зрения были Венера и Земля, так что наведения камеры на Солнце избежать было невозможно. Расчеты показывали, однако, что максимум возможного повреждения – это искривление деталей затвора широкоугольного канала.

Для проведения съемки была подготовлена специальная бортовая программа VPLANETS. 13 февраля оба канала съемочной системы ISS, узкоугольный и широкоугольный, были включены. Начав фотографирование в 19:35 UTC, «Вояджер-1» сначала отснял Нептун, Уран и Сатурн, а затем развернулся по крену на –318,2° и захватил звезду α Павлина, чтобы сделать снимки Марса, Юпитера, Земли и Венеры. (Разворот потребовался потому, что без него центральная часть Солнечной системы была бы закрыта остронаправленной антенной HGA.) К 23:43 планировалось сделать 64 кадра, но в реальности их получилось 60–39 в широкоугольном канале, содержащих звездные поля и планеты на их фоне, и 21 в узкоугольном канале – по три на каждую из семи планет за синим, фиолетовым и зеленым фильтрами.

На момент фотографирования «Вояджер-1» находился в 32° выше плоскости эклиптики и под 242° эклиптической долготы, так что видел Солнце и ближние планеты на фоне созвездия Эридана. Возможностей КА и особенно канала передачи информации было недостаточно, чтобы покрыть весь занимаемый ими участок неба, поэтому «портрет» на самом деле строился как цепочка отдельных, почти не связанных кадров широкоугольного канала с врезками узкоугольных снимков.

16 марта на Землю были переданы снимки Нептуна и Урана, а 20 марта – Сатурна. На 23 марта планировался прием изображений Марса, а на 27-е – Юпитера, Земли и Венеры, но сеанс 23 марта не получился из-за дождя в районе приемного комплекса. Его повторили 17 апреля, но операция сорвалась вновь из-за отказа мазера на мадридской станции DSS-63. Пришлось составить еще одну специальную программу, заложить ее на борт, и оставшиеся десять кадров были приняты на Земле 1 мая. На передачу каждого снимка размером 800 × 800 элементов уходило примерно 30 минут.

«Портрет» представили публике 6 июня одновременно в штаб-квартире NASA в Вашингтоне и в JPL в Пасадене, и Карл Саган еще раз использовал свою любимую метафору. «Вот на этой голубой точке, – сказал он, – именно здесь все, кого вы знаете и о ком когда-либо слышали, и каждый когда-либо родившийся человек проживает свою жизнь»[100].

Из девяти планет на мозаичной «картинке» ожидаемо отсутствовали Меркурий, который потерялся в солнечном сиянии, и Плутон, который заранее сочли недостаточно ярким и не стали снимать вообще. Марс не удалось выявить даже на специально обработанных узкоугольных снимках. Венеру и Землю, теоретические размеры которых были близки к 0,1 пикселя, можно было увидеть с большим трудом, но авторы «фотосессии» заявили, что при специальной обработке можно заметить даже Луну. Диск Юпитера был трехпиксельной ширины, а у Сатурна угадывалось кольцо. Изображения Урана и Сатурна при 15-секундной экспозиции получились смазанными из-за движения КА.

Это были последние из примерно 67 000 снимков систем ISS на двух «Вояджерах». Не планировалось больше использовать и два других прибора – фотополяриметр PPS и инфракрасный спектрометр-интерферометр и радиометр IRIS. Поэтому уже 17 января 1990 г. на «Вояджере-1» были отключены два нагревателя, связанные с прибором IRIS – один обеспечивал его работу, а второй служил тепловым эквивалентом на случай, если сам прибор выключен. После съемки «семейного портрета» были обесточены оба канала системы ISS; тем самым энергопотребление КА было снижено на 66 Вт.

На «Вояджере-2» известна дата отключения фотополяриметра – 3 апреля 1990 г. Примерно в это же время, вероятно, было снято питание с ISS.

Из всех приборов, размещенных на сканирующей платформе, на обоих КА продолжали функционировать УФ-спектрометры UVS, на которых регулярно планировались и проводились длительные измерения небесных источников с передачей в реальном масштабе времени высокоскоростной информации на 70-метровые антенны Сети дальней связи DSN либо низкоскоростной информации на 34-метровые антенны. Однако проводимые по программе измерения часто пропадали – не всегда в этот период Земля могла предоставить приемную антенну, не задействованную в новых проектах «Галилео», «Магеллан» и «Улисс».