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

19 сентября 1986 г. в JPL награждали участников экспедиции «Вояджера». Ричард Лэзер, менеджер проекта с 1981 г., был удостоен медали NASA «За выдающиеся заслуги». Медалью «За выдающееся лидерство» были награждены его заместитель Джордж Текстор, менеджер по техническим вопросам Уильям МакЛафлин, по управлению полетом Дуглас Гриффит, по планированию Чарльз Колхейз, глава группы бортовых программ Реймонд Моррис, менеджер системы наземных данных Аллан Сакс и научный руководитель проекта Эдвард Стоун. Медаль «За исключительные инженерные достижения» досталась руководителю группы КА «Вояджер» Говарду Мардернессу и главному инженеру Отдела связи и приема данных JPL Робертсону Стивенсу. Медалью «За исключительные научные достижения» наградили научных руководителей всех экспериментов, и еще 35 человек получили медали «За исключительные заслуги».

Глава 8 Нептун

Нептун до «Вояджера»

Нептун и его главный спутник Тритон были открыты в 1846 г., через 65 лет после Урана. Судя по записям Галилео Галилея, изобретатель первого телескопа видел Нептун 233 годами раньше, но не опознал в тусклой звездочке восьмую планету. В 1795 г. аналогичное «достижение» записал на свой счет Жозеф Лаланд, а в середине XIX в. история повторилась в еще более драматичной форме.

В 1845–1846 гг. англичанин Джон Коуч Адамс и француз Урбен-Жан-Жозеф Леверрье независимо друг от друга рассчитали орбиту и положение предполагаемой планеты, которая могла бы вносить возмущения в орбитальное движение Урана. Прогноз Адамса был проверен британским же астрономом, директором Кембриджской обсерватории Джеймсом Чаллисом, который в ходе наблюдений 8 и 12 августа 1846 г. видел Нептун, но тоже не смог опознать в нем планету! А в ночь с 23 на 24 сентября в Берлинской обсерватории молодой астроном Йоханн Готтфрид Галле и его помощник Генрих Луи д'Арре нашли Нептун по прогнозу Леверрье в 1° от указанной им точки – им и досталась слава первооткрывателей.

Нептун обращается вокруг Солнца по почти круговой орбите на среднем расстоянии 30,07 а.е. (4497 млн км) с периодом 164,8 года. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на 29° – вполне приличный угол для большой планеты, не то что феерические 98° у Урана. В 1928 г. в результате наблюдений на Ликской обсерватории Джозеф Мур и Дональд Мензел оценили период вращения планеты в 15,8 часа. В 1980 г. это значение было поставлено под сомнение, но устояло.

Наблюдения Брэдфорда Смита в мае 1983 г. в ближнем ИК-диапазоне на 2,5-метровом телескопе чилийской обсерватории Лас-Кампанас с использованием новейшей техники регистрации на ПЗС-матрицах позволили отследить движение облачных структур в атмосфере Нептуна и дали новое значение: 17 ч 50 мин ± 5 мин, которое и было положено в основу планирования работы «Вояджера». 14 июля 1988 г. планету отсняла группа Хайди Хэммел на гавайском ИК-телескопе IRTF в «метановой» полосе 619 нм и обнаружила, что атмосферная деталь на 38° ю.ш. делает один оборот за 17 часов ровно, в то время как другая деталь на 30° с.ш. – за 17,7 часа.

Надежную оценку радиуса Нептуна дало покрытие им 15 июня 1983 г. звезды Hyd 22 58794, наблюдавшееся на шести крупных телескопах. Экваториальный радиус планеты на уровне давления 10^–6 атм был определен в 25 268 км, что хорошо стыковалось с целой серией предыдущих наблюдений и было подтверждено при еще одном покрытии 20 августа 1985 г. В пересчете на стандартный уровень давления 1 атм это давало примерно 24 760 км. Масса планеты оценивалась в 17,22 земных, что давало среднюю плотность 1,62 г/см³ – существенно больше, чем у Урана.

Как и три его соседа, Нептун представлял собой газовый гигант без твердой поверхности – за границу условно принимался уровень давления 1 атм. Основными компонентами вещества планеты считались водород, гелий и метан, который мог образовать тонкий облачный слой на уровне давления 2 атм при температуре 85 К. Помимо этого, постулировалось наличие облачных слоев из углеводородных «снежинок» и сероводорода. В атмосфере планеты неоднократно наблюдались крупные контрастные пятна, а над краем видимого диска – дымка, существовавшая несколько суток или даже недель.

Из-за удаленности от Солнца Нептун получал в 2,5 раза меньше солнечной энергии, чем Уран, но почти не отличался от последнего по температуре видимой поверхности. Это заставляло предполагать наличие внутреннего источника тепла.

В начале августа 1988 г. группа Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли отчиталась о результатах радионаблюдений Нептуна на многозеркальном радиотелескопе VLA в 80 км к западу от Сокорро в штате Нью-Мексико. Этот инструмент, принадлежащий Национальной радиоастрономической обсерватории NRAO[89], имел в своем составе 27 отдельных антенн диаметром по 25 м. Исследователи выделили в «сигнале» Нептуна синхротронное радиоизлучение, свидетельствующее о наличии у планеты радиационных поясов и магнитного поля с индукцией 0,5–1,0 Гс.