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

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!

Летом 1988 г. научная команда проекта «Вояджер» понесла неожиданную утрату: скончался руководитель эксперимента PWS по плазменным волнам Фредерик Скарф. Он умер 17 июля в Москве, где участвовал в научной конференции, приуроченной к старту к Марсу двух советских аппаратов «Фобос». Кстати, именно Фред Скарф был «движущей силой» решения о перенаправлении околоземного научного аппарата ISEE-3 к комете Джакобини – Циннера, что позволило американцам исследовать ее раньше, чем советским, европейским и японским ученым – знаменитую комету Галлея.

Добавим, что в декабре 1987 г. во время соединения «Вояджера-2» с Солнцем состоялся эксперимент по приему сигналов на малом угловом расстоянии от светила с использованием нового приемника на станциях DSN. Аппарат успешно отслеживался на расстоянии от 11° в начале эксперимента до менее 1° от Солнца в конце.

Во время следующего соединения, с 15 декабря 1988 по 9 января 1989 г., проводилось уже обычное радиопросвечивание солнечной короны с целью картирования плотности плазмы и изучения ее маломасштабных (порядка 100 км) вариаций.

Планирование встречи с Нептуном фактически началось в феврале 1984 г. и обрело полную силу в 1986 г., вскоре после отлета от Урана. Из 180 ученых и инженеров, составлявших группу управления полетом[91], примерно треть разрабатывала новые алгоритмы управления, а еще треть – программу съемок и научных исследований у Нептуна.

К концу 1988 г. были разработаны и подготовлены к закладке на борт программы на все этапы наблюдений, кроме непосредственно этапа пролета – ее закончили в апреле 1989 г. Были также предусмотрены возможности оперативной коррекции двух пролетных программ, B951 и B971, на основании как реальных баллистических данных, так и сделанных открытий.