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

Звездный датчик «Пионера-10» давно списали по негодности. Угол между направлениями на Землю и Солнце в 1983 г. уже не превышал 2,2°. Антенна все сильнее загораживала собою светило, солнечный датчик переставал его видеть. В ноябре 1983 г. он был отключен как бесполезный, в июле 1985 г. включен вновь и в мае 1986 г. обесточен окончательно. Между тем очень хотелось знать и направление оси вращения, и его скорость – без этого не считалась текущая ориентация, а текущие данные приборов не привязывались к направлениям в пространстве.

Изобретательные инженеры Центра Эймса применили фотополяриметр в качестве импровизированного звездного датчика! Ему поручили снимать время от времени звездное небо и по этим изображениям на Земле рассчитывали скорость вращения КА и конический угол.

Кстати сказать, аппарат вел себя довольно странно. Вращение равномерно замедлялось от 4,75 до 4,47 об/мин с 1975 по 1990 г., затем всего за пару лет скорость упала до 4,27 об/мин, после чего темп замедления вернулся к прежнему уровню.

К лету 1984 г. с «Пионера-10» было принято 126 Гбит информации. В период солнечного минимума 1985–1988 гг. аппарат регистрировал значительные потоки космических лучей невысоких энергий. У некоторых исследователей, включая Джеймса Ван Аллена и Даррелла Джаджа, это породило надежды на скорый, через один – три года, выход «Пионера-10» из пределов гелиосферы в межзвездную среду, но они оказались напрасными.

22 сентября 1990 г. «Пионер-10» прошел в рабочем состоянии «золотую» отметку – 50 а.е. от Солнца. Его скорость снизилась до 12,9 км/с. На обмен сигналами с Землей уходило 13 ч 47 мин, мощность принимаемого сигнала составляла всего 5 × 10^–21 Вт.

30 сентября 1991 г. на рубеже 53 а.е. аппарат догнала ударная волна от особо мощного выброса солнечного вещества[98]. Сам выброс произошел 13 июня, точнее, под этой датой записали сопутствующее ему событие Форбуша – провал на 18 % в интенсивности галактических космических лучей, регистрируемый наземными обсерваториями.

По этой причине или по какой-то другой в октябре 1991 г. фотополяриметр зонда стал беспричинно переключаться между тремя режимами съемки и с тех пор лишь изредка использовался для определения скорости вращения. Его выключили в октябре 1993 г. ради экономии электроэнергии, но еще два года удавалось «вытаскивать» данные о скорости вращения при автономной ориентации КА на Землю.

На борту продолжали работать пять научных инструментов – анализатор плазмы, три детектора частиц (CPI, CRT и GTT) и ультрафиолетовый фотометр. Правда, в октябре 1990 г. отметили деградацию последнего, и работа фотометра была ограничена двумя днями в неделю. К июню 1993 г. с борта было получено уже 170 Гбит данных.

Комментируя десятилетие ухода КА за орбиту Нептуна, постановщик эксперимента CRT Фрэнк МакДональд из Мэрилендского университета писал, что проводимые «Пионером-10» исследования внешней гелиосферы и ее интерфейса с межзвездным газом имеют фундаментальную научную значимость. Оставаясь в строю так долго, «Пионер-10», в сущности, породил новую научную миссию, и он представляет собой триумф американской техники и промышленности. В свою очередь, Ричард Фиммел добавлял, что мы все еще ежедневно получаем с него научные данные и, вероятно, сможем делать это по крайней мере до 1998 года.

«Пионер-10» сумел прожить намного дольше любых прогнозов благодаря двум обстоятельствам. С одной стороны, его радиоизотопные генераторы и преобразователи оказались более стойкими, чем у «Пионера-11», а операторы всемерно экономили энергию, снимая питание потребителей по мере снижения выработки. С другой стороны, удавалось долго держаться в борьбе за последний децибел – сначала благодаря вводу в строй в интересах «Вояджеров» 70-метровых антенн сети DSN, а затем оснащению ее станций цифровыми усилителями типа Block V с уровнем шума 12,9 К и подстроечным фильтром шириной всего 0,1 Гц. В итоге оказалось возможно принимать сигнал 30-летнего аппарата с расстояния 83 а.е. с уровнем ошибок 1 %. Разве кто-нибудь поверил бы в это в 1972 г.?

Но с каждым годом из-за нехватки энергии сокращалось число работающих приборов «Пионера-10». 1 декабря 1993 г. были приняты последние данные с детектора частиц TRD, и он был отключен. Анализатор плазмы благополучно работал до февраля 1990 г., когда стал выдавать некорректные данные. Разработчики все же нашли способ извлекать из них информацию о скорости солнечного ветра, но в сентябре 1995 г. и этот инструмент пришлось обесточить. 16 мая 1996 г. отключили навсегда прибор CRT, а 30 декабря 1996 г. – инструмент CPI. В работе остались гейгеровский телескоп Ван Аллена, потреблявший какие-то 0,7 Вт, и ультрафиолетовый фотометр.