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

В результате анализа полного архива данных в 2011 г. Вячеслав Турышев, Виктор Тот, Джордан Эллис и Крейг Марквардт пришли к выводу, что аномальное ускорение «Пионеров» все-таки меняется со временем, уменьшаясь примерно на (0,17…0,18) × 10^–10 м/с² в год. Линейная и экспоненциальная модели ускорения давали практически одинаковый результат в части уменьшения невязок измерений. Удалось исключить вариант с ускорением вдоль вектора скорости, но данные не давали выбора между тремя остальными возможностями.

Наконец, в 2012 г. Турышев, Тот и их соавторы опубликовали работу с выводом о том, что несимметричное отражение рассеянного тепла действительно может быть причиной аномалии – величина результирующего ускорения, его направление и поведение во времени хорошо накладывались на реальные доплеровские измерения. Ими была построена полная конечно-элементная модель КА и получено численное решение уравнений теплопроводности и излучения с реальными данными телеметрии «Пионера-10» в качестве граничных условий. Далее, параметрическая модель силы теплового давления позволила заключить, что вклад в аномальное ускорение дают 1,04 % тепловой мощности РИТЭГов и 40,6 % мощности бортовой аппаратуры. Суммарно получилось 80 % наблюдаемого ускорения.

После этого исследователи включили параметрическую модель в расчет доплеровского сдвига частоты сигнала и получили наилучшее соответствие с реальными измерениями при коэффициентах вклада 1,44 % и 48,0 %. С учетом погрешностей результаты оказались в хорошем согласии – по-видимому, загадка «Пионеров» все-таки разгадана.

Глава 10 Звездный путь начинается

Последняя гастроль ISS

Основной целью программы «Вояджер» после встречи «Вояджера-2» с Нептуном стало изучение космической среды в пределах гелиосферы и в межзвездном пространстве.

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.