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

Как это делается: определение времени пролета

Оценка точного времени сближения «Пионера-10» с Юпитером непосредственно по измерениям с Земли была невозможна. Хотя эта точка траектории и была видна с Земли, график доплеровского смещения частоты сигнала отражал только продольную (лучевую) компоненту скорости, но не боковую. Кроме того, измерения велись с движущейся и вращающейся Земли, и анализ требовал точного знания ее эфемерид (текущего положения относительно Солнца в каждый момент времени) и параметров вращения.

Дальность до КА типа «Пионер-10» можно было измерить лишь импровизированным путем, за счет искусственного внесения в частоту отправляемого сигнала ступенек или треугольной «волны» и регистрации этих форм в принимаемом когерентном сигнале. Точность была невелика – порядка 10 км, да и таких измерений было всего три: 24 и 26 ноября, примерно за десять суток до пролета, и через семь дней после него – 11 декабря.

Для определения обстоятельств сближения требовалось совместное решение двух задач: уточнение теории движения планет и спутников и оптимальное наложение на нее имеющихся данных сопровождения КА. Делалось это многократно с каждым новым пролетом «Пионеров» и «Вояджеров» у больших планет, после чего предыдущие результаты уточнялись и пересматривались. Данные, приведенные в таблице 4 (и последующих таблицах 5, 8 и 9), основаны на докладе Роберта Джейкобсона, представленном в 2002 г.

Поэтому не стоит удивляться, что в первых публикациях 1974 г. приводилось точное время встречи «десятого» с Юпитером 02:25:19 UTC, а в отчете JPL за апрель 1974 г. уже фигурировало время 02:25:28 UTC. В статье, опубликованной в феврале 1985 г., Джеймс Кэмпбелл и Стивен Синнотт назвали 02:26:03 UTC – если честно, такое большое отклонение выглядело очень странно. Наконец, в ноябре 2006 г. Кэмпбелл, Джон Андерсон и Майкл Нието опубликовали окончательную оценку: 02:25:11 UTC.

Как оказалось, максимальные энергии заряженных частиц радиационных поясов Юпитера в 10 000 раз больше, чем в земных поясах, причем электронов в них в 100 раз больше, чем протонов – 400 млн против 4 млн на 1 см² в секунду. Хорошо еще, что спутники планеты – и особенно Ио – поглощали до 99 % энергичных частиц!

Часть приборов «Пионера» ушла в насыщение еще за сутки до пролета. На тех, что были способны выдержать такие потоки, уровень счета частиц вышел на максимум и начал снижаться за 12 минут до перииовия. Полученная доза облучения оказалась в 100 раз выше смертельной для человека и близкой к пределу стойкости КА и его аппаратуры. Под действием радиации частота генератора бортового радиокомплекса изменилась на 0,0003 %, а величины токов усилителя сигнала «плавали» на 3–10 %. Заметно снизилась выходная мощность электрической системы. Пострадал звездный датчик системы ориентации, ультрафиолетовый фотометр получил повреждения (к счастью, обратимые), нарушилась работа телескопа космических лучей CRT, а датчики детектора пыли AMD были выведены из строя полностью – оптика помутнела.