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

Позднее эту траекторию предполагалось скорректировать. Рассматривались разные варианты сближения «Пионера-11» с Юпитером в зависимости от того, насколько безопасной и успешной окажется встреча с этой планетой первого аппарата. Помимо обычного пролета примерно в экваториальной плоскости на той или иной дистанции предлагались специальные варианты трассы с осмотром южного полюса планеты или с подробным изучением одного из спутников, а также гравитационные маневры с целью скругления гелиоцентрической орбиты, или для выхода КА из плоскости эклиптики, или же для сближения с Сатурном в 1980 г.

К середине мая, когда аппарат все еще использовал антенну среднего усиления MGA, операторы заметили медленное и нерегулярное снижение мощности бортового передатчика. Они заподозрили отказ работающего усилителя TWT-A в радиокомплексе КА и переключили передатчик на запасной TWT-B. Последующий анализ показал, что причина проблемы в чем-то другом, но запасной усилитель так и остался в работе.

18 мая станцию повернули на 4°, нацелили антенной HGA точно на Землю и переключили радиообмен на нее, увеличив его скорость вчетверо – до 2048 бит/с. К 5 июня опробовали все 12 инструментов, хотя ИК-радиометр и второй магнитометр HFM пока не были нужны.

На отлете от Земли детектор метеороидных частиц MD фиксировал вдвое меньше попаданий, чем на «Пионере-10». В первые недели было отмечено 12 событий, а затем, с отметки 1,2 а.е. от Солнца и до 2,3 а.е., – всего лишь одно. Это не означало, конечно, что пыли в Солнечной системе стало меньше, чем год назад. Так как регистрирующие ячейки прибора MD были защищены более толстой металлической фольгой, ее могли пробить частицы массой от 6 × 10^–9 г и размером от 0,021 мм. На «Пионере-10» предельные параметры составляли 8,3 × 10^–10 г и 0,010 мм. Пока можно было лишь заключить, что более крупных частиц примерно столько же, сколько и более мелких.

С 18 августа 1973 г. по 20 марта 1974 г. «Пионер-11» шел через пояс астероидов и получил в нем семь пробоев – вшестеро меньше, чем первопроходец этой трассы. Теперь получилось, что более мелкая пыль, к которой новый прибор нечувствителен, все-таки сохраняется в поясе, в то время как более крупной становится меньше. Впрочем, это был уже чисто научный вопрос: с точки зрения практики стало очевидно, что пояс астероидов не представляет угрозы для полетов.

Успешный пролет «Пионера-10» у Юпитера в декабре 1973 г. доказал, что второй аппарат действительно можно провести значительно ближе к поверхности и за счет этого перенаправить к Сатурну. Особенно настаивал на близком пролете Джеймс Ван Аллен, патриарх американской космической физики и постановщик эксперимента с гейгеровским телескопом GTT.

19 марта 1974 г. NASA объявило, что план Ван Аллена принят. Правда, первоначально выбранную новую траекторию с точкой прицеливания слева от Юпитера сочли слишком опасной. Было решено идти в облет значительно южнее. «Местная» гиперболическая орбита осталась обратной по отношению к вращению планеты, но ее наклонение составляло 51,8° к эклиптике и 55° к экватору Юпитера. Минимальную высоту утвердили на уровне 42 000 км – втрое ниже, чем у предшественника.

Большое наклонение позволяло, во-первых, быстро пересечь неширокую экваториальную зону интенсивной радиации (несмотря на низкий перицентр, суммарная доза ожидалась даже немного меньше, чем у «Пионера-10»), а во-вторых – впервые взглянуть на полярные области Юпитера. Среди прочего успех пролета должен был подтвердить реализуемость проекта изучения планеты орбитальным аппаратом, который тогда планировалось запустить в 1981 г.[34]

15 марта и 16 апреля 1974 г. провели два небольших маневра с целью калибровки двигателей, а 19 апреля состоялась двухимпульсная коррекция для изменения точки прицеливания и времени прибытия «Пионера-11». Операция началась в 19:00 UTC, основные импульсы были выданы около 21:35 и 06:45 UTC. За 42 мин 36 с работы двигатели сожгли 7,7 кг гидразина (28 % первоначальной заправки) и увеличили скорость КА на 63,7 м/с. Время прибытия приблизилось примерно на 29 часов – на 3 декабря в 05:21 UTC. Сближение с Сатурном при полете по новой схеме получалось 5 сентября 1979 г.

Уже за шесть месяцев до встречи бортовые приборы почувствовали «дыхание» Юпитера – счетчики протонов и электронов стали выдавать пик раз в десять часов в ритме вращения планеты.

23 августа по просьбе Джеймса Ван Аллена операторы увеличили скорость вращения «Пионера» с 4,87 до 5,05 об/мин, впервые включив двигатель SCT 2 – он выдал восемь импульсов по полсекунды и еще несколько по 1/8 секунды. Более высокая скорость позволяла получить более качественные данные о радиационных поясах. Заодно немного улучшилось пространственное разрешение снимков.

Сближение с планетой продолжалось с 3 ноября 1974 г. по 3 января 1975 г. За это время на борт было передано 12 358 команд – на 28 % меньше, чем при пролете «Пионера-10». Сбои были отмечены лишь по восьми командам.