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

Определяющим обстоятельством стал отказ в апреле 1978 г. командного приемника на борту «Вояджера-2». В любой момент могла быть утрачена способность принимать команды с Земли, а значит, желаемую траекторию нужно было выбрать как можно раньше. Только при этом условии аппарат смог бы выполнить хотя бы «аварийную» версию программы в автономном режиме.

Фактически траектория полета «Вояджера-2» мимо Сатурна к Урану была сформирована коррекциями 10 и 23 июля 1979 г., сразу после пролета Юпитера. Официальное же сообщение о выборе траектории в системе Сатурна и последующем полете к Урану было опубликовано лишь 8 января 1981 г. В нем говорилось, что ради реализации этой фазы проекта «Вояджер-2» продолжит идти по существующей трассе, а далее объяснялось, что, если бы потребовался второй пролет Титана, с нее пришлось бы уходить, причем как раз не позднее начала 1981 г. Прибытие к Урану было намечено на 24 января 1986 г. с пролетом на минимальном расстоянии 107 000 км.

Вот почему между 23 июля 1979 г. и 26 февраля 1981 г. не было проведено ни одной коррекции траектории «Вояджера-2». Руководители проекта изначально «поставили на Уран», и – к счастью – никакие последующие события не заставили от этого отказаться.

По оценке руководителей полета, оглашенной после визита в систему Сатурна, вероятность сохранения работоспособности станции до пролета Урана в январе 1986 г. составляла 65 %, а до встречи с Нептуном в августе 1989 г. – не более 40 %. Вряд ли они поверили бы летом 1981-го, после четырех лет космического путешествия, что пройдет еще 40 лет, а оба «Вояджера» все еще будут работать на благо науки!

29 сентября 1981 г. аппарат успешно выполнил коррекцию TCM-B10, целью которой было скомпенсировать полученное у Сатурна отклонение от расчетной траектории и направить ее в точку прицеливания у Урана. Выбор траектории пролета предопределял условия гравитационного маневра для дальнейшего полета к Нептуну. Поскольку необходимое расстояние от центра Урана было близким к радиусу орбиты Миранды, оставалось лишь подобрать удобное время прибытия, чтобы заснять с близкой дистанции саму Миранду, а заодно и Ариэль. Все это было сделано в ходе длительного (на 5754 секунды) включения двигателей, обеспечившего приращение скорости около 15 м/с.

25 октября в память компьютера CCS была заложена новая версия аварийной программы BML-4, позволяющая аппарату провести съемку Урана и его спутников и доложить результаты на Землю в случае полного отказа командной радиолинии. Аппарат должен был активировать ее по факту отсутствия новых команд с Земли в течение четырех недель.

Взяв в тот же день Канопус за опорную звезду, аппарат направился к Урану. Путешествие к седьмой планете предстояло долгое – более четырех лет.

Уран до «Вояджера»

Уран, новая цель «Вояджера», был первой планетой, открытой в эпоху телескопов. Его обнаружил в 1781 г. британский астроном сэр Уильям Гершель, но за следующие 200 лет узнать о седьмом спутнике Солнца удалось немного. Зеленовато-голубая планета из группы газовых гигантов имела период обращения 84,014 года при среднем расстоянии от Солнца 19,18 а.е. (2870 млн км). Удивительным оказалось положение оси вращения Урана – она почти лежала в плоскости ее орбиты, будучи отклоненной на 98° от «вертикального» направления, и во время предстоящего сближения «Вояджера» с планетой должна была смотреть почти точно на Солнце. Период вращения не был достоверно установлен: кривая блеска давала 10 ч 50,4 мин, доплеровские измерения – что-то близкое к 24 часам, а самые последние наблюдения дали третий вариант – 16–17 часов. Для планирования пролета был принят период 15,57 часа.

Радиус Урана оценивался разными авторами в 25 400–26 200 км (4,0–4,1 земного). Благодаря наличию спутников масса была известна точнее – 14,54 земных. Средняя плотность получалась в диапазоне 1,19–1,27 г/см³, что заставляло предположить в составе планеты значительную долю аммиака и метана наряду с водородом и гелием. Водород и метан уверенно определялись спектроскопическими методами. В отличие от Юпитера, Сатурна и даже Нептуна, собственное излучение Урана было слабее, чем приток энергии от Солнца.

Уильям Хаббард и Джозеф МакФарлейн в 1980 г. предложили такую модель внутреннего строения Урана: железосиликатное ядро размером примерно с Землю, в котором сконцентрировано 24 % массы планеты, ледяная и жидкая мантия из воды, метана и аммиака глубиной около 10 500 км (65 % массы) и плотная атмосфера толщиной порядка 7600 км (11 %, преимущественно из молекулярного водорода и гелия).

О наличии магнитного поля и магнитосферы в 1981 г. еще ничего не было известно, но спутник IUE зафиксировал вокруг Урана свечение водорода, которое связывали с полярными сияниями.

Два самых далеких и крупных спутника Урана, Титания и Оберон, были замечены Гершелем в 1787 г. Две луны поменьше и поближе, Ариэль и Умбриэль, нашел Уильям Ласселл в 1851 г. Еще более миниатюрная Миранда обязана своим открытием в 1948 г. Джерарду Койперу. Всем им были даны имена героев пьес Шекспира[83].