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

10 марта 1977 г. Джеймс Эллиотт с коллегами вылетели из Перта на борту самолетной обсерватории имени Койпера, чтобы на высоте 12 300 м над Индийским океаном в 2000 км юго-западнее Австралии пронаблюдать с помощью ИК-телескопа покрытие Ураном звезды 9-й величины в созвездии Весов с обозначением SAO 158687. К удивлению ученых, на кривой блеска звезды было пять отчетливых провалов до начала покрытия и пять симметричных им – после. Это могло означать только одно: Уран имеет кольца, как и Сатурн, но узкие и очень темные – настолько, что с Земли они не видны. Внешнее, самое заметное кольцо, имело в ширину 50–60 км, а внутренние и того уже – вплоть до 0,5 км. На фоне великолепного «ожерелья» Сатурна они выглядели очень бледно… если, конечно, так можно говорить об объектах, которые удалось впервые увидеть лишь семью годами позже.

Кольца занумеровали греческими буквами от α до ε, но позднее углубленная обработка данных выявила шестое кольцо между вторым и третьим. Переименовывать их не стали, и кольцо η «незаконно» прописалось между β и γ. Другая группа астрономов при наблюдении нового покрытия 10 апреля 1978 г. увидела уже девять колец; три из них оказались круглыми, а остальные были слегка эксцентричны. Трем внутренним кольцам были даны числовые обозначения: 6, 5 и 4. Почему не буквенные, тем более что они предлагались? Потому что так они были занумерованы в первой публикации. Астрономы чтут права первооткрывателей…

Объем знаний о системе Урана ровно через 200 лет после открытия планеты был наглядно описан руководителем фотографической группы проекта «Вояджер» Брэдфордом Смитом. На пресс-конференции после пролета Сатурна он заявил, что теперь мы летим вслепую, не знаем даже, какие вопросы можно задать нашим камерам, не уверены в том, какие фильтры использовать. Правда, научный руководитель проекта Эдвард Стоун видел в этом не проблему, а возможность, считал, что определенно сможем увидеть новые явления, которые нереально наблюдать с Земли.

Научное сообщество проекта «Вояджер» надеялось, что на часть вопросов об Уране успеет ответить Космический телескоп имени Хаббла, запуск которого на шаттле ожидался в январе 1985 г. По первым наблюдениям орбитальной обсерватории предполагалось откорректировать программу работы в системе Урана. В действительности «Хаббл» не помог «Вояджеру» исследовать ни Уран, ни даже Нептун – из-за нереальности предложенного графика полетов шаттлов, а затем и катастрофы «Челленджера» он был выведен на орбиту лишь в апреле 1990 г. Поэтому существенные данные для подготовки программы изучения Урана удалось получить лишь наземными средствами.

Так, 23 июня 1982 г. были анонсированы данные наблюдений спутников планеты на ИК-телескопе IRTF на горе Мауна-Кеа на Гавайях, выполненных по гранту NASA. Проведя фотометрию и радиометрические измерения в ИК-диапазоне, Хэмилтон Браун, Дейл Круйкшенк и Дэвид Моррисон определили с погрешностью не более 5 %, что диаметр Оберона достигает 1690 км, при том что предыдущая оценка составляла лишь 900 км. Титания получилась немного меньше – 1590 км вместо 1000 км. Диаметр Ариэля исчислили в 1410 км, а Умбриэля – в 1160 км, чуть ли не вдвое увеличив предыдущие оценки. О сложности измерений с дистанции в почти 3 млрд км наглядно говорил такой факт: к моменту официальной публикации в Nature, последовавшей 2 декабря, авторы пересмотрели уже объявленные данные – почти «уравняли» в размерах Оберон и Титанию (1630 и 1600 км) и сделали «усушку» двум остальным спутникам до 1330 и 1110 км. Надежно определить размер Миранды не удалось вообще.

Стоит заметить, что прежние оценки делались исходя из видимой звездной величины в предположении об определенном альбедо вещества поверхности спутников. Теперь были получены независимые данные о размерах и соответственно пересчитана отражательная способность. Она оказалась весьма низкой: Умбриэль, Титания и Оберон были сходны со спутником Юпитера Каллисто, а Ариэль яркостью и цветом походил на Гиперион, самый темный в системе Сатурна. Природа того агента, который затемнил ледяные поверхности лун Урана, оставалась загадкой.

В апреле 1984 г. Ричард Террайл и Брэдфорд Смит, главные действующие лица в видовой группе «Вояджеров», впервые смогли сфотографировать кольца Урана. Наблюдения проводились на высокогорной обсерватории Лас-Кампаньяс в Чили по самой передовой на тот момент технологии: изображения регистрировались на ПЗС-матрицу с последующей компьютерной обработкой. Кольца оказались чернее угля – они отражали всего 2 % солнечного света. В октябрьской публикации исследователи предположили, что ответственность за это несет «темное органическое вещество, распространенное во внешней части Солнечной системы». Как вариант они были готовы рассматривать налет из замерзшего метана.

Новые задачи, новые возможности