За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

В «Новых горизонтах» были значительно усовершенствованы системы связи, позволяющие передавать и получать информацию в обе стороны: с Земли на зонд — команды, а данные и информацию о «состоянии здоровья» (телеметрию) — с зонда на Землю. Как мы уже говорили, команда «Новых горизонтов» приняла решение понизить функциональные возможности системы связи у Плутона, потому что антенны имеют большой вес, а для передачи из глубокого космоса требуется много энергии. Также подобное уменьшение скорости передачи данных экономило средства, чтобы уложиться в бюджет, выделенный NASA. Но это означало, что после пролета Плутона потребуется больше года на то, чтобы передать всю собранную информацию на Землю. Алан сказал команде: «Если мы не уложимся в финансовые рамки, то вообще никуда не полетим. Я понимаю, что вы бы предпочли передавать данные побыстрее, но, если мы действительно хотим отправиться к Плутону, мы должны не превышать смету NASA, а это означает: нам придется идти на компромиссы».

Мудрые конструкторские решения для создания экономной и почти невесомой системы связи для «Новых горизонтов» являются всего лишь одним из примеров того, как принималось множество решений — от двигателя и управления полетом до хранения данных и регулирования температуры, — чтобы создать космический аппарат, направляющийся к внешним планетам и полностью меняющий все представления о том, сколько должен стоить такой полет.

Выбор ракеты

Чтобы добраться до Плутона так быстро, как только возможно, команде «Новых горизонтов» требовалось построить очень легкий космический аппарат и обзавестись мощной ракетой. Такое сочетание (вместе с гравитационным маневром в поле притяжения Юпитера) было способом добиться самой высокой возможной скорости для того, чтобы достичь границ Солнечной системы. В то время, когда начинался проект «Новые горизонты», в США не было достаточно мощной ракеты, готовой к эксплуатации, но в разработке находились две новые ракеты-носителя. Lockheed Martin строил новую тяжелую ракету «Атлас-5», а Boeing — «Дельту IV». Обе ракеты были громадные — более 60 м высотой каждая — и способны развить тягу в сотни тонн.

Boeing и Lockheed Martin жестко соперничали, сражаясь за контракты на каждый пуск. В 2002 и 2003 гг., когда аппарат только проектировался, NASA и команда «Новых горизонтов» тщательно выбирали между двумя ракетами, сравнивая, например, то, как на каждую из них устанавливается космический аппарат, а также их различные энергетические возможности, ускорение, условия воздействия вибраций и стоимость. В конце концов победила «Атлаc V», отчасти из-за того, что должна была быть готова раньше, и планировалось, что до 2006 г. пройдет больше ее пусков.

Для запуска «Новых горизонтов» была выбрана самая мощная версия «Атласа V», имеющая цифровое обозначение 551. Первая ступень этого монстра имеет высоту 32 м и 3,81 м в диаметре. На ней установлен мощный двигатель, построенный в России[17], внутри которого сгорают жидкий кислород и керосин. К первой ступени крепятся пять гигантских твердотопливных ракетных ускорителей, которые начинают работать одновременно с ней. Вместе им предстояло разогнать «Новые горизонты» (и верхние ступени ракеты) до гиперзвуковой скорости, превышающей 16 000 км/ч. В качестве второй ступени используется разгонный блок «Центавр». Он имеет высоту 13 м и дает тягу 10,1 т. На второй ступени стоит американский двигатель компании Aerojet Rocketdyne RL-10. Особенно важно, что «Центавр» можно запустить и остановить несколько раз, для того чтобы направить «Новые горизонты» на верный курс к Юпитеру.

«Центавр» и «Новые горизонты» венчал обтекатель ракеты, то есть носовой конус, разработанный для того, чтобы защитить аппарат от мощного напора, возникающего из-за набегающего воздушного потока во время старта. Для «Новых горизонтов» заказали самый легкий носовой конус, который позволял сэкономить вес и еще больше улучшить характеристики запуска «Атласа V» в конфигурации 551.

Тем не менее даже этой максимальной конфигурации ракеты-носителя было недостаточно, чтобы отправить «Новые горизонты» в путешествие к Плутону. «Центавр» мог поднять аппарат на околоземную орбиту, а затем отправить его на траекторию, позволяющую добраться до пояса астероидов за орбитой Марса. Но чтобы достичь рабочих характеристик, дающих возможность добраться до Юпитера, а затем — до Плутона, было необходимо добавить к «Атласу V» построенную по заказу третью ступень. Команда «Новых горизонтов» выбрала чрезвычайно надежную, хорошо себя показавшую твердотопливную ракетную ступень под названием STAR 48. Эта ступень, которая работала всего 82 секунды, должна была создать ускорение почти в 14 g и, таким образом, сделать «Новые горизонты» самым быстрым космическим аппаратом, когда-либо запущенным людьми, способным достичь орбиты Луны в десять раз быстрее, чем «Аполлоны», и лететь с этой скоростью почти десять лет, чтобы преодолеть 4,8 млрд км до Плутона.

Доставить плутоний на Плутон