Секреты американской космонавтики - Александр Железняков

Во-первых, оказалось, что гелиопауза, которую рассматривают как своеобразную границу Солнечной системы, удалена от Солнца на гораздо большее расстояние, чем считалось ранее. Даже в 1999 году «Pioneer-10» не достиг гелиопаузы, хотя первоначально это прогнозировалось на конец 80-х – начало 90-х годов. Даже сегодня мы не можем с уверенностью утверждать, что станции уже удалось это сделать.

Во-вторых, был выявлен интересный эффект, который ставит под сомнение справедливость законов Ньютона, казавшихся незыблемыми и вечными. Как показали данные измерений, уменьшение скорости станции во времени происходило несколько быстрее, чем это должно было происходить по ньютоновской механике. И хотя эта величина довольно мала, но для законов небесной механики является существенной погрешностью. Аналогичные данные были получены и при анализе движения других станций, удаляющихся от Солнца. Пока нет приемлемой теории, способной объяснить этот эффект, и я не хочу приводить все гипотезы, которые были выдвинуты и аргументированы. Надеюсь, что уже в ближайшем будущем этот вопрос найдет свой ответ.

Наблюдая за «Пионером-10», специалисты надеялись найти объяснения возмущениям орбиты, которые испытывают трансурановые планеты. До того момента, как станция оказалась на «задворках» Солнечной системы, предполагалось, что источником таких возмущений могли быть либо коричневый карлик, либо «черная дыра», либо Х-планета. Анализ информации, полученной от «Пионера-10», а позднее и от «Пионера-11», позволил исключить гипотезы о коричневом карлике и «черной дыре». Гипотеза о Х-планете прямо не подтвердилась, однако в ее пользу, как объявили специалисты НАСА, были собраны «косвенные, но существенные» свидетельства.

До 17 февраля 1998 года станция оставалась самым удаленным от Солнца рукотворным объектом, пока ее не обогнал «Вояджер-1». «Пионер-10» продолжает движение в общем направлении звезды Альдебаран в созвездии Тельца. Согласно расчетам, примерно через 33 тысячи лет он пройдет в районе звезды РОСС-348, находящейся на расстоянии 3,3 светового года от Солнца.

«Пионер-11» стартовал 6 апреля 1973 года. Основные задачи для него были те же, что и для «Пионера-10». Также как и состав оборудования, установленного на борту.

Ударную волну около Юпитера станция пересекла 26 ноября 1974 года на расстоянии 7,7 миллиона километров от планеты. На следующий день «Пионер-11» пересек магнитопаузу. Чуть позже станция вновь оказалась с внешней стороны ударной волны, что объясняется прижатием магнитосферы к планете под давлением солнечного ветра. Всего «Пионер-11» пересекал ударную волну и магнитопаузу три раза. Подход к планете был осуществлен над высокими широтами южного полушария. Гравитационное поле Юпитера искривило траекторию полета и, обогнув планету, станция прошла над ее Северным полушарием. Это позволило произвести обзор Юпитера почти на всех долготах с захватом как экваториальной, так и полярной областей.

3 декабря 1974 года станция совершила пролет мимо Юпитера, пройдя на минимальном расстоянии в 42 700 км от облачного слоя планеты. Несмотря на то, что «Пионер-11» подошел ближе к Юпитеру, чем «Пионер-10», общая доза поглощенной радиации была меньше благодаря значительно более высокому наклонению пролетной траектории к плоскости магнитного экватора Юпитера и более высокой скорости, что сократило время пребывания станции в зоне наиболее интенсивной радиации. Радиационные повреждения носили кратковременный характер и в очень несущественной степени отразились на объеме полученной научной информации.

На Землю были переданы 25 снимков Юпитера и по одному снимку спутников Ио, Ганимеда и Каллисто. В частности, удалось получить более детальные, чем от «Пионера-10», изображения «Красного пятна», где четко видны «рога» на восточном и западном краях, а также признаки движения среды внутри пятна.

В целом исследования «Пионер-11» подтвердили, что Юпитер – планета, состоящая главным образом из водорода и излучающая больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. Планета окружена магнитным полем сложной структуры и очень мощными поясами захваченных заряженных частиц. И магнитное поле, и радиационные пояса имеют резко выраженные внешнюю и внутреннюю области. Внешняя область магнитного поля может распространяться на 16 миллионов километров и сжимается до 4 миллионов километров под действием давления солнечного ветра. Внутренняя область наклонена к оси вращения Юпитера и смещена относительно центра планеты. Это можно объяснить, если принять гипотезу о том, что в недрах планеты имеется не один, а несколько генераторов магнитного поля. Атмосфера содержит все химические вещества (водород, вода, аммиак, метан), необходимые для эволюции простых форм жизни.

Более детальное изучение Юпитера и его спутников спустя два десятилетия успешно проводил американский межпланетный зонд «Галилео». Но он, в основном, лишь уточнил данные о магнитном поле и составе атмосферы планеты, которые были получены станциями «Пионер-10» и «Пионер-11».

Под влиянием поля тяготения Юпитера станция перешла на трассу полета к Сатурну и 1 сентября 1979 года совершила пролет около него, проведя исследования околопланетного пространства, планеты, колец Сатурна и некоторых его спутников. Минимальное расстояние от верхнего края облачного покрова при этом составило 20 200 километров. Исследования с помощью «Пионер-11» показали, что Сатурн имеет магнитосферу, магнитное поле и радиационные пояса.

Станция зарегистрировала наблюдаемые с Земли кольца Сатурна А, В и С, но не подтвердила существование предполагавшихся некоторыми учеными колец D и Е. Были открыты два новых кольца, получивших обозначения F и G. Кольцо F лежит на расстоянии около 80 тысяч километров от Сатурна и имеет ширину менее 500 километров при толщине всего 3 километра. От кольца А оно отделено щелью шириной около 3000 километров, которую назвали «Щель “Пионера”». Кольцо G находится на значительно большем удалении от Сатурна, внешний край кольца, возможно, на расстоянии 965 тысяч километров.

Станция зарегистрировала наблюдаемую с Земли «щель Кассини» между кольцами А и В и подтвердила существование предполагавшейся французскими учеными щели между кольцами В и С. Эта щель получила название «Французская щель». По полосам отраженного света определено, что количество вещества в «щели Кассини» между кольцами А и В примерно равно количеству вещества в кольце С. Предполагают, что частицы в кольцах состоят в основном изо льда, а не из тяжелых материалов, таких, как например, железо. Информацию о кольцах, которую смог собрать «Пионер-11», можно рассматривать только как предварительную. Более детально смогли исследовать кольца Сатурна станции «Вояджер-1» и «Вояджер-2», миновавшие планету в начале 1980-х. Рассказ об этих наблюдениях чуть позже в этой же главе.

Были получены 15–20 снимков Сатурна, которые показали, что верхняя часть облачного покрова Сатурна более спокойная, чем у Юпитера, и имеет меньше четко выраженных деталей. Число поясов и зон в атмосфере Сатурна больше, чем в атмосфере Юпитера, но они более узкие. Температура экваториальной зоны Сатурна ниже, чем прилегающих к ней районов, где, по-видимому, облака расположены выше. Эти данные позволяют предположить перепады температур и высот между зонами и поясами.

Из других интересных результатов, которые удалось получить «Пионеру-11», надо отметить обнаружение вокруг Титана на близком расстоянии от него водородного облака. На основании этого делается вывод, что, возможно, метановая атмосфера спутника медленно утекает в космос, а аэрозоли на основе углерода выпадают на поверхность Титана.

«Пионер-11» смог обнаружить несколько новых спутников Сатурна, но получить точные данные о них не удалось. Спустя несколько лет факт их существования подтвердил «Вояджер-1».

Под действием силы тяготения Сатурна «Пионер-11» изменил направление полета и стал почти по прямой удаляться от Солнца.

Запуск «Вояджера-1» состоялся 5 сентября 1977 года. В рамках программы «Вояджер» по времени это был второй старт, но станция получила первый порядковый номер, так как шла по более быстрой траектории и должна была обогнать станцию, запущенную первой. Это и произошло 15 декабря 1977 года, когда оба зонда находились на удалении от Земли в 125 миллионов километров.

С помощью «Вояджера-1» предполагалось исследовать: общий состав атмосфер Юпитера и Сатурна, концентрацию водорода и гелия в этих атмосферах; турбулентность атмосфер Юпитера и Сатурна; «Большое красное пятно» Юпитера; кольца Сатурна; гравитационные поля Юпитера и Сатурна, массы спутников этих планет; магнитное поле Юпитера; магнитные поля Сатурна и Титана, и многое другое.

На «Вояджер-1» (как и на «Вояджер-2») была установлена медная граммофонная пластинка в комплекте с вращающимся диском, звукоснимателем и наглядной инструкцией по проигрыванию. На пластинке записаны «звуки Земли», которые должны дать представление о нашей планете представителям внеземной цивилизации, если к ним попадут станции. Продолжительность звучания пластинки 110 минут. На ней записаны обращения тогдашних Генерального секретаря ООН Курта Вальдхайма и Президента США Джимми Картера, приветствия на 60 языках, включая, мертвые, азбука Морзе, музыкальные отрывки, крик ребенка, звуки прибоя, дождя, извержения вулкана и так далее. Пластинка несет также видеозапись 115 изображений.