Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - Игорь Лисов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Для наблюдений Каллисто «Вояджер» изменил ориентацию, взяв в качестве опорной звезды Арктур. 6 марта он прошел над северным полюсом спутника и обнаружил, помимо бесчисленных кратеров величиной от 20–50 и до 200 км, свидетельствующих об исключительной древности поверхности, две гигантские концентрические кольцевые структуры. Большая из них получила имя Валгалла; ее внутренняя часть имела около 600 км в диаметре, а вместе с концентрическими горными грядами – до 1500 км! Лед давно уже заполнил чаши обоих «бассейнов», так что их рельеф почти не прослеживался.
Четыре больших спутника, четыре огромных и очень разных мира. Трудно было не согласиться с оценкой, которую дал лунам Юпитера Ларри Содерблом: «Галилеевы спутники скучными не бывают».
Встречей с Каллисто программа пролета была в основном завершена. Когда станция ушла от планеты на 5 млн км, детектор заряженных частиц низкой энергии обнаружил плазменную оболочку, частицы которой – ионы серы, кислорода и водорода – имели температуру 300–500 млн К, что на два порядка выше температуры солнечной короны. Свою энергию частицы, очевидно, получали вследствие взаимодействия быстро вращающегося магнитного поля планеты с солнечным ветром. Плотность горячей плазмы была очень низкой, от 0,1 частицы на 1 см3 и ниже, и АМС не получила при прохождении через нее никаких повреждений.
15 марта «Вояджер-1» добрался до магнитопаузы – и соревнование с солнечным ветром повторилось. Ближнюю границу пришлось пересечь еще дважды, дальнюю – по крайней мере шесть раз. 22 марта в 13:05 UTC на расстоянии 14 млн км от Юпитера «Вояджер-1» окончательно вышел из магнитосферы планеты в зону солнечного ветра.
Встреча с системой Юпитера официально закончилась 9 апреля. Единственной потерей на борту «Вояджера-1» стал фотополяриметр, отказавший 5 марта за шесть часов до пролета Юпитера. Высокоточную фотометрию, которая бы позволила получить данные о высоте облаков, форме и размерах частиц облачности, выполнить не удалось. При тестировании в конце ноября 1979 г. стало окончательно ясно, что трубка фотоумножителя почти полностью потеряла чувствительность. Прибор, переставший реагировать на свет, пришлось выключить.
Каковы же были итоги пролета с точки зрения баллистики? Максимальная скорость КА относительно Юпитера составила 28,7 км/с и снизилась при удалении от планеты до 11,6 км/с. Гелиоцентрическая скорость на подлете была 13,1 км/с, она достигла максимума в 37,1 км/с через 1 ч 45 мин после перииовия и к середине апреля уменьшилась до 23,5 км/с. Таким образом, «Вояджер-1» «выиграл» от встречи с Юпитером более 10 км/с, не считая «бесплатного» разворота в сторону новой цели! И именно после Юпитера его орбита вокруг Солнца из эллиптической превратилась в гиперболическую.
Коррекцию траектории TCM-A5, нацелившую аппарат на Сатурн, провели не на 70-й день после Юпитера, как планировали на Земле, и не на 11-й, как решили было осенью 1977 г., а на 35-й – 9 апреля. Это был самый серьезный маневр за всю историю полета – двигатели проработали 7,3 часа, чтобы придать «Вояджеру» приращение скорости 64 м/с, и израсходовали 30 кг топлива; в баке осталось еще 55 кг на весь оставшийся путь. С 13 апреля 1979 г. «Вояджер-1» перешел в режим перелета с регулярными измерениями параметров межпланетной среды.
Как это делается: не все секунды одинаковы
Различие между временем события на борту и временем приема сигнала на Земле для дальних АМС может достигать десятков минут и даже нескольких часов и является наиболее частым и очевидным источником ошибок в описании полета наряду с путаницей временных зон. Но есть и еще один, намного менее заметный и не столь понятный, – это разница между эфемеридным (земным динамическим) временем, по которому рассчитывается движение планет и космических аппаратов, и Всемирным координированным временем UTC – основой нашего привычного времяисчисления.
Эфемеридное время (Ephemeris Time, ET) было введено как независимый аргумент в уравнениях движения Земли и планет. Изначально эфемеридная секунда была определена как 1/31556925,9747 тропического года, то есть периода обращения Земли вокруг Солнца, в модели Ньюкомба по состоянию на 1900 г., и тем самым отвязана от неравномерного и замедляющегося вращения Земли вокруг своей оси.
В 1958 г. было введено международное атомное время TAI на базе цезиевого атомного стандарта частоты с такой же продолжительностью секунды, но привязанное к Всемирному времени UT на 1 января 1958 г. Накопившаяся за 58 лет разница описывалась соотношением ET = TAI + 32,184 с. Со временем на смену ET по Ньюкомбу пришли новые стандарты: сначала земное динамическое время TDT, а затем и просто земное время TT, но для всех них указанная привязка сохраняется.
Всемирное время UT (Universal Time), определяемое из данных о вращении Земли, было введено в 1928 г. на базе британского гражданского Гринвичского среднего времени GMT (Greenwich Mean Time). Добавку «координированное» (Coordinated) и обозначение UTC оно получило в 1960 г. по случаю согласования шкал и моментов передачи сигналов точного времени между Британией и США; обозначение GMT осталось с той поры как неточный синоним UTC.
Между 1958 и 1972 гг. система согласования Всемирного времени с равномерным течением TAI была исключительно громоздкой. Первые два года частота сигналов UT была фиксированной и соответствовала текущему периоду вращения Земли, но их раз в несколько недель сдвигали на 0,02 секунды, стараясь свести к минимуму отклонение от реального вращения планеты. С 1961 г. скачки времени увеличили до 0,1 секунды и добавили ежегодное изменение частоты, то есть по сути стали каждый год изменять продолжительность секунды.
Все это было чрезвычайно неудобно, и с 1 января 1972 г. систему реформировали. Секунду Всемирного координированного времени навсегда приравняли к секунде ET и TAI, а для подстройки под вращение Земли в счет времени стали вводить дополнительные «високосные» секунды. Новое UTC по определению всегда отличается от TAI на целое количество секунд: UTC = TAI – ∆T, причем разность ∆T растет. В 1972 г. она составляла 10 секунд, в 1979 г. – уже 18 секунд, а в 2019 г. достигла 37 секунд. Соответственно увеличивается и разность между ET и UTC. В 1979 г., например, она составляла 50,184 секунды.
Вот почему существуют два разных, но правильных варианта точного бортового времени пролета «Вояджера-1» на минимальном расстоянии от Юпитера 5 марта 1979 г.: 12:04:36 по шкале UTC и 12:05:26 по шкале ET. Они отличаются на 50 секунд, а следовательно, вполне соответствуют друг другу. Аналогичная ситуация сложилась и 9 июля 1979 г. при пролете «Вояджера-2», когда получилось равенство 22:29:01,6 UTC = 22:29:51 ET.
