За новыми горизонтами - Дэвид Гринспун

Вскоре после этого «Маринер-10» должен был нанести первый визит Меркурию, по пути пролетев мимо Венеры, где ему впервые предстояло совершить гравитационный маневр — изящный трюк, который с тех пор стал обязательным для перемещения по Солнечной системе. При таком маневре космический аппарат посылают по траектории, проходящей очень близко к планете, что придает ему приращение скорости и направляет к следующей цели. Это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, как будто мы получаем что-то из ничего, но на самом деле все работает — уравнения небесной механики не лгут. На планету крохотная потеря орбитальной скорости, которой она делится с космическим аппаратом, не оказывает заметного эффекта, но аппарат получает колоссальный толчок в нужном направлении. Планировалось, что «Пионер-11» использует такой трюк во время пролета мимо Юпитера, что позволит ему отправиться к Сатурну.

Если все эти экспедиции пройдут успешно, то еще до конца десятилетия космические аппараты с Земли посетят все пять планет, известных с древних времен, — от Меркурия до Сатурна. И более того, «Пионер-10» и «Пионер-11», набрав достаточную скорость, могли бы в конце концов вырваться из плена притяжения Солнца, став первыми построенными людьми аппаратами, покинувшими Солнечную систему (вместе со своими верхними ракетными ступенями).

А что же дальше? Оставалось еще три неисследованные внешние планеты, но огромное расстояние от Солнца до Урана, Нептуна и Плутона делало путешествие к ним неосуществимо долгим. Если только не…

Статья в National Geographic описывала дерзкий план совершить «большое путешествие», в котором можно было использовать несколько гравитационных маневров, чтобы посетить каждую из этих планет. Теоретически есть возможность запустить космический аппарат к Юпитеру, разогнать у Сатурна, а потом снова разгонять у каждой более отдаленной планеты. Такая экспедиция позволяла посетить все планеты, даже далекий Плутон, менее чем за десять лет, а не тратить на путешествие несколько десятилетий.

Но такой трюк невозможно осуществить в любое время и даже в любой случайно взятый год или столетие. Планеты, каждая из которых обращается по своей собственной орбите вокруг Солнца, должны выстроиться в правильном порядке, как бусины, нанизанные на нитку, от Земли до Плутона. Как секретный проход, открывающийся раз в два столетия, движение планет создает такую возможность раз в 175 лет.

Так случилось, что эта редкая возможность вскоре должна была появиться, и, таким образом, рождался шанс на «большое путешествие». Используя его, космический аппарат, запущенный в конце 1970-х гг., мог быстро пролететь через всю Солнечную систему, посетив по очереди каждую из внешних планет, и прибыть к Плутону в конце 1980-х гг. По счастливой случайности, эта редкая удача выпала именно в тот момент истории в конце ХХ в., когда люди как раз научились запускать аппараты к иным мирам.

Статья давала юному читателю очень важные уроки: законы физики могут стать нашими друзьями. Их можно использовать для того, чтобы достичь тех мест, которые иначе были бы недостижимы. И иногда все складывается именно так, что появляются шансы, которые, если их не использовать, снова не выпадут очень долгое время.

Публикация в National Geographic была проиллюстрирована первыми фотографиями, которые автоматические межпланетные станции сделали около Марса и Венеры, а также рисунками художников, изображающими еще не исследованные планеты. Кроме того, там была таблица, где собрали известные факты обо всех девяти планетах, среди которых одна стояла особняком как совершенно таинственная. В колонке для Плутона бо́льшая часть граф была заполнена вопросами. Приводились только данные о его огромной и далекой орбите (ему требуется 248 земных лет, чтобы совершить полный круг) и о продолжительности дня (один оборот вокруг своей оси планета делает за 6,4 земных дня). Количество спутников? Неизвестно. Размер? Неизвестен. Атмосфера? Структура поверхности? Неизвестны. Не было ничего, что могло бы дать нам представление о том, что действительно происходит на Плутоне. Алан запомнил, как, читая эту статью, увидел таблицу и подумал о космических зондах, которые в один прекрасный день исследуют таинственный Плутон, самую далекую и неизвестную из всех планет.

В те времена большинство межпланетных автоматических станций запускались парами, чтобы застраховаться от возможной поломки одного из аппаратов. В этом была определенная логика, потому что стоимость постройки второй, полностью идентичной АМС намного снижалась благодаря тому, что можно было использовать конструкторские разработки и планы по первой. Например, «Маринер-9», аппарат, вышедший на орбиту Марса и показавший поверхность Красной планеты во всех деталях, совершил успешный полет. Но его близнец «Маринер-8» потерпел катастрофу над Атлантическим океаном из-за отказа разгонного блока. Подобная судьба постигла и «Маринер-1», при этом «Маринер-2» добрался до Венеры. «Маринер-3» потерпел поражение, но «Маринер-4» выполнил у Марса возложенные на него задачи.

NASA планировало «большое путешествие» к планетам-гигантам с помощью двух пар одинаковых автоматических станций, которые должны были посетить по три планеты каждая. Первая пара, готовящаяся к запуску в 1977 г., пролетала мимо Юпитера, а потом «отскакивала» к Сатурну и Плутону. Другой паре предстояло стартовать в 1979 г., чтобы посетить Юпитер, Уран, Нептун и Плутон. «Большое путешествие» должно было завершить то, что Карл Саган называл «первым знакомством с Солнечной системой».

Это был замечательный план, но послать четыре аппарата, чтобы каждый из них посетил по три планеты, было слишком дорогим удовольствием. Предполагаемая цена разработки, строительства и полета АМС для этой экспедиции, которая должна была продолжаться более 10 лет и добраться дальше, чем любой космический аппарат в истории, составляла более 6 млрд долларов по нынешнему курсу. К несчастью, в то время бюджет NASA был урезан, и в такой обстановке столь дорогая экспедиция была обречена на провал. Грандиозный большой тур был отменен еще до того, как сошел с чертежных досок.

Понимая, что на протяжении их жизни другой такой возможности не представится, ученые постарались снизить цену и спасти «большое путешествие», разработав урезанную версию под названием «Экспедиция АМС „Маринер“ к Юпитеру и Сатурну». Она ставила перед собой более скромную цель — исследовать только две самые крупные и более близкие к Солнцу внешние планеты: Юпитер и Сатурн. Два аппарата-близнеца стоимостью около 2,5 млрд долларов по нынешнему курсу получили одобрение в 1972 г. Был проведен конкурс по выбору официального названия АМС, и за несколько месяцев до старта в августе и сентябре 1977 г. их окрестили «Вояджер-1 и 2».

Хотя «большое путешествие» в своем первоначальном виде было отменено, даты пуска «Вояджеров» и их траектории были тщательно выбраны так, чтобы аппараты могли продолжить движение от Сатурна, использовав гравитационный маневр, чтобы добраться до всех внешних планет. Источник энергии, основанный на радиоактивном распаде, был разработан так, чтобы аппараты могли лететь еще много лет после выполнения основной миссии. Таким образом, потенциально эти АМС могли продолжить путь до Урана, Нептуна и Плутона, если позднее появятся средства оплачивать продолжение полета.