Секреты американской космонавтики - Александр Железняков

В результате успешного выполнения программы ЭПАС был накоплен неоценимый опыт для будущих совместных космических полетов кораблей и станций разных стран и для проведения спасательных работ в космосе в случае необходимости. К счастью, применять на практике все наработки совместного полета никогда не пришлось.

В мае 1977 года, когда истек срок ранее принятого соглашения о сотрудничестве в космосе, Советский Союз и Соединенные Штаты заключили новое пятилетнее соглашение о совместной космической деятельности. В нем было провозглашено, что результаты, полученные при исследовании космического пространства, должны использоваться только в мирных целях, на благо всех народов Земли. Однако потребовалось еще почти 20 лет, чтобы эти слова перестали восприниматься, как декларативные, и стали нормой нашей жизни.

Рассказывая об американской космонавтике, я почти ничего не говорил о запусках межпланетных станций. Разве что «лунникам» уделил должное внимание. А вот полеты к другим планетам остались в тени. В следующих двух главах хочу немного восполнить этот пробел.

Сначала о запущенных в 1970-х годах межпланетных зондах «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты «прошлись» по Солнечной системе и сегодня находятся на самых отдаленных ее окраинах. А с борта «Вояджеров» к тому же продолжает приходить еще и кое-какая информация, поэтому есть смысл рассказать об этой «большой четверке» и об их туре по Солнечной системе.

Межпланетная станция «Пионер-10» стала первым рукотворным объектом, которому предстояло пересечь пояс астероидов. Ее запуск состоялся 3 марта 1972 года. В качестве основной задачи для станции ставилось изучение магнитного поля Юпитера и его радиационных поясов, исследование теплового баланса и распределения температуры во внешней атмосфере гигантской планеты, получение изображений планеты и некоторых ее спутников в видимом свете, уточнение эфемерид и массы планеты. Кроме того, на траектории полета к Юпитеру и после пролета около планеты предусматривалось исследование солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, космических лучей, а также метеорного вещества, в первую очередь в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. На опыте «Пионера-10» предполагалось определить степень опасности пояса астероидов и радиационных поясов Юпитера для космических объектов, а также отработать некоторые технические аспекты полетов к внешним планетам.

Вес станции составил 260 килограммов, в том числе 30 килограммов научных приборов. На «Пионере-10» были установлены магнитометр, анализатор плазмы, детектор заряженных частиц, комплект счетчиков Гейгера – Мюллера, детектор космического излучения, радиационный детектор, ультрафиолетовый фотометр, фотополяриметр для получения изображений Юпитера и его спутников, инфракрасный радиометр, комплект телескопов для наблюдения метеорного вещества и комплект детекторов метеорных частиц.

16 июля 1972 года станция первой из земных аппаратов вошла в пояс астероидов. Специалисты на Земле застыли в тревожном ожидании, не зная, какие сюрпризы могут подстерегать станцию в этой неисследованной и таящей массу загадок области Солнечной системы. Но тревоги оказались напрасными. Плотность наиболее опасных для станции мелких метеорных частиц (поперечник 0,01-0,1 миллиметров) в поясе астероидов оказалась меньше, чем ожидалось. Исследования на межпланетной траектории показали, что концентрация метеорных частиц размером около 1 микрона уменьшается по мере удаления от Солнца и на расстоянии 3,5 астрономической единицы, то есть у внешней границы пояса астероидов падает почти до нуля. Вопреки ожиданиям, в поясе астероидов не возросла концентрация частиц размером около 10 микрон, представляющих наибольшую опасность для космических аппаратов. Частиц размером 100-1000 микрон в поясе астероидов почти в три раза больше, чем между орбитой Земли и этим поясом. Частицы размером более 1000 микрон бортовой комплекс вообще не обнаружил.

Станция не получила никаких повреждений и 15 февраля 1973 года благополучно покинула пояс астероидов, тем самым открыв путь для всех последующих межпланетных кораблей и станций.

Кроме исследования метеорного вещества, то есть вполне материальной опасности для станции, проводились исследования Солнца. Было выявлено, что напряженность солнечного магнитного поля, плотность солнечного ветра и число частиц высокой энергии солнечного происхождения уменьшаются примерно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. В космических лучах впервые были обнаружены атомы алюминия и натрия, а в межпланетной среде были зарегистрированы атомы гелия, которые, вполне возможно, принадлежат межзвездному газу. Все последующие полеты в сторону от Солнца лишь подтвердили первоначальные выводы, сделанные на основе данных с «Пионера-10».

Станция достигла окрестностей Юпитера в конце 1973 года и 4 декабря пролетела на минимальном расстоянии в 131 тысячу километров от поверхности планеты. Траектория была выбрана таким образом, что станция прошла над восточным лимбом Юпитера и облетела планету против часовой стрелки (если смотреть со стороны северного полюса эклиптики), то есть по ходу вращения планеты. Наклонение облетной траектории к юпитерианскому экватору составляло 14 градусов. Под влиянием поля тяготения планеты станция стала двигаться по касательной к орбите Юпитера.

С помощью научного оборудования «Пионера-10» были получены чрезвычайно любопытные данные, которые сейчас уже позабылись, но в то время вызвали живой интерес не только среди специалистов, но и среди далеких от науки, но живо интересующихся освоением космоса, людей. Так, магнитометр станции показал, что ось магнитного поля Юпитера наклонена на 15 градусов к оси вращения планеты, а источник магнитного поля несимметричен относительно центра планеты и несколько смещен к северу от экваториальной плоскости.

Наиболее важным открытием стало обнаружение сильной концентрации захваченной радиации вокруг плоскости магнитного экватора Юпитера. Очевидно вследствие наклона магнитной оси к оси вращения планеты экваториальный пик интенсивности проходил через АМС примерно синхронно с периодом вращения планеты вокруг оси (10 часов). Детекторы радиации показали, что в зоне протяженностью 35 радиусов от центра Юпитера поля и частицы вращаются с той же скоростью, что и планета.

Небесно-механические исследования, проведенные по траектории движения «Пионера-10», позволили уточнить данные о плотности галилеевых спутников Юпитера. Была выявлена интересная особенность: чем дальше спутник отстоит от поверхности планеты, тем меньше его плотность.

Детекторы метеорных частиц выявили и тот факт, что их плотность у Юпитера в 300 раз выше, чем в межпланетном пространстве: на трассе полета частицы регистрировались с периодичностью в 600 часов, а в окрестностях Юпитера – каждые 2 часа.

Миновав Юпитер, «Пионер-10» продолжил свой полет и в середине марта 1976 года, находясь между орбитами Сатурна и Урана на расстоянии 690 миллионов километров от Юпитера, пересек шлейф магнитосферы этой планеты. Это было поразительное открытие. Никто не мог предположить, что шлейф Юпитера распространяется на такое далекое расстояние.