Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - Игорь Лисов

Автор The Washington Post Хэнк Бёрчард отметил, что «приложенная карта означает приглашение к визиту» и усомнился в его допустимости и уместности. Приглашение сделано, писал он, «от имени всех людей, которые будут жить когда-либо, лишь немногими людьми, которым посчастливилось жить сейчас и быть американцами. Никто не спросил русских, или китайцев, или масаев, или меня, хотим ли мы, чтобы кто-то из космоса заглянул к нам на обед».

Наконец, Фрэнк Морисс на страницах Catholic Review критиковал чисто светское содержание послания. Да, в нем отражены и наше место во Вселенной, наше мастерство в уходе от гравитации своей планеты, физическая природа мужчины и женщины. А вот то, что люди, создавшие этот зонд, в большинстве своем чтут закон Божий, – не отражено никак. «В нем есть все, кроме Бога, а это значит, что включено лишь то, что в конечном итоге несущественно».

Впрочем, землянам две эти станции тоже подкинули интереснейшую загадку.

Регистрация радиосигнала «Пионеров» в когерентном режиме позволяла точно определить доплеровский сдвиг частоты и вычислить взаимную скорость передатчика на борту и приемника на Земле. Доступная точность измерений была столь высока, а негравитационные силы столь ничтожны, что можно было надеяться на серьезные открытия. Даже очень далекое сближение с гипотетической десятой планетой или с «темной звездой» – невидимым двойником Солнца – изменило бы траекторию и скорость КА.

А в существовании таких тел тогда мало кто сомневался, особенно после того, как Джеймс Кристи и Роберт Харрингтон открыли в 1978 г. спутник Плутона Харон. Как только был определен период его обращения, стало ясно, что Плутон намного легче, чем считалось до этого. Вместе с Хароном он тянул лишь на 20 % земной Луны и никак не мог нести ответственность за отклонения в движении Урана и Нептуна, по которым его искали за полвека до этого. Их должен был вызывать какой-то другой, еще не открытый тяжелый объект.

17 июня 1982 г. научная группа небесной механики во главе с Джоном Андерсоном озвучила соответствующие планы публично, причем в утвердительной форме: «Пионеры» могут найти десятую планету! Ученые объясняли, что настоящую планету где-нибудь на дальности 80 а.е. от Солнца два аппарата, движущиеся в противоположных направлениях, будут ощущать по-разному. В то же время невидимый далекий компаньон Солнца, будь это белый карлик или черная дыра, оказывал бы на два КА практически одинаковое влияние. Нескольких лет наблюдений за «Пионерами» должно было хватить для убедительных выводов.

К моменту ухода «Пионера-10» за Нептун к этой первой добавили еще одну серьезную задачу – попытку регистрации гравитационных волн. Этим красивым термином физики называют возмущения пространства-времени, связанные со столкновениями больших масс – таких как черные дыры – и выделением огромной энергии. Длины таких волн оценивались в 1–3 млрд км, и «Пионеры» как раз удалились от Солнца на расстояния, сравнимые с длиной волны.

Оговорка о негравитационных силах была сделана неспроста. Гравитационное влияние всех существенных известных тел Солнечной системы закладывалось в расчеты. Прочие силы как внутреннего, так и внешнего происхождения можно было оценить лишь приблизительно. Что касается внутренних возмущений, то «Пионеры», стабилизированные вращением и не использующие двигатели для повседневного поддержания ориентации, были очень хорошими «пробными телами». «Вояджеры», скажем, в подметки им не годились. Самой значительной и плохо предсказуемой из внешних сил было давление солнечного света, направленное от светила и дающее микроскопическое дополнительное ускорение «на разгон». Эта сила снижалась с квадратом расстояния от Солнца и где-то за орбитой Сатурна перестала быть основным компонентом невязки – разницы между моделируемым ускорением «Пионеров» и реальным, вычисляемым из доплеровских измерений скорости.

Вот тут-то и вылезло «нечто». В 1980 г., изучая баллистические результаты пролета «Пионера-11» у Сатурна, Джон Андерсон, руководитель исследований по небесной механике из Лаборатории реактивного движения, обнаружил заметное и необъяснимое ускорение КА. Привлекли данные по «Пионеру-10» и увидели, что с ростом расстояния от Солнца невязка уменьшалась быстрее, чем должно падать давление солнечного света. Аппарат уже прошел отметку 20 а.е., и суммарное немоделируемое ускорение, действующее на «Пионер-10», стало отрицательным. Создавалось впечатление, будто он притягивается Солнцем с чуть большей силой, чем предписывает закон Ньютона.

Ученые обычно не склонны к сенсации, и, прежде чем обнародовать данные по ускорениям обоих «Пионеров», команда Андерсона накапливала их долгие годы. Собственно, разговоры о поиске десятой планеты были своего рода ширмой для реального исследования. Однако эта задача была сформулирована публично – требовалось предъявить результат. В июне 1988 г. NASA сообщило, что команда Андерсона не нашла абсолютно никаких свидетельств наличия неизвестной планеты или «темной звезды». Были сделаны уместные оговорки о том, что неизвестное тело, воздействовавшее на движение планет в XIX в., может иметь очень нестандартную орбиту, например сильно вытянутую или с сильным наклоном к плоскости эклиптики и с периодом 700–1000 лет. Как следствие, сейчас оно может находиться высоко над этой плоскостью и почти не возмущать движения планет. Загадка невязок в движении Нептуна осталась неразгаданной.

Единственное, что удалось увидеть в доплеровских данных по части неизвестных планет – это указания на то, что в декабре 1992 г. на расстоянии 56 а.е. от Солнца «Пионер-10» испытал сближение с одним из занептунных астероидов пояса Койпера. Джон Андерсон, Юнис Лау и их коллега из колледжа Королевы Марии и Уэстфилда в Лондоне Джакомо Джампьери опубликовали соответствующую статью в августе 1999 г.

Гравитационных волн «Пионеры» тоже не зарегистрировали.

Значение аномального ускорения «Пионеров», определенное в 1987 г., было впервые приведено в июле 1992 г. во внутреннем отчете JPL. В 1994 г. Андерсон обсудил эти данные с Майклом Нието, исследователем Лос-Аламосской национальной лаборатории, изучавшим возможные различия в воздействии гравитации на вещество и антивещество. Быть может, у ученых в руках ключи к открытию, за которое и Нобелевской премии будет мало? Было решено всерьез изучить данные «Пионеров» за период с 1987 г.

5 октября 1998 г. в журнале Physical Review Letters появилась сенсационная статья Джона Андерсона с соавторами о немоделируемом ускорении дальних межпланетных аппаратов, который немедленно окрестили эффектом «Пионеров». Были рассмотрены данные по «Пионеру-10» с 3 января 1987 г. по 1995 г., соответствующие расстояниям от 40 до 62 а.е. от Солнца. По «Пионеру-11» приходилось довольствоваться интервалом с 5 января 1987 г. до прекращения двусторонних доплеровских измерений 1 октября 1990 г., то есть от 22,4 до 31,7 а.е.

Величина аномального ускорения для «Пионера-10» составила (8,09 ± 0,20) × 10–10 м/с2, а для «Пионера-11» – (8,56 ± 0,15) × 10–10 м/с2 в направлении к Солнцу. Какой-либо зависимости его от расстояния выявлено не было.