Непридуманные космические истории

Аткинсон Нэнси

Но, выполняя серию испытаний уже после запуска, Уивер и его команда обнаружили, что им удалось построить очень универсальный научный прибор. Все, что им требовалось, это уменьшить выдержку съемки каждого кадра до очень короткой – изначально они не думали, что такие выдержки могут пригодиться.

– Все получилось, камера сработала замечательно, и мы провели насыщенные наблюдения в том пролете, – вспоминает Уивер. – У Юпитера мы получили разнообразные и богатые научные результаты и даже попали со своим снимком на обложку журнала Science [6] и все лишь по случаю попутных наблюдений, которые нам удалось сделать, потому что мы пролетали мимо планеты.

6

Это

примерно как рок-группе попасть на обложку журнала Rolling Stone. – Прим. авт.

На волне этого успеха научная команда начала думать о том, чтобы выйти за рамки исходных вариантов и объемов программы наблюдений Плутона.

– Наш менеджер проекта Глен Фаунтейн жаловался ученым, что они только и делают, что наваливают все новую и новую работу на инженеров, – с улыбкой вспоминает Уивер. – Но, раз у нас был всего один шанс провести исследования Плутона, мы хотели выжать из этого шанса максимум.

Научная команда проекта стремилась удвоить объем наблюдений у Плутона по сравнению с изначально запланированным. Но всю программу наблюдений для каждого инструмента требовалось расписать с точностью до секунды, поэтому, пока New Horizons продолжала свой полет, проводилась координация и отработка планов.

Кроме того, руководителям приходилось думать о проблеме космической пыли.

– Если бы мы врезались в пылинку размером в миллиметр, она пробила бы дыру в космическом аппарате и, вероятно, погубила бы его, – уточняет Уивер. – Но по мере того, как мы все глубже изучали эту проблему, мы воспринимали ее все легче.

Здесь мы видим один из заключительных снимков, которые подтвердили, что путь для пролета New Horizons через систему Плутона свободен и безопасен. Снимок был получен при помощи камеры Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) 26 июня 2015 года на расстоянии 21,5 млн км от Плутона. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

Проанализировав конструкцию аппарата, ученые поняли, что вероятность его потери при столкновении с космической частицей меньше, чем они сперва думали. Помимо этого, они разработали иную, более безопасную траекторию следования станции и при необходимости могли бы выполнить пролет, развернув параболическую антенну для связи с Землей вперед – тогда антенна сыграла бы роль щита.

– Мы вывели значение вероятности гибели аппарата и провала проекта из-за столкновения с частицей не более одной десятой доли процента, – говорит Уивер, – поэтому успокоились, но все равно пришли к необходимости соблюдать определенную осторожность. Мы продолжали вести поиски, и к моменту, когда мы наконец достигли Плутона, покрытие его системы наблюдениями при помощи LORRI в сто раз превышало глубину детализации, которую можно было бы получить при помощи «Хаббла», и все равно мы ничего не нашли.

Другой трудностью была навигация аппарата, поскольку ученые заранее лишь приблизительно знали, где окажется Плутон к моменту прибытия к нему New Horizons. Плутону требуется 248 лет, чтобы завершить один оборот по орбите вокруг Солнца, и, так как планету открыли в 1930 году, астрономы проследили лишь малую часть его орбитального пути.

– С такой трудностью сталкивается далеко не каждый межпланетный проект, – поясняет Майкл Бакли, специалист по связям с общественностью проекта New Horizons. – Обычно вы точно знаете, где именно находится ваша цель. Нам было необходимо добиться точности во времени и пространстве конкретно заданной цели в воображаемом пространстве представленного прямоугольником в космосе размерами 100 на 150 км. А еще нам требовалось учитывать эффект запаздывания сигналов, поскольку даже радиоволне, которая движется со скоростью света, требовалось 4,5 часа, чтобы преодолеть расстояние от New Horizons до Земли.

Инженерам-навигаторам станции постоянно приходилось уточнять собственные расчеты во время полета, вплоть до последних дней перед окончательным сближением с Плутоном. Они должны были все сделать правильно, иначе межпланетный аппарат мог не найти свою цель.

Пока команда ученых и управленцев проекта была занята всей этой работой, сама автоматическая межпланетная станция примерно две трети полетного времени проводила «во сне», в состоянии консервации систем. Это позволяло снизить риск износа деталей аппарата и уменьшало риск аварий систем во время критически важной части полета – пролета Плутона. New Horizons «будили» как минимум раз в год для проверки состояния бортовых систем и калибровки научных приборов.

Связь потеряна

Элис Боумен занимает должность РП в ЦУП. Если переводить с языка сокращений, принятых в NASA и других космических агентствах, это означает, что она руководитель полета в Центре управления полетом АМС New Horizons, который расположен в лаборатории прикладной физики.

Когда она устроила мне экскурсию по зданию № 13 лаборатории, в ЦУПе стояла тишина, нарушаемая только гулом компьютерных вентиляторов, а помещение освещалось лишь отсветом экранных панелей. Совсем не так здесь было, говорит Боумен, 14 июля 2015 года, в день пролета Плутона, когда ЦУП и соседняя комната «лопались по швам от всевозможных ученых, журналистов с камерами и высших чинов NASA».

Но тишина, стоящая в помещении Центра управления сейчас, наглядно демонстрирует одну из причин, по которой NASA утвердило этот проект.

– Мы сумели урезать расходы до величины, которая умещалась в обозначенный ими бюджет, – говорит Элис. – Поэтому тут сейчас никого и нет.

Руководитель полета New Horizons Элис Боумен во время пресс-конференции после того, как станция миновала точку наибольшего сближения с Плутоном. Источник: NASA / Билл Инголлс

В качестве меры дополнительной экономии средств было решено совместить Центр управления проектов New Horizons и Messenger – полет этой станции окончился в апреле 2015 года после того, как она проработала четыре года на орбите вокруг Меркурия.

– Когда специалисты из команды Messenger жаловались, что у них задержка в обмене сигналами с аппаратом составляет двадцать минут, мы глядели на них и спрашивали: «Да что вы говорите?!» – улыбается Боумен.

Как я уже писала, к моменту пролета период двустороннего обмена сигналами между New Horizons и Землей занимал 9 часов – 4,5 часа, чтобы сигнал добрался от Земли до станции, и еще 4,5 часа на обратный путь. Поскольку радиоволны перемещаются со скоростью света (300 000 км/с), это показывает, насколько велико расстояние между Плутоном и Землей – почти 4,8 млрд км по прямой. А теперь, по мере того как New Horizons все больше удаляется от нас, задержка в обмене сигналами продолжает расти.

– Работа с космическим аппаратом на таком большом удалении – непростое дело, – заверяет Боумен. – Как я всегда говорю, чтобы работать с учетом всех сдвигов по времени, надо страдать раздвоением личности. Когда ты посылаешь команду в реальном времени с Земли, тебе требуется знать, где аппарат, который ее получит, будет находиться в будущем.

К счастью, New Horizons доставляла сравнительно мало проблем.

Кроме одного случая…

4 июля 2015 года, всего лишь за десять дней до планируемого пролета Плутона, Боумен и ее команда пришли в ЦУП пораньше, чтобы послать New Horizons очень важный набор инструкций. Он назывался «основная программа» и представлял собой последовательность команд, которые должны были выполняться в самый интенсивный период наблюдений в течение десяти суток: семь суток на подлете к Плутону, обширная наблюдательная программа в день наибольшего сближения и два дополнительных дня наблюдений на отлетной ветви траектории, где станция New Horizons должна как бы «оглядываться» на систему Плутона. В основной программе было общим числом 20 799 команд, в том числе 461 эпизод научных наблюдений, мелкие коррекции траектории полета и поисковые съемки для нахождения потенциально опасных объектов по курсу.