Главная часть программы началась 3 декабря 1973 г., в 12:26, когда «Пионер-10» пролетел мимо спутника Каллисто и вошел во внутреннюю систему Юпитера. Все камеры и приборы дистанционного зондирования, установленные на «Пионере», заработали одновременно, пытаясь зафиксировать все возможные виды Юпитера и его спутников, мимо которых проносился космический аппарат. Это краткое, но близкое свидание длилось 16 часов, а потом «Пионер» вышел из «тени Юпитера» и направился дальше, во тьму внешней Солнечной системы.
После такого бурного дня программа экспедиции была в основном завершена. Какие новые сведения мы получили за эти несколько часов пролета? Несомненно, самое важное открытие — огромное магнитное поле Юпитера, которое оказалось в 10 раз больше земного. Кроме того, мы увидели — с помощью самых передовых камер и датчиков — слои движущихся облаков и чудовищное по своим масштабам Большое красное пятно. А еще мы смогли бросить беглый взгляд на большие спутники Юпитера: Ио, Европу, Ганимед и Каллисто.
Можно сказать, что после наблюдений Галилея в 1609 г. мы убедились в том, что Луна — новый, неизвестный нам мир, и точно так же Юпитер и его спутники стали новыми мирами 3 декабря 1973 г. «Пионер-10» продолжал передавать сигналы на Землю до 3 декабря 2003 г., когда радиоизотопный термоэлектрический генератор — атомная батарейка, если хотите, — уже не мог дать достаточно энергии для отправки сигнала на Землю. «Пионер-10» позволил нам в первый раз взглянуть на Юпитер с такого близкого расстояния. «Пионер-11» пошел дальше и во время своей краткой экскурсии к планетам-гигантам Солнечной системы смог навестить не только Юпитер, но и Сатурн. Обе эти экспедиции стали предшественниками дальнейших крупных проектов НАСА — «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которым я планирую уделить внимание отдельно.
Орбитальная миссия: ухватиться за пролетающую планету
Задачи, стоящие перед орбитальными станциями, во многом похожи на те, что выполняют пролетающие космические аппараты, за одним исключением: им требуется затормозить. Поэтому им нужно иметь на борту достаточно топлива, чтобы сбросить скорость и направить космический аппарат на стационарную орбиту вокруг интересующей нас планеты или спутника. Как только космический аппарат достигнет цели, работа двигателя будет нужна только для периодической корректировки или смены орбиты. По сравнению с пролетом такой вариант дает гораздо больше времени для изучения объекта. Как искусственные спутники, находящиеся на околоземной орбите, могут в свое удовольствие заниматься картированием и изучением земной поверхности, так же и орбитальные космические аппараты имеют те же возможности у других планет: ничто не мешает им достаточно продолжительное время заниматься съемкой поверхности далеких планет и даже пролетать над одним и тем же местом по нескольку раз, чтобы проследить за происходящими изменениями.
Когда в 1971 г. «Маринер-9» достиг Марса, он стал первым искусственным спутником другой планеты. Чуть позже один из его дальних родственников, «Марс Реконессанс Орбитер» (MRO), сделал потрясающие фотоснимки с высоты 3 км над марсианской поверхностью. По сути своей MRO — спутник-шпион: он выполняет те же задачи, что и множество спутников — как гражданских, так и военных — выполняют на земной орбите. Камера HiRISE — сердце космического аппарата. Это цифровая камера, оснащенная телескопом-рефлектором с апертурой 50 см. На ее создание потрачено $40 млн. Каждый снимок «весит» от 3 до 5 Гбайт и позволяет различить на поверхности Марса объекты размером до 1 м в поперечнике.
Основное предназначение MRO — изучение поверхности планеты и помощь в планировании будущих экспедиций, чем он и занимался с 2006 г. практически без перерывов. Полученные с его помощью снимки высокого разрешения имели определяющие значение при планировании зоны посадки марсохода «Кьюриосити». Кроме того, MRO выполнил собственный план научных мероприятий: заснял последствия падения на Марс метеорита, который обнажил скрытые под слоем грунта залежи льда; сход каменных лавин; фонтанчики пыли и катящиеся по склону камни; и, вероятно, самое важное и загадочное явление — таяние подпочвенных льдов во время марсианской весны.
Еще один важный аспект миссии MRO заключается в том, что все полученные им изображения — наряду со снимками, сделанными другими аппаратами, — находятся в открытом доступе и ждут вашего внимательного взгляда. В духе похвальной традиции «народной науки» НАСА создало веб-сайт «Be a Martian!» («Стань марсианином!»), где все желающие могут принять участие в обработке огромного количества данных спутниковых наблюдений поверхности Марса. Цель этого проекта — создать единую всеобъемлющую карту поверхности. Так что дерзайте, и пусть вам повезет напасть на свежий след!
Посадка: один небольшой шаг
Допустим, вы оказались на орбите удаленной планеты или спутника. Чтобы добраться туда, вам пришлось преодолеть огромные расстояния, и теперь поверхность кажется вам соблазнительно близкой. Но постойте — подумайте о том, сколько энергии вы израсходовали на то, чтобы добраться до земной орбиты. Примерно такое же количество энергии вернется к вам при спуске на другую планету или спутник, поэтому все должно быть под контролем. А поскольку сигнал до Земли и обратно идет слишком долго, спускаемый аппарат должен работать без вмешательства человека: нам придется предусмотреть все заранее и составить компьютерную программу так, чтобы она сама принимала все важные решения.
Спускаемый модуль обычно доставляется к планете одновременно с орбитальным аппаратом. Так, например, автоматический космический аппарат «Кассини», созданный НАСА для полета к Сатурну, захватил с собой автоматическую станцию «Гюйгенс» Европейского космического агентства (ЕКА). В конечном итоге в 2005 г. «Гюйгенс» произвел мягкую посадку на поверхность Титана. После благополучного спуска посадочный модуль начал передавать данные об условиях на поверхности и о том, как они меняются с течением времени. На его борту имелись приборы для анализа состава грунта и атмосферы, а также для фотографической съемки.
Физические измерения на поверхности других планет могут подарить много неожиданных открытий. В 1976 г. автоматические марсианские станции «Викинг-1» и «Викинг-2» совершили посадку на Марсе, взяли первые пробы «воздуха» и определили его изотопный состав. Вскоре газы с таким же содержанием изотопов были обнаружены в редкой разновидности метеоритов, найденных на Земле. Когда в середине 1980-х гг. факты сопоставили, стало понятно, что эти метеориты имеют марсианское происхождение: они были выброшены с поверхности Марса, а потом упали на Землю (фактически — бесплатная доставка образцов, но об этом позднее).
Планетоход: странствующий ученый
Планетоход — это спускаемый аппарат, который может перемещаться по поверхности планеты, что дает ему возможность исследовать различные типы рельефа. Широко известны марсоходы, которые успешно исследуют красную планету начиная с 1997 г., когда «Соджорнер» приземлился на Марсе. Но я бы хотел особо упомянуть две поистине первопроходческие экспедиции начала 1970-х гг. — «Луноход-1» и «Луноход-2», — которые исследовали поверхность Луны в 1971 и 1973 гг. Потерявшиеся в тени американской пилотируемой программы луноходы скромно делали свое дело: исследовали лунную поверхность, брали пробы грунта, измеряли магнитное поле и вели наблюдения «космической погоды» — измеряли интенсивность солнечного ветра.
