Алан Стерн: Первый полет к Плутону. Отрывок из книги

Днем в субботу 4 июля 2015 г. руководитель экспедиции NASA к Плутону «Новые горизонты» Алан Стерн работал в своем офисе неподалеку от Центра управления полетами (ЦУП ). Неожиданно у него зазвонил сотовый телефон. Стерн знал, что все празднуют День независимости, но гораздо больше его волновало, что до пролета мимо Плутона оставалось десять дней. «Новые горизонты» — космический аппарат, который был в центре всей его работы в течение последних 14 лет, — чуть больше чем через неделю должен был оказаться у своей цели — самой далекой планеты из всех, которые когда-либо исследовали с помощью зондов.

В тот день Алан, поглощенный работой, занимался подготовкой к полету. На последнем этапе приближения аппарата к Плутону он привык мало спать, но 4 июля пришлось встать посреди ночи и отправиться в ЦУП для того, чтобы загрузить очень большой пакет компьютерных команд, жизненно необходимый, чтобы успешно провести зонд рядом с планетой. Этот блок команд потребовал почти 10 лет работы и в то утро был послан с помощью радиопередачи, летящей со скоростью света, чтобы около Плутона догнать «Новые горизонты».

Взглянув на свой телефон, Алан с удивлением обнаружил, что ему звонит Глен Фонтейн, менеджер проекта «Новые горизонты». Стерн почувствовал холодок внутри, потому что отлично знал, что Глен взял выходной, чтобы провести его в расположенном неподалеку доме до того, как всех захлестнет суета приближающегося финального пролета. Зачем бы Глену звонить прямо сейчас?

Алан ответил на звонок:

— Глен, что случилось?

— Мы потеряли контакт с аппаратом.

— Встретимся в центре управления, я буду через пять минут.

Алан нажал кнопку отбоя и на несколько секунд присел за свой стол. Он оцепенел и только качал головой, не желая поверить в происшедшее. Неожиданная потеря связи с Землей — такого не должно было происходить ни с одним космическим аппаратом. Этого не случалось с «Новыми горизонтами» за все девять лет полета от Земли до Плутона. Как это могло произойти сейчас, когда до цели оставалось всего десять дней?

Алан сгреб свои вещи и мимоходом заглянул в дверь конференц-зала внизу, где проходила рабочая встреча и куда он собирался пойти: «Мы потеряли связь с космическим аппаратом». Когда коллеги, остолбенев, уставились на него, он добавил: «Я сейчас иду в ЦУП и не знаю, когда вернусь. Может быть, не сегодня». Алан добежал по летней мэрилендской жаре до своей машины и проехал километр до кампуса Лаборатории прикладной физики в Лореле, штат Мэриленд, откуда управлялись «Новые горизонты».

Возможно, эта поездка показалась Алану самой длинной в жизни. Он был абсолютно уверен в способности своей команды справиться с чрезвычайными ситуациями: они отработали такое количество вариантов реагирования на различные неполадки, что если и была группа людей, способных справиться с этим, то это были члены команды проекта «Новые горизонты». Но тем не менее в голове крутился самый худший вариант развития событий.

Если говорить конкретно, то вспоминался злосчастный «Марс Обсервер» NASA . Этот аппарат, запущенный в 1992 г., замолчал всего за три дня до того, как достиг Марса. Все попытки восстановить связь оказались безуспешными. Позднее NASA выяснило, что произошло разрушение топливного бака, которое и привело к гибели зонда. Другими словами, он взорвался.

Алан напряженно размышлял: «Если мы потеряем этот аппарат, то потеряем весь проект, работа над которым продолжалась 14 лет, и весь труд 2500 людей пойдет прахом. Мы почти ничего не узнаем о Плутоне, и “Новые горизонты” станут провалом и воплощением разорванных в клочья мечтаний».

Связь

Добравшись до большого, практически лишенного окон офисного здания, где размещался ЦУП, Алан припарковал машину, постарался отбросить черные мысли и пошел делать свою работу. ЦУП вполне соответствует вашим ожиданиям того, как должно выглядеть такое место, он похож на ЦУП из «Аполлона-13» или любого другого фильма о космосе: главное место занимают огромные проекционные экраны вдоль стен и ряды компьютерных мониторов у пультов операторов.

В течение 9 долгих лет путешествия к Плутону радиосвязь с «Новыми горизонтами» была единственным способом, с помощью которого команда могла войти в контакт с аппаратом, управлять им, получать данные о его состоянии и наблюдениях. В то время, как АМС все дальше уходила к внешним границам Солнечной системы, временная задержка связи все увеличивалась, и теперь радиосигналу, двигающемуся со скоростью света, требовалось девять часов, чтобы пройти весь путь от Земли до зонда и обратно.

Чтобы оставаться на связи, «Новые горизонты», как и все «дальнобойные» космические аппараты, полагался на малоизвестную и невоспетую в балладах жемчужину планетных исследований NASA — Сеть дальней космической связи. Она представляет собой три комплекса гигантских антенн-тарелок, расположенных в Голдстоуне, штат Калифорния, в Мадриде и в Канберре (Австралия). Они функционируют как единое целое, передавая обязанности по установлению связи, пока Земля каждые 24 часа совершает оборот вокруг своей оси. Три станции распределены по всему миру так, что один из комплексов антенн в любой момент может нацелиться на объект, в какой бы точке глубокого космоса он ни находился.

Но сейчас… Сеть дальней космической связи утратила контакт с одной из самых своих драгоценных целей — «Новыми горизонтами».

Алан отсканировал свой пропуск, пройдя через службу безопасности здания, и вошел в ЦУП. В зале он сразу же увидел Элис Боуман, ветерана экспедиции, всегда невозмутимого и чрезвычайно компетентного руководителя полета с 14-летним стажем, которую прозвали «мамочкой». Элис возглавляла команду ЦУПа, поддерживающую связь с аппаратом и управляющую им. Она стояла вместе с небольшой группой инженеров и экспертов по управлению полетом перед компьютерным экраном, на котором мерцало зловещее сообщение «OUT OF LOCK» (Потеря связи).

Их спокойствие было обнадеживающим, и Алану бросилось в глаза, что они выглядят достаточно расслабленными, как будто считают, что все козыри у них на руках. Задав им несколько вопросов, Алан выяснил, что у коллег уже есть рабочая версия происходящего.

Во время потери сигнала космический аппарат был запрограммирован на то, чтобы выполнять несколько заданий одновременно, и это было сложной задачей для его основного компьютера. Эксперты решили, что, возможно, компьютер начал перезагрузку и перешел в безопасный режим. На симуляторе в ЦУП тот же самый набор заданий не представлял проблемы для точно такого же компьютера, как тот, который стоял на борту «Новых горизонтов». Но, возможно, на борту межпланетной станции что-то отличалось от симулятора.

Если бортовой компьютер был перегружен заданиями, он мог принять решение о перезагрузке. Был и другой вариант: столкнувшись с проблемой, он мог отключиться и автоматически передать управление резервному компьютеру «Новых горизонтов».

Любой из этих вариантов оказался бы хорошей новостью, означающей, что аппарат работает, а проблему можно исправить. Автоматическая станция уже должна была «проснуться» и передать домой сигнал с информацией о своем состоянии. Поэтому, если все было именно так, через час или полтора, когда «Новые горизонты» завершат первые шаги по своему «воскрешению», в ЦУПе должны были получить весточку от своей «птички». Элис и ее команда были уверены в том, что происшествие связано с одной из этих проблем с компьютером, и после стольких лет полета «Новых горизонтов» Алан был склонен доверять им. Тем не менее, если они ничего не услышат, если через час или полтора сигнал не последует, то это будет означать, что у них нет хорошей гипотезы о происшедшем и, вполне возможно, что уже нет и самого аппарата.

Когда стало прибывать все больше персонала, чтобы помочь справиться с чрезвычайной ситуацией, Алан организовал офис в ситуационном центре — конференц-зале со стеклянными стенами, откуда можно было наблюдать за ЦУПом . Приехал и Глен Фонтейн. Вскоре стало ясно, что потребуются работы по восстановлению нормального функционирования аппарата, и члены команды могут застрять тут надолго — на несколько дней и ночей, чтобы решить проблему и исправить курс предстоящего пролета.

Если бы АМС «Новые горизонты» двигалась по орбите планеты или безопасно стояла на ее поверхности, как планетоход, команда могла бы потратить время, чтобы проанализировать проблему, разработать рекомендации, попробовать разные способы действий. Но аппарат выполнял пролетную миссию. Он мчался к Плутону со скоростью более 1207000 км в день — около 50000 км / ч. Будет АМС работать или нет, она пролетит мимо планеты 14 июля и никогда не вернется назад. «Новые горизонты» не остановятся на то время, пока эксперты решают проблемы. Есть только одна попытка добраться до сокровищницы Плутона: у аппарата не было замены, не было второго шанса и не было никаких вариантов отложить дату его прибытия к Плутону.

Во время Первой мировой войны появилось выражение, описывающее войну как «месяцы скуки, перемежающиеся минутами ужаса». То же самое можно сказать и о долгом полете АМС. И команде «Новых горизонтов» выпал длинный и откровенно страшный час, пока они ждали обнадеживающего сигнала от аппарата.

Затем наступило облегчение: в 15:11, через час и 16 минут после потери связи с космическим аппаратом, сигнал вернулся, и на компьютерах в ЦУПе появилось новое сообщение: «LOCKED» (Связь установлена).

Алан глубоко вздохнул. Гипотеза, которую выдвинули инженеры, по всей видимости, была верной. Аппарат снова был на связи. Они вернулись в игру!

Но трудности были впереди. Предстояло проделать огромную работу, чтобы аппарат вернулся к расписанию пролета. Во-первых, инженеры должны были вывести его из безопасного режима, в который АМС переходит, столкнувшись с проблемой, которую не может решить его система. Но для того, чтобы восстановить пролет, следовало сделать намного больше. Все компьютерные файлы, которые методично загружались с декабря для того, чтобы обеспечить исследование Плутона, предстояло загрузить заново, прежде чем начать пролетные операции. При обычных обстоятельствах это потребовало бы многих недель работы, но в распоряжении команды недель не было, у них оставалось десять дней до того, как АМС доберется до Плутона, и только три дня до начала передачи жизненно важной информации для максимального сближения с планетой, когда будет сделана большая часть ценных научных наблюдений.

Боуман и ее команда тут же приступили к работе, и задача, стоящая перед ними, вселяла страх. После того, как они вывели космический аппарат из безопасного режима, им нужно было отдать команду о переключении с резервного на основной компьютер, чего раньше они никогда не делали, и снова передать все файлы, которые были необходимы, чтобы управлять операциями во время пролета. И прежде чем что-то посылать на АМС, требовалось все проверить на симуляторе полета, чтобы убедиться, что это сработает. Все должно было быть сделано идеально: если они пропустят хотя бы один жизненно важный файл или используют не ту его версию, пролет, который они планировали так много лет, может обернуться неудачей.

Часы не стояли на месте. Первые научные наблюдения близкого пролета — самые важные в миссии — должны были состояться всего за 6,4 суток до встречи с Плутоном, во вторник. Эта отметка в 6,4 суток была связана с продолжительностью дня на Плутоне, одним его полным оборотом вокруг оси. Она означала, что во вторник команда в последний раз перед пролетом увидит некоторые части Плутона в крупном масштабе. Если к тому времени не удастся вернуть аппарат на правильный путь, останутся большие участки планеты, которые АМС не сможет нанести на карту.

Смогут ли они вернуть корабль в расписание к этому времени? Элис и ее команда разработали план и надеялись, что смогут ему следовать, если только предположить, что они не столкнутся с новыми трудностями или не возникнут проблемы, вызванные ошибками, которые могут появиться во время долгих процедур восстановления аппарата, к которым они приступили.

Сработает ли это? Или они провалятся? Как сказал Алан в тот день, если в команде «Новых горизонтов» кто-то был атеистом до этого происшествия, то в этот момент они, возможно, обратились в какую-либо веру. Время даст все ответы на вопросы, а мы расскажем об этом, но вначале давайте поговорим об истории аппарата «Новые горизонты» и о том, что происходило с ним до этого момента.

Книга издана при поддержке Политехнического музея и Фонда инфраструктурных и образовательных программ группы «Роснано»