Как придумали и запустили «Вояджер». Отрывок из книги об исследованиях планет Солнечной системы

С момента утверждения проекта MJS-77 разработчики «держали в уме» возможность ревизии принятого решения и осуществления планов «Большого тура» в полном объеме. Летом 1974 г. Комиссия по космической науке Национальной академии наук предложила запустить 3 ноября 1979 г. третий, запасной аппарат, направив его по трассе Земля — Юпитер — Уран. Станция MJU-79 должна была пройти мимо Юпитера 10 апреля 1981 г. и достичь Урана уже в середине 1985 г. Прелесть идеи состояла в том, что аппарат должен был подходить к Урану со стороны одного из полюсов, имея возможность длительного наблюдения динамики полярных областей планеты. На этот дополнительный пуск с использованием носителя «Титан- Центавр» требовалось 177 млн долларов.

В конце апреля 1975 г. NASA предложило ученым принять участие в  проекте MJU-79 и  намеревалось запросить на 1977 ф. г. средства на его реализацию. В другое время, быть может, эта идея была бы уместна, но тогда США находились в  тисках экономического кризиса, связанного с прекращением конвертации доллара на золото и  четырехкратным ростом мировых цен на нефть. Двузначная инфляция, общее плачевное состояние американского бюджета и явное предпочтение Комиссии по космической науке проекту спутника Юпитера с зондом в его атмосфере заставили агентство в сентябре 1975 г. исключить средства на MJU-79 из проекта бюджетного запроса.

В конце 1975 г. руководители NASA согласились на компромисс, позволяющий достичь Урана в рамках проекта MJS-77, и в начале 1976 г. этот пункт вписали в цели миссии как возможную дополнительную задачу. Деньги на увеличение ресурса КА сверх необходимых четырех лет не выделялись, но разработчикам позволили «втихую» делать аппарат «с запасом» и обещали не предпринимать никаких шагов, которые помешали бы полету одной из двух станций от Сатурна к Урану и даже Нептуну. Помимо этого, агентство согласовало с Комиссией по атомной энергии требования к радиоизотопным генераторам, потребовав от них срок службы не менее десяти лет, а Конгресс в 1973 ф. г. выделил дополнительно 7 млн долларов на разработку перепрограммируемого в полете компьютера и средств избыточного кодирования информации. Без них полет к Урану и Нептуну вряд ли имел бы смысл.

Как только возобновились разговоры о полете к Урану, команда Рудольфа Хэнела из Центра космических полетов имени Годдарда предложила заменить свой ИК-радиометр IRIS на модифицированный MIRIS, более приспособленный для изучения этой холодной планеты. Была санкционирована срочная программа разработки нового прибора параллельно с изготовлением старого, и в начале 1977 г. казалось, что он успевает к установке на борт. Однако в процессе испытаний MIRIS возникли проблемы. Несколько недель в июне и июле исход борьбы был неясен, но в итоге времени на решение всех вопросов по MIRIS’ам не хватило. На «Вояджеры» поставили первоначально выбранные и хорошо отработанные инструменты.

В августе 1977 г. было официально объявлено, что если первый аппарат полностью выполнит программу исследований в системах Юпитера и Сатурна, включая близкий пролет Титана, а второй на подходе к Сатурну будет в добром здравии и с хорошими запасами расходуемых ресурсов, то траектория полета «Вояджера-2» будет изменена, и в результате гравитационного маневра у Сатурна он направится к Урану*. 

Чтобы иметь такую возможность, нужно было соответствующим образом спланировать полет двух станций. Учитывая научные задачи проекта и особый интерес к спутникам Ио, Ганимеду и Титану, были утверждены две траектории с условными обозначениями JST и JSX.

Вариант JST предусматривал подробное знакомство со спутником Юпитера Ио и спутником Сатурна Титаном. По баллистическим условиям встреча с Ио была несовместима с полетом от Сатурна к Урану. Расчетной датой старта было 1 сентября 1977 г., пролет Юпитера планировался на 5 марта 1979 г. на расстоянии 350 000 км от центра планеты, а Сатурна — на 13 ноября 1980 г. на дистанции 200 000 км. На этой «оптимальной» для науки траектории аппарат проходил на расстоянии 22 000 км от Ио, через связанную с этим спутником плазменную «трубку». Далее еще до встречи с Сатурном он сближался с Титаном с минимальной дистанцией 7000 км — что позволяло изучить атмосферу спутника «на просвет», а затем проходил в 138 000 км ниже южного полюса Сатурна.

Трасса JSX реализовывалась при запуске 20 августа 1977 г. с пролетом Юпитера 9 июля 1979 г. и Сатурна 27 августа 1981 г. Аппарат удавалось провести в 55 000 км от Ганимеда, причем перед сближением с Юпитером до дистанции 714 000 км, а не после него, как в варианте JST. Если для первой станции мартовская встреча с Юпитером оказалась бы смертельной, июльский пролет давал второму аппарату шанс получить информацию по спутникам.

У Сатурна траектория JSX распадалась на два подварианта. В случае если бы исследования Титана первым аппаратом в ноябре 1980 г. не удались, новый аппарат прошел бы на расстоянии 205 000 км от центра планеты и в 15 000 км от Титана. При отсутствии такой необходимости выбиралась дистанция 163 000 км, и станция могла проследовать к Урану. В первом подварианте такая возможность опять-таки исключалась.

Это общая канва, а в реальности разработчики учитывали множество других ценных возможностей: радиопросвечивание атмосфер обеих планет и колец Сатурна, прохождение через «след» Титана, возможность съемки максимального количества галилеевых спутников Юпитера и т.д. 

Запуск по траектории JST нужно было выполнить позже, но все полетные события происходили раньше, чем в варианте JSX. Поэтому было решено считать первым тот аппарат, который будет запущен вторым по «базовому» варианту JST. Вот только как они будут называться?

Вплоть до начала 1977 г. проект сохранял буквенноцифровое обозначение MJS-77; предполагалось, что аппараты получат названия «Маринер-11» и «Маринер-12» вслед за «Маринером-10», исследовавшим Венеру и Меркурий. Однако разработчики резонно полагали, что их детище настолько сильно отличается от последних «Маринеров», летавших к Венере и Марсу, что заслуживает нового имени. Директор JPL Уильям Пикеринг предлагал назвать проект «Навигатор» (Navigator). Провели конкурс, и 4 марта 1977 г. было утверждено другое имя — «Вояджер». Кое-кому это показалось плохим знаком: мы помним, что так уже назывался нереализованный проект тяжелой марсианской станции, возродившийся в конечном итоге как «Викинг». Но кто сегодня помнит о том первом «Вояджере»? Теперь это имя навсегда вписано в историю науки вместе с темой «Большой тур»! 

Итак, список научных приоритетов проекта «Вояджер» в 1977 г. включал следующие пункты:

• гравитационные поля Юпитера и Сатурна и массы спутников; 
• динамика атмосфер обеих планет; 
• магнитосферы Юпитера и Сатурна, включая данные по магнитным полям, заряженным частицам и взаимодействиям волн и частиц; 
• взаимодействие спутников (особенно Ио) с этой средой; 
• энергетический баланс Юпитера и Сатурна; 
• атмосферы, состав поверхности и детали Титана и галилеевых спутников Юпитера, а по возможности и других спутников; 
• Большое Красное Пятно Юпитера; 
• кольца Сатурна; 
• межпланетная и межзвездная среда; 
• система Урана, если до нее удастся добраться. 

* На управление аппаратом и обработку научных данных в течение пяти дополнительных лет полета (1981–1986) нужно было около 100 млн долларов. Поэтому окончательное решение о продлении полета до Урана было принято лишь в ноябре 1980 г.