Частичная разгадка аномалии «Пионеров»
Американские физики нашли частичное решение проблемы аномального движения космических аппаратов Pioneer-10 и Pioneer-11, которая уже давно беспокоит астрономов. Оба эти корабля провели в космосе более 30 лет. Первый корабль прошел неподалеку от Юпитера, а второй посетил также и Сатурн. Они прислали на Землю сотни фотографий этих планет, а также великое множество других данных.
Судьбы кораблей сложились неодинаково. Их аппаратура сохраняла исправность еще долгие годы после рандеву с планетами-гигантами. Pioneer-11 перестал выходить на связь в ноябре 1995 года, после того как удалился от Солнца на 43 астрономических единицы - 6,5 млрд километров. Его космический собрат Pioneer-10 работал куда дольше. В марте 1997 года НАСА отметило его четвертьвековой юбилей и одновременно сообщило о завершении его исследовательской программы. Однако сигналы с зонда поступали еще очень долго, в последний раз – 23 января 2003 года. Сейчас Pioneer-10 ушел от Солнца примерно на 93 астрономические единицы. Он движется в направлении звезды Альдебаран, к которой подойдет через миллион 700 тысяч лет.
Полет «Пионеров» оставил нерешенную и до сих пор проблему. Когда их расстояние от Солнца превысило 15 астрономических единиц, измерения их скорости показали, что оба зонда чуть-чуть отклонились от расчетных траекторий. Было похоже, что на них действует направленная к Солнцу сила, создающая ускорение величиной всего в одну десятимиллиардную долю ускорения свободного падения на поверхности Земли.
Ученые тогда перебрали все мыслимые причины этих девиаций. Они приняли в расчет неполадки в работе радиопередатчиков, утечку газов, давление солнечной радиации и солнечного ветра и притяжение со стороны планетоидов из пояса Койпера, обращающихся за орбитой Нептуна. Были учтены даже такие эфемерные факторы, как изменение хода времени, предписанное общей теорией относительности, и гипотетическое притяжение темной материи, которой в Солнечной системе пока не найдено.
Однако расчеты показали, что все эти причины не способны породить ускорение наблюдаемой величины. Так что загадка аномалий в движении «Пионера-10» и «Пионера-11» на многие годы так и осталась нерешенной.
Вот уже десять лет ее пытается разгадать группа сотрудников Лаборатории реактивного движения НАСА, возглавляемая Вячеславом Турышевым. Они располагают точной копией одного из «Пионеров» и всеми показаниями их приборов, накопленными за то время, пока эти аппараты еще поддерживали радиосвязь с Землей. Недавно эти поиски принесли первый результат. Вот что рассказал д-р Турышев в интервью Русской службе «Голоса Америки»:
«Проблему в целом мы пока не решили, но кое-что удалось сделать. Каждый «Пионер» оснащен более чем сотней датчиков, которые измеряли температуру в разных блоках аппаратов и следили за работой радиоизотопных генераторов, снабжающих зонды электроэнергией. Эти данные мы и использовали.
Мы с самого начала предполагали, что «Пионеры» могут приобретать дополнительное ускорение из-за того, что они неравномерно излучают инфракрасные фотоны в разных направлениях. Главным источником этого теплового излучения служат заряженные плутонием радиоизотопные батареи, которые скорее всего работают даже сейчас, хотя и с меньшей интенсивностью, чем в прошлом. Электронные приборы зондов в ходе работы также нагреваются, то есть опять-таки выделяют тепло в виде инфракрасных фотонов.
Каждый акт такого излучения создает реактивную отдачу, направленную противоположно движению фотона. Если фотоны излучаются по всем направлениям с одинаковой интенсивностью, на движении корабля это никак не сказывается. Если же в какую-то сторону уходит больше фотонов, возникает нескомпенсированная реактивная сила, ускоряющая корабль. Вот мы и надеялись, что аномалию движения «Пионеров» можно объяснить посредством учета последствий фотонной отдачи – если не полностью, то хотя бы частично.
Эта идея выглядит очень простой, однако для ее проверки требуются очень сложные расчеты. Нам пришлось создать точную компьютерную модель тепловых процессов, протекающих внутри «Пионеров» и на их внешней поверхности, и это был поистине гигантский труд. Мы заложили в нее множество сведений об устройстве зондов, которые собрали с немалым трудом. Некоторые из этих данных даже не удалось реконструировать по чертежам и макетам, пришлось опрашивать разработчиков. Обсчитывая эту модель, мы смогли составить температурные карты поверхностей аппаратов, которые дали возможность оценить пространственное распределение их теплового излучения.
Что же получилось? Мы пришли к выводу, что это излучение и в самом деле анизотропно, иначе говоря, имеет преимущественное направление. Поэтому оно создает усилие, разгоняющее зонды. Однако величина этого ускорения, как она получается из наших вычислений, составляет лишь примерно 30% того, что действительно наблюдается. Так что модель надо совершенствовать, вводить в нее новые параметры.
Например, не исключено, что на поверхности зондов осела космическая пыль, увеличившая их излучающую способность. Есть и другие факторы, которые мы пока не приняли во внимание. Надо также просчитать силу фотонной отдачи на разных расстояниях зондов от Солнца – пока мы это сделали только для одной дистанции. В общем, работы еще хватает».
Сборка лунного разведчика
Инженеры Годдардовского центра космических полетов завершили монтаж большей части научной аппаратуры космического зонда Lunar Reconnaissance Orbiter, запуск которого намечен на конец нынешнего года. Тысячекилограммовый автоматический корабль будет запущен с мыса Канаверал тяжелой ракетой-носителем Atlas V не ранее 31 октября. Он должен выйти на полярную орбиту, отстоящую от поверхности Луны всего на 50 километров. С этой небольшой высоты корабль проведет детальное исследование целого ряда физических и топографических характеристик лунной поверхности. Программа его полета рассчитана как минимум на год с возможным продлением еще на три года.
Корабль понесет шесть измерительных приборов, четыре из которых уже установлены. Один из них будет сканировать лунную поверхность в ультрафиолетовых лучах и вести поиск льдов в приполярных областях. Два аппарата проведут детальные измерения лунного радиационного фона и температуры лунных пород. Четвертый измерительный комплекс, лазерный альтиметр, предназначен для детального изучения лунного рельефа.
Пятый прибор, созданный в московском Институте космических исследований, уже прибыл из России и сейчас ожидает установки. Это детектор нейтронов, которые постоянно выбивают из лунных пород частицы космических лучей. Он тоже будет искать лунные залежи водяного льда и измерять содержание водорода в лунных породах.
В мае в Годдардовский центр будет доставлен последний прибор, изготовленный в Аризонском университете. Это специальная видеокамера высокого разрешения, которая поможет найти места, максимальной подходящие для высадки космонавтов.
«Феникс» на подлете
25 мая на поверхность Марса должна опуститься американская автоматическая станция Phoenix. Сейчас эту планету исследуют четыре посланца НАСА и один – Европейского космического агентства. Из космоса за ней наблюдают американские орбитальные зонды Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter и их европейский партнер Mars Express Orbiter. С января 2004 года на ее поверхности работают марсоходы Spirit и Opportunity.
Космический корабль со станцией Phoenix на борту был запущен с мыса Канаверал 4 августа 2007 года. 350-килограммовый спускаемый аппарат не оборудован ни колесами, ни гусеницами, так что ему предстоит работать только в точке посадке. Район приземления, точнее, «примарсения», на равнинной территории северной полярной зоны выбран отнюдь не случайно. Именно в там приборы орбитального зонда Mars Odyssey обнаружили нейтронные и гамма-лучевые сигналы, которые дают основания предположить присутствие больших количеств водорода.
По мнению планетологов, в этой зоне находятся залежи подпочвенного льда, который и будет добывать новый научный робот. Для этого он оснащен автоматическим экскаватором, который будет извлекать образцы с метровой глубины и передавать на анализ бортовым приборам. Он также будет искать в марсианской почве химические подписи органических соединений. К августу Phoenix исчерпает ресурсы своих химических анализаторов и в дальнейшем будет отправлять на Землю только метеорологическую информацию.
Аппаратура станции Phoenix не запрограммирована на идентификацию белков и других сложных биомолекул. Однако такие задачи смогут выполнить приборы марсохода Mars Science Laboratory, который должен отправиться к Красной планете осенью будущего года. И по размерам, и по весу он оставит далеко позади всех своих предшественников. На Марс опустится начиненная приборами 850-килограммовая четырехколесная платформа величиной с небольшой автомобиль, получающая энергию от радиоизотопных генераторов. Это и в самом деле настоящая автоматическая лаборатория, способная осуществлять комплексные анализы образцов скал, почвы и льда.
Новая жизнь Cassini
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства решило продлить миссию автоматического корабля Cassini, который с середины 2004 года работает в системе Сатурна.
Согласно предшествующим планам, Cassini должен был прекратить функционирование в июле нынешнего года. Теперь руководство НАСА объявило, что корабль будет действовать в штатном режиме как минимум до лета 2010 года и потому сделает еще 60 оборотов вокруг Сатурна. За это время он совершит 26 пролетов мимо крупнейшего спутника Сатурна Титана, 7 пролетов мимо Энцелада, и по одному пролету мимо еще трех сатурнианских сателлитов, Реи, Дионы и Елены. Корабль также продолжит исследование магнитосферы Сатурна и изучение его колец.
SMAP в проекте
НАСА запланировало запуск специализированного спутника, который будут заниматься глобальным мониторингом влажности почвы. Этот аппарат получил название SMAP – Soil Moisture Active Passive. В декабре 2012 году он будет выведен на полярную орбиту высотой 670 километров, откуда начнет вести промеры влажности почвы с помощью радара и радиометра. Для этого спутник будет оснащен конической антенной диаметром 6 метров, предназначенной для посылки и приема радиоволн. Собранные данные дадут возможность повысить точность прогнозов погоды и помогут лучше следить за процессом всемирного потепления.
