Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - Игорь Лисов

Сближение с планетой аппарат отрабатывал по жесткой программе, три части которой были заложены в память бортовых компьютеров в первых числах марта. Большую часть данных Пасадена принимала в реальном масштабе времени, за исключением снимков Ио, выполненных 5 марта между 14:22 и 17:08 UTC бортового времени – они были записаны на борту и считаны 7 марта.

Одной из научных задач был поиск колец вокруг Юпитера. Это сейчас мы знаем, что кольца есть не только у Сатурна, но у трех остальных больших планет; тогда же открытие 10 марта 1977 г. наземными средствами колец Урана стало сенсацией. Специальная съемка была организована 4 марта с расстояния 1 212 000 км в момент пересечения плоскости экватора планеты в нисходящем узле за 16 ч 52 мин до максимального сближения. Камеру навели на точку на 1,8 R_J правее планеты; так случилось, что как раз там виднелось звездное скопление Ясли. С учетом неопределенности момента прохождения узла затвор узкоугольной камеры открыли в 19:00 UTC сразу на 14 циклов FDS, то есть на 11,2 минуты. Стабилизация «Вояджера» не была идеальной, ось камеры описывала спиралевидную кривую с периодом 78 секунд, поэтому и звезды скопления вышли на снимке в виде ярких спиральных линий с шестью «завитушками».

И на этом фоне, тоже в шести экземплярах, проступила тоненькая полоска кольца! На снимок попал его внешний край, находившийся в 128 000 км от центра Юпитера и в 57 600 км над облачным покровом планеты, внутри орбиты Амальтеи. Толщину кольца можно было оценить в 29–32 км; поскольку его снимали с ребра, о ширине было судить трудно.

Это кольцо из мельчайших частиц задерживало всего одну миллионную часть падающего света и было в 10 000 раз «прозрачнее» самого чистого стекла! Неудивительно, что его никогда не видели с Земли, а вот теперь нашли с первой попытки. 7 марта шеф системы ISS Брэдфорд Смит объявил об открытии, 8 марта новость попала в газеты, а уже 10 марта астрономы Гавайского университета обнаружили его на обсерватории Мауна-Кеа, наблюдая в отраженном инфракрасном свете на волне 2,2 мкм.

«Вояджер-1» тем временем изучил в мельчайших деталях Большое Красное Пятно, грандиозный долгоживущий атмосферный вихрь в южном полушарии планеты протяженностью 21 000 км с запада на восток и 11 000 км с севера на юг. Наиболее подробная «фотосессия» БКП состоялась за восемь часов до момента прохождения перииовия и представляла собой мозаику из 81 кадра; наилучшее разрешение достигало 5 км. Вокруг него были зафиксированы ветры в 75 м/с в направлении восток-запад и 40–50 м/с в направлении север-юг. Как и ожидалось, БКП было самым холодным участком Юпитера – на 5–7° холоднее, чем температура соседних участков верхней атмосферы.

Наблюдались и три меньших по размеру белых пятна («овала»), которые появились в южном полушарии Юпитера за 40 лет до прилета «Вояджера», в 1939–1940 гг., во время «схлопывания» одной из ярких полос атмосферной циркуляции. Один овал был теперь соседом БКП с юга. Оказалось, что овалы весьма сходны с ним по структуре, представляя собой антициклонические вихри, и отличаются лишь меньшим размером (до 13 000 км в диаметре) и цветом.

Кроме того, в северном полушарии наблюдались коричневые овалы – предположительно просветы в аммиачных облаках, сквозь которые виднелись более глубинные слои атмосферы планеты. Одна такая вытянутая деталь на 15° с.ш. в длину соответствовала диаметру Земли и получила среди ученых имя «Коричневая Баржа».

«Вояджер-1» подтвердил данные «Пионеров» об атмосфере Юпитера. Яркостная температура планеты была 140 К или немного выше, что соответствовало положению непрозрачных облаков на уровне давления от 0,6 атм и ниже. (Потом эти данные уточнили и привязали верхушку аммиачных облаков к давлению 1,0 атм и температуре 160 К.) Радиоизмерения дали 150 К на уровне 0,6 атм; на отметке 0,1 атм наблюдалась тропопауза с температурой 113 К, а выше температура вновь росла до 130–160 К при давлении 0,01 атм.

5 марта 1979 г. в 12:04:36 UTC по бортовому времени, преодолев за полтора года путь протяженностью 998 млн км, «Вояджер-1» прошел над экваториальными широтами Юпитера на минимальной высоте около 277 600 км, то есть на расстоянии 4,888 радиуса от центра планеты.

Протоны радиационного пояса бомбардировали поверхность аппарата с частотой 10⁵ частиц на 1 см², и лишь внутри орбиты Ио интенсивность сократилась более чем на порядок. Если бы на борту находился космонавт, он получил бы за время пролета дозу облучения в 400 000 рентген. Электроника «Вояджера» выдержала, наземная станция под Канберрой продолжала слышать сигнал.

На борту были отмечены лишь временные радиационные повреждения, которые, в частности, вызвали отставание внутренних «часов» системы FDS сначала на 6,3 секунды, а затем на все восемь. Рассинхронизация FDS с остальными компьютерами немного нарушила график операций. Все снимки делались на один цикл раньше запланированного, а с учетом отставания часов – на 40 секунд. Часть экспозиций накладывалась на развороты сканирующей платформы, в результате этого оказались смазанными некоторые снимки Ио и Ганимеда с высоким разрешением. Но и те, что поступали, производили ошеломляющее впечатление, и в зале приема информации то и дело раздавались возгласы удивления и радости. «Вчера мы сказали вам, что разберемся со всем этим после пролета, – заявил репортерам заместитель научного руководителя группы ISS Лоренс Содерблом. – Надеюсь, что вы не поверили».

Заместитель администратора NASA по космической науке Ноэл Хиннерс от души поздравил участников проекта с победой. Тем временем в 15:45 бортового времени станция вошла в радиотень, а в 16:38 – еще и в тень Юпитера, отсняв заход Солнца УФ-спектрометром. Измерения ночной стороны планеты ИК-радиометром и радиопросвечивание атмосферы в диапазонах S и X при выходе «Вояджера» из-за Юпитера принесли информацию о ее химическом составе: основные составляющие – водород и гелий (11 % по объему), малые – аммиак, метан и дейтерированный метан, этилен, ацетилен, этан, циановодород, окись и двуокись углерода, пары воды и такие необычные соединения, как тетрагидрид германия GeH₄ и фосфин PH₃. Возможно, именно фосфин, поднимающийся из глубины и разлагающийся под действием солнечного ультрафиолета с выделением красного фосфора, придавал цвет БКП.