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

Летом 2002 г. начались события, которые предсказали несколькими годами раньше Стоун и Каммингс. В июне на отметке 85 а.е. на первом «Вояджере» поползли вверх показания того канала прибора CRS, который регистрировал в основном солнечные протоны с энергией порядка 0,5 МэВ. К концу июля они выросли пятикратно, к середине августа – десятикратно, а в конце октября скорость счета достигла 11 частиц в секунду и превысила фоновый уровень в 25 раз. Рост потока заряженных частиц низких энергий ожидался при прохождении через ударную волну в гелиослой, поскольку как раз на этом рубеже более энергичные частицы должны были замедляться, терять энергию и попадать в указанный канал во все больших количествах.

Высокие показатели наблюдались до февраля 2003 г., но к маю 2003 г. упали до фоновых значений. Если бы на «Вояджере-1» была исправна плазменная подсистема PLS, можно было бы напрямую измерить скорость солнечного ветра и разобраться в ситуации. Однако ключевой прибор не работал, а показания остальных можно было истолковать по-разному. В результате 6 ноября 2003 г. в Nature появились две статьи с противоположными выводами.

В первой Стаматиос Кримигис из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и его сотрудники и соавторы доказывали, что «Вояджер-1» прошел ударную волну 1 августа 2002 г. и совершал полет за нею в течение примерно 200 суток, после чего волна отступила, исполнив тем самым мечту Эдварда Стоуна. Безусловно, это было красивое объяснение аномальным показаниями LECP. Группа Кримигиса косвенным путем показала, что в указанный период скорость солнечного ветра действительно уменьшилась с 300 до 40 км/с. Авторы утверждали, что та же техника расчета применялась и в начале полета, когда прибор PLS еще работал, и результат в большинстве случаев отличался от «точных» значений не более чем на 20 %.

Во второй группа д-ра Фрэнка МакДональда из Мэрилендского университета ставила этот вывод под сомнение. Эти исследователи отметили значительный рост интенсивности ионов и электронов в данных CRS, включая галактические космические лучи, аномальные космические лучи и ионы низких энергий. Однако они интерпретировали измерения аномальных космических лучей таким образом, что ускорение частиц происходило на большем удалении от Солнца, чем текущее положение «Вояджера». «То, что мы видим, в точности соответствует тому, что ожидали увидеть, приближаясь к ударной волне, но мы еще не там», – заявил Ф. МакДональд.

Наконец, Леонард Бурлага из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в статье в Geophysical Research Letters за 30 октября утверждал, что пересечения ударной волны не было. Его группа путем анализа магнитных измерений в конце 2002 г. пришла к выводу, что характеристики магнитного поля не отличаются принципиальным образом от прогнозируемых на основе многих лет предыдущих наблюдений. Временный рост силы магнитного поля «всего лишь» в 1,7 раза решено было не принимать во внимание.

Как раз в те дни, когда научный мир обсуждал эти публикации, на Солнце произошла серия из 17 мощных вспышек. В октябре и начале ноября 2003 г. наша звезда выбросила в пространство примерно 10 млрд т коронального материала со скоростями 1500–2000 км/с. В апреле 2004 г. вещество одного из выбросов, замедлившись до 600 км/с, накрыло «Вояджер-2», сделав ярко выраженный пик в показаниях канала 0,5 Мэ В. Приборы КА позволили определить состав пришедшего облака, температур частиц и величину магнитного поля.

26 июня 2004 г. под солнечный удар должен был попасть «Вояджер-1», но никаких явных признаков этого не наблюдалось. На самом деле аппарат «штормило» уже с февраля – показания в канале 0,5 МэВ «плясали», то поднимаясь до 20–30 единиц, то снижались вновь до 1–2. Самый мощный пик наблюдался в конце августа, когда прибор «видел» 40–50 частиц в секунду, в 100 раз выше фона. Одновременно регистрировались сильные флуктуации интенсивности ионов в диапазоне энергий от 40 кэВ до 50 МэВ на нуклон и электронов от 26 до 350 кэВ. Наученные горьким опытом, специалисты молчали, и не зря: к середине ноября «свистопляска» практически прекратилась.

5 ноября программа AHELI1 была остановлена, и «Вояджер-1» прекратил запись дополнительного высокоскоростного кадра GS-4B, оставив только основной. В соответствии с бортовой программой 14 декабря 2004 г. аппарат воспроизвел 26 ранее записанных форматов GS-4B на сдвоенные антенны DSS-14 и DSS-24.

15 декабря в двух сеансах общей продолжительностью около семи часов на LECP наблюдался существенно анизотропный всплеск интенсивности ионов и электронов, и одновременно 16-канальный спектроанализатор в составе PWS показал осцилляции электронной плазмы (волны Лэнгмюра). Впоследствии их интерпретировали как миграцию частиц вдоль силовой линии магнитного поля, почти параллельной фронту ударной волны. 16 декабря прием информации не планировался, а 17-го магнитометр показал увеличение индукции поля сразу в 2,5 раза. Это означало, что 16 декабря 2004 г. на расстоянии 94,1 а.е. от Солнца «Вояджер-1» наконец-то прошел ударную волну – прошел в период отсутствия связи, когда даже низкоскоростную телеметрию на 160 бит/с никто не принимал!