Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - читать онлайн книгу. Автор: Игорь Лисов cтр.№ 84

Структура магнитного поля Солнца также влияет на солнечный ветер. В норме оно образует два сектора – положительный и отрицательный, примерно соответствующих полушариям; в первом магнитные линии выходят из Солнца, а во втором – входят. Поверхность раздела двух секторов, нестабильная и неровная, опирается на магнитный «экватор» и уходит в пространство. Она называется токовым слоем, так как вдоль нее положительные заряды уходят от Солнца, а отрицательные – приходят.

В 1985 г., в конце 21-го солнечного цикла, северный сектор был отрицательным, а южный – положительным. «Пионер-11», находящийся в 15° севернее солнечного экватора, пребывал в отрицательном секторе большую часть времени, а с середины 1985 г. – постоянно. Как и в течение 1976 г., когда он шел к Сатурну высоко над эклиптикой, токовый слой ниже аппарата оказался сглажен и «прижат» к экватору. Наверху поэтому господствовал быстрый солнечный ветер. А область токового слоя – это по определению область медленного солнечного ветра. Именно в таких условиях продолжали лететь два остальных аппарата. Так удалось установить, что магнитное поле Солнца контролирует состояние среды вплоть до дистанции в 36 а.е.

В июне 1989 г. на 139-м симпозиуме Международного астрономического союза были представлены результаты Гэри Толлера из Центра космических полетов имени Годдарда. Проанализировав фотометрические данные обоих «Пионеров» после ухода из зоны околосолнечной пыли, он заключил, что 82 % фонового свечения неба приходится на очень слабые звезды, 17 % – на диффузный свет Млечного Пути, рассеянный на межзвездной пыли, и примерно 0,6 % приходит из-за пределов нашей Галактики.

Интересным побочным результатом стала оценка положения Солнца относительно плоскости Галактики исходя из свечения пыли с разных направлений. Оказалось, что мы «проживаем» примерно на 12 парсек выше этой плоскости. В целом же результаты Толлера подтвердили, что порядка 90 % материи во Вселенной не фиксируется по ее излучению.

Задержавшись на визит к Сатурну, «Пионер-11» вышел за орбиту Нептуна 23 февраля 1990 г. – на семь лет позже своего напарника и позже, чем оба «Вояджера».

В октябре 1990 г. на нем вышел из строя микроволновой переключатель в системе радиосвязи, и ее стало невозможно использовать в когерентном режиме.

В январе 1995 г. не был выполнен очередной маневр прецессии оси вращения с целью наведения ее на Землю, так как солнечный датчик не смог увидеть Солнце. Связь с Землей прервалась в декабре и отсутствовала несколько месяцев – лишь в середине мая планета вновь должна была появиться в пределах диаграммы направленности антенны.

Тем временем выход РИТЭГов снижался медленно, но неотвратимо. Сами по себе источники на ²³⁸Pu снизили свое энерговыделение за 23 года не так сильно, но падала выходная электрическая мощность из-за деградации термопар в преобразователе. К августу или в лучшем случае к декабрю прогнозировалось ее снижение до уровня, недостаточного для питания каких-либо приборов. А это означало, что работа «Пионера-11» прекратится. «Какой толк от космического аппарата, если он не передает научной информации? – говорил Фред Вирт. – Вы просто не сможете оправдать трату денег при отсутствии данных». На работу двух «Пионеров» в это время выделялось из бюджета NASA по 2,5 млн долларов в год.

В период с июня по август 1995 г. операторы намеревались попробовать эксплуатировать аппарат с пониженным напряжением бортовой сети – по сравнению со штатными 28 В. Это легко могло привести к полной потере связи с «Пионером-11», но терять было уже нечего, а положительный результат позволил бы продлить работу «Пионера-10» на год или два.

Джеймс Ван Аллен надеялся, что прибор GTT, который прекрасно работал на «Пионере-11» вплоть до потери связи, сможет передавать данные еще пару лет при пониженном питании. У него все еще оставалось сильное ощущение, что похороны несколько преждевременны.

В мае 1995 г. при угле между осью вращения и направлением на Землю 1,6° сигнал КА удалось услышать, но телеметрия не проходила. Устойчивого приема не было ни в июне, ни в июле. К концу августа стало ясно, что «Пионер-11» работать уже не сможет.

30 сентября 1995 г. на расстоянии от Солнца в 44 а.е. – или, если угодно, шесть световых часов – повседневные операции по управлению КА были прекращены. Частота сеансов сократилась до одного раза в две – четыре недели. Руководители проекта полагали, что смогут поддерживать связь и проверять состояние борта до конца 1996 г., но в реальности уже 24 ноября был принят последний сигнал.

Тысячи и тысячи лет «Пионер-11» будет лететь с остаточной гелиоцентрической скоростью 10,450 км/с и приблизительно через 4 млн лет пройдет на сравнительно небольшом расстоянии от λ Орла.

В конце 1980 г. специалисты DSN заключили, что даже с имеющимися 64-метровыми антеннами с малошумящими усилителями смогут поддерживать связь с «Пионером-10» до 1989 г., до расстояния 48 а.е. Мощность, снимаемая с РИТЭГов, должна была снизиться до 76 Вт – минимума, обеспечивающего работу КА, – только в 1990 г. До этого же срока хватало и топлива для ориентации антенной на Землю.

26 июля 1981 г. «Пионер-10» прошел «серебряную» отметку 25 а.е. от Солнца, а 2 марта 1982 г. отметил десятилетие полета. Солнечный ветер, вопреки ожиданиям многих ученых, не замедлялся, не происходило потерь энергии на столкновения и нагрев. Вся турбулентность в гелиосфере по-прежнему определялась солнечными бурями, ударные волны которых могли «бежать» по году и дольше.

Джон Симпсон, руководитель эксперимента CPI из Чикагского университета, отметил, что в годы солнечного максимума магнитосфера становится немного более плоской, прижимаясь к солнечному экватору, а поток галактических космических лучей, в том числе и очень высоких энергий, уменьшается вдвое, а иногда и вовсе затихает.

13 июня 1983 г. зонд пересек орбиту Нептуна в 30,28 а.е. от Солнца, все еще обладая скоростью 13,66 км/с. Плутон в это время находился ближе к светилу, чем Нептун, так что последняя известная планета осталась позади.

Мощность принимаемого с «Пионера» радиосигнала упала к этому времени до 7 × 10^–20 Вт. Вместо того чтобы пытаться объяснить эту величину через децибелы, Ричард Фиммел привел замечательный пример: если собирать такую мощность 67 млн лет, то восьмиваттную лампочку ночника, равную по потреблению передатчику на борту, не удастся питать и тысячную долю секунды! Вот только он явно придумал такой пример очень давно, потому что с уровнем сигнала июня 1983 г. лампочка горела бы раз в 50 меньше.

К этому времени инженеры опять пересчитали перспективы КА и заключили, что смогут держать с ним связь вплоть до исчерпания ресурса РИТЭГов в 1994 г. Вырабатываемая электрическая мощность составляла 107,1 Вт на расстоянии 25 а.е. и снизилась до 94,0 Вт к отметке 40 а.е. в 1987 г.

Звездный датчик «Пионера-10» давно списали по негодности. Угол между направлениями на Землю и Солнце в 1983 г. уже не превышал 2,2°. Антенна все сильнее загораживала собою светило, солнечный датчик переставал его видеть. В ноябре 1983 г. он был отключен как бесполезный, в июле 1985 г. включен вновь и в мае 1986 г. обесточен окончательно. Между тем очень хотелось знать и направление оси вращения, и его скорость – без этого не считалась текущая ориентация, а текущие данные приборов не привязывались к направлениям в пространстве.