Изследователи от лабораторията за реактивни двигатели бяха лишени от спокойната си почивка за дълго време. Развълнувани от откритията, те спят в припадък и старт, а когато се събуждат, бързат обратно към Центъра за управление на полетите на автоматичната междупланетна станция Вояджър. Тук цифровите машини работеха с невероятна скорост, превръщайки хиляди битове информация, изкривена от пространството и атмосферните смущения, в телехронични рамки, тънка графика и безкрайни редове от числа. Хората със затаен дъх гледаха цветните изображения на приближаващия се Сатурн на екраните.
33 милиона километра остана на планетата за космическо разузнаване. Изминаха 4 години от пускането му на космодрома, а дълъг път се простира зад Вояджър на 2 милиарда километра. Опасният пояс на астероидите с безкрайните му потоци от метеоритни тела е преминат безопасно. Крехките електронни устройства издържат на силния студ на световното пространство и електромагнитни бури в околностите на най -голямата планета в Слънчевата система - Юпитер.
И напред? Рискът от сблъсъци със скали и ледени блокове близо до Сатурн, преди Вояджър да предприеме 8 -годишното си пътуване до най -отдалечените планети - Уран и Нептун.
… Грандиозна картина се появи пред очите на тези, които бяха в Центъра за управление. Сатурн, увенчан с огромна „огърлица“, вече заемаше почти цялата рамка на телевизионния образ. Златистожълта планета със сивкави полюси и пъстри пояси, едва забележими в мъглата, се втурна и се завъртя в черната бездна на небето.
Изследователите приковават погледа си към известните пръстени на Сатурн, които преследват астрономите от няколко века.
Великият Галилей първи забелязва нещо странно във външния вид на Сатурн. Телескопът на Галилей беше твърде слаб и на учения изглеждаше, че Сатурн има дръжки като купа за захар. Само половин век по -късно Кристиан Хюйгенс доказа, че странните полукръгове отстрани на планетата не са нищо повече от тънки, но много широки пръстени.
Разстоянието до планетата е 33 милиона километра. На екрана има три пръстена на Сатурн, отдавна открити с помощта на телескопи: A, B и C. Въпреки това в космическите изображения можете да видите нещо, което не може да се види от Земята. На първо място, сложността на структурата на пръстените и техния невероятен цвят.
Най -големият пръстен - външният - искри със сребрист цвят, средният е леко червеникав, а вътрешният е тъмносин, той е полупрозрачен, сякаш е направен от тънка, едва осезаема материя.
8 милиона километра. Само една четвърт от полукълбото на Сатурн се вписва в телевизионен образ. От страната на планетата блестяха две луни, плътно притиснати една до друга - Тетис и Диона. Но учените упорито се връщат към изследването на пръстените. Виждат се не три, а седем пръстена, вложени един в друг. Ето ги, новооткрити: F - извън стария A, G - извън новия F, E - най -широкият пръстен, най -отдалечен от планетата, D - най -близкият до Сатурн.
Но какво е това? Сравнявайки фотографии, експертите виждат, че всеки от големите пръстени се разпада на множество тесни, едва забележими „обръчи“. На една снимка те бяха преброени 95! Дори в черната "празнина" с ширина 4 хиляди километра между пръстените А и В, която винаги е била признавана за празна, учените са преброили десетки тънки "обръчи".
2 милиона километра. Инструментите на Вояджър са насочени към бързо приближаване до Титан, най -голямата луна на Сатурн. Той е по -голям от планетата Меркурий. Вълнението на астрономите е лесно за разбиране. Титан е единственият спътник в цялата слънчева система с мощна атмосфера, която е 10 пъти по -дебела от тази на Земята. Вояджър прелетя покрай Титан на разстояние 6, 5 хиляди километра - 60 пъти по -близо от разстоянието от Земята до Луната. И все пак, учените видяха малко на екрана - предотвратената гъста мъгла от атмосферата на Титан, подобна на химически смог.
1 милион километра. На екрана ослепително ярката Рея е втората по големина луна на Сатурн. Всичко е осеяно с кратери - непрекъснатата космическа бомбардировка продължи милиарди години. Друг сателит, блестящ в кадифената тъмнина на космоса, се появи пред камерата. Това е Диона, която е по -подобна на нашата Луна, отколкото други обекти в системата на Сатурн, но „моретата“на Диона не са покрити с втвърдена лава. Воден лед се вижда навсякъде, твърд като камък. Мрежата от бели "въжета" говори за местата, където водата, избухнала от недрата, моментално се втвърди, обгърната от жестока слана. Повърхностната температура на Диона е минус 180 ° С - тук слънцето грее 900 пъти по -слабо, отколкото в орбитата на Земята.
Непознатият досега спътник Сатурн-12 (S-12) плува пред очите на изследователите. Изненадващо, той е в същата орбита като Диона. В същото време S-12 винаги лети пред Диона на разстояние 1/6 от орбиталната обиколка. В небесната механика такова явление обикновено се нарича орбитален резонанс.
300 хиляди километра. Срещата със Сатурн идва скоро. От лявата страна на разузнавача, сякаш приветствайки пристигането му, се появи Мимас. Изглежда странно. Преди милиарди години този спътник се сблъска с голямо небесно тяло - експлозия с колосална сила разкъса толкова много лед и камък от тялото на Мимас, че се образува кратер с дълбочина 9 и ширина 130 километра. Кратерът заема една четвърт от полукълбото на спътника!
101 хиляди километра. На такова разстояние гигантската планета и пратеникът на Земята се срещнаха и разделиха. Сатурн е толкова голям, че по време на най -близкото приближаване в телевизионния кадър може да се види само малка петна облачна покривка. Облаци с жълто-кафяв цвят, непроницаеми за окото, са навсякъде. Сред флуктуиращите бели ивици, вихри и ореоли се движат някои синьо -зелени петна с размерите на Гренландия или Австралия - това са „прозорци“, през които газови вихри от дълбините на планетата пробиват.
От всички планети в Слънчевата система Сатурн е на второ място след Юпитер по размер. Вътре в него щеше да има достатъчно място за триста глобуса. Но средната плътност на гиганта е много ниска - ако някъде съществуваше фантастичен безкраен океан, Сатурн щеше да плува на повърхността му като корк.
Според новия модел, създаден от инструментите на Вояджър, планетата ни се представя като сплескана топка от водород и хелий на полюсите. Мощната газова обвивка на Сатурн с увеличаване на налягането се превръща в течно състояние по -близо до центъра. Течна планета до самата сърцевина!
А какво ще кажете за твърдото ядро? Той е с размерите на Земята, но има маса 15-20 пъти повече. Толкова висока е плътността на материята в центъра на планетата, където налягането е 50 милиона земни атмосфери! А температурата е + 20 000 градуса! Течната топка кипи и в горния ред на облаците на планетата цари тежък студ. Как възниква тази огромна температурна разлика? С необятността на вътрешността на планетата и нейната колосална гравитация газовите потоци отнемат стотици години, за да пренесат топлината на дълбочините към горния облачен слой на атмосферата на Сатурн.
Странен дъжд
Сатурн излъчва в космоса три пъти повече енергия, отколкото получава от Слънцето. Първо, топлината се създава от постепенното свиване на газовия гигант - диаметърът му намалява с милиметри годишно. Освен това Сатурн има друг фантастичен източник на енергия. Нажежената сфера на Сатурн се охлажда от самото раждане на Слънчевата система. Според изчисленията на астрофизиците преди 2 милиарда години, на голяма дълбочина на планетата, вътрешното налягане е паднало под критичната точка на концентрацията на хелий. И започна да вали … Странен дъжд, който вали и до днес. Капки хелий падат в продължение на много хиляди километри в дебелината на течен водород, докато възниква триене и се появява топлинна енергия.
Бурно време
Под влияние на бързото въртене на планетата (всяка точка на екватора на Сатурн се движи 14 пъти по -бързо, отколкото на екватора на Земята) ветровете с чудовищна сила духат в мистериозния свят - на едно място оборудването на Вояджър записва скоростта на облаците на 1600 км / ч. Как ви харесва този освежаващ бриз?
Обективите на камерата на Вояджър се плъзгат в южното полукълбо на Сатурн. Изведнъж на екраните на Центъра за управление на мисиите се появи овално петно с дължина десетки хиляди километри - копие на Голямото червено петно на Юпитер. Планетата Земя може свободно да се побере вътре в петното. Но това е просто бушуващ атмосферен вихър в атмосферата на Сатурн, който няма край.
Катастрофа
Вояджър продължаваше полета си покрай Сатурн, когато радиовръзките внезапно бяха прекъснати. Учените не се притеснявали - според изчисленията устройството изчезнало в „радио сянката“на планетата. Когато разузнавачът „излезе“от другата страна на Сатурн, ситуацията стана наистина сериозна. Кормилният механизъм на грамофона с инструменти е заседнал. Не би ли било възможно да се снима нощната страна на планетата ?! Жалко, че поради техническа неизправност планираната среща с големите спътници - Енцелад и Тетис - ще трябва да бъде отменена.
Сигнали се изливат от Центъра за управление към бордовия компютър на междупланетната станция. Контролът върху ремонта на механизма се усложнява от космическото разстояние - времето на забавяне на радиосигнала между Земята и Сатурн е 1,5 часа. В крайна сметка цифровият мозък на Вояджър отключи целевите устройства на телевизионните камери, но времето беше загубено и само Тетис се запозна отблизо.
Когато устройството вече се отдалечаваше от Сатурн със скорост 22 км / сек, учените видяха електрическа буря в пръстените на Сатурн. Светкавици, осветяващи сянката, хвърлят червени отблясъци върху нощните облаци на планетата …
Финалът на космическата игра
Описаните по-горе събития се случват през 1980-1981 г., когато две автоматични междупланетни станции „Вояджър 1“и „Вояджър 2“прелетяха покрай Сатурн. За да избегна повторения, реших да не говоря за тях отделно - всички новини за системата Сатурн, предавани на Земята от две устройства, условно „поставени в устата“на едно под името „Вояджър“(без номер).
Става малко обидно да се осъзнае, че след три десетилетия нашите космически технологии останаха на същото ниво.
Всяка нощ, когато слънцето залязва и потъмняващото небе е покрито с разпръснати звезди, ние виждаме Космоса. Изследването на космоса изисква фантастично сложни технологии, базирани на напредналите постижения на ракетостроенето, електрониката, ядрените технологии и други наукоемки отрасли на науката и технологиите. Следователно полетите на междупланетни сонди, въпреки привидната им нереалистичност и липсата на каквато и да е практическа полза, изискват решаването на множество приложни проблеми: създаването на мощни и компактни източници на енергия, разработването на технологии за космически комуникации на дълги разстояния, подобряването на структурите и двигатели, разработването на нови методи за подпомагане на гравитационните маневри, включително.h. използвайки точки на Лагранж. Целият този фронт на изследванията може да се превърне в „локомотив“на съвременната наука, а получените резултати могат да бъдат полезни при решаването на по -належащи проблеми. Въпреки това повечето проблеми остават нерешени.
Всички съвременни плахи опити за изследване на външните планети (мисии Ulysses, Cassini, New Horizons) се основават на същите технологии и разработки, използвани в проекта Voyager. За 30 години не е създаден нито един нов тип двигател, подходящ за междупланетни полети. Например йонните двигатели на японската изследователска сонда Hayabusa, които се рекламират като ултрамодерни високотехнологични, всъщност са добре забравени разработки от средата на ХХ век-йонните двигатели са широко използвани в системите за контрол на отношението на Съветския съюз метеорологични спътници Метеор. Второ, йонните двигатели са доста специфичен инструмент: те наистина имат невероятно нисък разход на гориво (няколко милиграма в секунда), но съответно създават тяга от няколко мили нютона. Ускоряването на космически кораб отнема много години и в резултат на това не се получава реална полза.
Конвенционалните реактивни двигатели с течно гориво (LPRE) не само са много ненаситни - тяхната работа е ограничена до десетки (стотици) секунди, освен това те не са в състояние да ускорят космическия кораб до необходимата скорост, например, за да достигнат орбита на Сатурн. Основният проблем е, че дебитът на газа е твърде нисък. И не е възможно да се повиши по никакъв начин.
Пикът на модата през 50 -те години - ядрено -реактивният двигател не получи развитие, поради липсата на някакви значителни предимства. Въпреки неугасимия пламък на ядрен реактор, такъв двигател изисква работна течност - т.е. всъщност това е конвенционален ракетен двигател с течно гориво с всички последващи последствия и недостатъци.
Оригиналният начин за пътуване в космоса с помощта на импулсите на ядрени експлозии, предложен от Фрийман Дайсън през 1957 г. (Проект Орион), остана на хартия - твърде дръзка и, честно казано, съмнителна идея.
"Завоевателите на космоса" (тук това е иронично по отношение на цялото човечество) в продължение на 50 години от Космическата ера не са успели да създадат ефективен двигател за движение в междупланетното пространство. Никога не бихме видели нито Юпитер, нито Сатурн, ако не беше намек от специалисти по небесна механика - да използваме гравитацията на планетите за ускоряване на AMS. "Междупланетен билярд" ви позволява да спечелите огромна скорост (15-20 км / сек), без да използвате двигател и да изследвате покрайнините на Слънчевата система. Единственият проблем е строго ограничените „стартови прозорци“- няколко дни (седмици) веднъж на няколко години. Няма място за най -малката грешка. Дълги години полет и няколко часа за среща с обекта на изследване.
С помощта на гравитационни маневри „Вояджърите” летяха, по същата схема съвременната сонда „Нови хоризонти” лети до Плутон, но само за пресичане на Слънчевата система ще са необходими 9 години. И тогава експедицията ще има само един ден, за да изследва далечна планета! Сондата ще се втурне покрай Плутон с голяма скорост и ще изчезне завинаги в междузвездното пространство.
