Космический зонд: внешние области солнечной системы – К статье КОСМИЧЕСКИЙ ЗОНД
За орбитой Марса масштабы расстояний в Солнечной системе значительно возрастают, поэтому посылка зонда к внешним планетам представляет трудную задачу, требующую мощных носителей и надежных приборов, способных работать годы и даже десятилетия. Планирование подобных полетов затруднено тем, что зонд неизбежно должен пройти сквозь пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Возможность столкновения зонда с известными астероидами не очень беспокоит, ибо крупных астероидов размером более километра всего несколько десятков тысяч, а рассеяны они по такому гигантскому объему пространства, что вероятность столкновения с ними ничтожно мала. Однако быстро летящему зонду может причинить вред даже столкновение с песчинкой, которых в поясе астероидов должно быть бесчисленное множество. Пролететь же над или под поясом астероидов (который, подобно планетам, располагается вблизи плоскости эклиптики) невозможно, т.к. для этого требуются огромные затраты энергии.
"Пионер-10 и -11". Единственный способ узнать, можно ли преодолеть пояс астероидов, заключался в том, чтобы попробовать это сделать. Первыми зондами НАСА к внешним планетам стали два стабилизированных вращением "Пионера" с радиоизотопными генераторами. "Пионер-10" был выведен 3 марта 1972 со скоростью 51 670 км/ч, став самым быстрым объектом, созданным руками человека, и через 11 ч после запуска пересек орбиту Луны. Он пересек пояс астероидов без повреждений и 3 декабря 1973 прошел в 130 тыс. км над облачным слоем Юпитера, передав множество данных, включая посредственные изображения, которые все же оказались значительно более детальными, чем до этого получали с Земли. Разведывательный полет "Пионера-10" продемонстрировал также, что зонд может безопасно преодолеть радиационные пояса Юпитера, которые намного интенсивнее земных. Пройдя мимо Юпитера, "Пионер-10" был выброшен его притяжением на траекторию, уводящую за пределы Солнечной системы; он стал первым рукотворным объектом, вырвавшимся из притяжения Солнца. Связь с "Пионером-10" поддерживалась до марта 1997.
Теперь путь был свободен для "Пионера-11", запущенного 6 апреля 1973 и имевшего более сложную программу. Его траекторию выбрали так, чтобы после пролета 2 декабря 1974 в 43 тыс. км над облаками Юпитера он развернулся для встречи с Сатурном. Пролетев 1 сентября 1979 в 21 тыс. км над облаками Сатурна, "Пионер-11", как и его предшественник, отправился "к звездам".
"Вояджер". Следующий этап исследования внешних планет начался, когда выяснилось, что в конце 1970-х и начале 1980-х годов взаимное положение планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна будет таким, что один зонд с помощью гравитационных маневров сможет посетить их все по очереди. Чтобы использовать эту редкую возможность, которая случается только раз в 179 лет, НАСА предложило грандиозную программу "Большого тура" к внешним планетам. Для этого предполагалось создать очень сложный зонд, способный работать не менее 12 лет, необходимых для полного облета планет. Но проект оказался непомерно дорогим. Тогда инженеры НАСА обратились к идее модернизированной версии "Маринера", ограничив задачу пролетом мимо Юпитера и Сатурна, но не оставляя надежду на визит к более далеким планетам.
В отличие от "Пионера-10 и -11", новые зонды "Вояджер-1 и -2" были стабилизированы по всем трем осям, что позволяло приборам и особенно видеосистеме ориентироваться в любом заданном направлении. Как и предшествующие аппараты, они питались от радиоизотопных источников и для связи имели большую радиоантенну, направленную на Землю.
Аппараты "Вояджер-1 и -2" были запущены 20 августа и 5 сентября 1977. Двигаясь по более быстрой траектории, "Вояджер-1" должен был преодолеть магнитосферу Юпитера, пролететь как можно ближе к планете, чтобы получить качественные изображения атмосферы и особенно Большого Красного Пятна, пройти на небольшом расстоянии от четырех крупнейших (галилеевых) спутников Юпитера, пролететь за кольцами Сатурна и вблизи нескольких его спутников, включая крупнейший, покрытый облаками Титан, с которым он сблизился на 4000 км. Выполнив эту изумительную программу и встретившись с Юпитером 5 марта 1979 и с Сатурном 12 ноября 1980, зонд отправился в межзвездное пространство. После этого "Вояджеру-2" можно было ставить более сложную задачу. Пролетев Юпитер 9 июля 1979 и Сатурн 25 августа 1981, он встретился затем с Ураном 24 января 1986 и Нептуном 24 августа 1989, также отправившись затем к звездам.
"Вояджеры" получили прекрасные изображения планет-гигантов и сделали множество открытий в отношении самих планет, их колец и спутников. Они продемонстрировали высокую надежность зондов и безупречное искусство наземного персонала управления.
"Галилео". Мысль послать к Юпитеру зонд "Галилео" появилась в НАСА в 1970-х годах. Его задачей была доставка спускаемого аппарата в атмосферу Юпитера и выход зонда на орбиту вокруг планеты для детального исследования ее магнитосферы, облачного покрова и спутников. Полагали, что "Галилео" станет первым планетным зондом, который будет выведен на орбиту космической транспортной системой "Шаттл", но запуск пришлось отложить более чем на 7 лет из-за задержки с разработкой разгонной ступени, а потом из-за ее аварии. После запуска "Галилео" 18 октября 1989 "зонтик" его остронаправленной антенны не смог полностью раскрыться, поэтому связь с Землей он поддерживал с помощью всенаправленной антенны, что существенно замедляет передачу изображений. "Галилео" сначала прошел мимо Венеры и два раза мимо Земли, увеличивая с помощью гравитационного маневра свою скорость, затем 29 октября 1991 встретился с астероидом Гаспра, а 28 августа 1993 - с астероидом Ида, 13 июля 1995 отделил от себя атмосферный зонд, и оба они 7 декабря 1995 прибыли к Юпитеру. Зонд вошел в атмосферу планеты, исследовал ее при спуске на парашюте и погиб, а орбитальный аппарат занялся внешним изучением планеты и ее спутников. В 1999 он еще активно действовал.
Кроме попутных встреч с астероидами планируются и специальные полеты к ним. NASA 17 февраля 1996 вывело на орбиту аппарат NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous - Рандеву с околоземным астероидом), который 27 июня 1997 с пролетной траектории исследовал астероид Матильда, а 9 января 1999 сблизился с малой планетой Эрос и вышел на орбиту вокруг нее с минимальной высотой 24 км над поверхностью.
