Текст книги "Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее"

Конечно, всем участникам операции по спасению раненого аппарата было ясно, что его шансы выполнить программу полета невелики. Поэтому 23 июня в память запасного компьютера CCS была заложена аварийная программа BML[61]61
  Back-up Mission Load.


[Закрыть], позволяющая «Вояджеру-2» миновать Юпитер, дойти с одной коррекцией до Сатурна, провести съемку этой планеты и значительный объем попутных исследований и доложить результаты на Землю даже в случае полного отказа командной радиолинии.

Была, правда, одна сумасшедшая идея: использовать в качестве резерва приемник научного прибора PRA. Пятичасовой тест провели 13 сентября 1978 г. на Стэнфордском радиотелескопе, излучающем на частоте 46,72 МГц сигнал мощностью 300 кВт. Выяснилось, что в принципе PRA слышит сигнал с Земли, но пропускная способность линии очень мала. Чтобы использовать этот канал, нужно было построить специальную передающую станцию (а это 10 млн долларов и два года) и капитально перепрограммировать бортовые компьютеры. Руководители проекта «Вояджер» решили, что выходить с таким запросом «наверх» нецелесообразно.

Остался только один путь: научиться использовать тот единственный некондиционный приемник, который остался на борту «Вояджера-2». Во-первых, нужно было постоянно рассчитывать и реализовывать хитрый алгоритм управления частотой наземной станции в соответствии с требованиями борта, а во-вторых, следить за его состоянием. К счастью, в телеметрии удалось найти параметры, которые коррелировали с разностью между текущей рабочей частотой приемника и частотой приходящего сигнала. Отслеживая их в реальном масштабе времени, операторы могли сразу заметить дрейф частоты приемника и подправить режим передачи.

Они овладели этими навыками в совершенстве и управляют «Вояджером-2» по сей день – уже более 40 лет с момента аварии! Аппарат греется и охлаждается, стареют и меняют свои характеристики радиодетали, а иногда приемник просто «глючит» и меняет частоту по неизвестным причинам, станция вновь глохнет, и поиск «волшебного» номинала начинается снова. Говорят, некоторые сотрудники JPL и DSN обладают даром угадать, на какую частоту он «ушел»…

А аварийная программа BML, вторую часть которой заложили на борт 12 октября 1978 г., еще не раз обновлялась под новые задачи изучения Сатурна, Урана и Нептуна.

* * *

Да – было бы неверно думать, что все неприятности достались лишь одной станции. В то время как «Вояджер-2» едва не погиб от отказов служебных систем, на «Вояджере-1» начались сбои научной аппаратуры и обеспечивающих ее элементов.

13 декабря 1977 г. проводилось пробное картирование туманности Ориона с помощью УФ-спектрометра и фотополяриметра. Чувствительность последнего оказалась намного ниже расчетной. Фотополяриметр был повторно включен 15 марта 1978 г. и работал успешно, но в середине апреля и на нем было отмечено застревание кольца анализатора. Было решено на время встречи с Юпитером установить это кольцо в нейтральное положение и отказаться от поляриметрической съемки.

14–15 декабря при тестировании рабочих программ отказались вращаться кольца с фильтрами двух камер видеосистемы ISS. Час от часу не легче! Камеры выключили, нагреватели включили, стали разбираться. К счастью, проведенная в середине января диагностика выявила единичный дефект в памяти FDS-A («залип» в состоянии «1» бит памяти № 12 по адресу 0F90). После переноса данных в другие ячейки все заработало штатно.

17 февраля 1978 г. «Вояджер-1» с целью калибровки приборов проводил научный маневр – 10 оборотов по рысканью и 24 по крену. Закончив первую половину теста, аппарат не обнаружил Солнце в поле зрения солнечного датчика: оказалось, аппарат «недовернул» на 24,5°! Естественно, компьютер CCS прервал эксперимент, перевел станцию в закрутку на Солнце и переключил передатчик на антенну LGA и на скорость 40 бит/с. Сначала в сбое подозревали гироскопы, но выяснилось, что виноваты программисты: при планировании маневра они вместо уже известного фактического масштабного множителя взяли число из проектной документации. Командами с Земли аппарат вернули в норму.

В тот же день выяснилось, что на первом КА значительно ухудшилась чувствительность основного блока из трех детекторов плазменного инструмента PLS, и лишь боковой детектор, поле зрения которого располагалось под прямым углом к первому, работал штатно. Анализ выявил отсутствие контакта в контуре усилителя. Было решено попытаться замкнуть его за счет нагревания или охлаждения прибора. 16 мая был включен запасной нагреватель модулятора и блока электроники, но изменений в работе прибора не произошло, и в конце сеанса подогрев прекратили. 18 мая планировалось выключение основного нагревателя и испытание холодом, но… сделанная перед тестом проверка показала нормальную работу PLS!

Самая же серьезная неисправность произошла 23 февраля 1978 г., когда при калибровке сканирующей платформы «Вояджера-1» азимутальный привод застрял при угле азимута 45° и угле места 193°. Инженеры оставили борт в покое и взялись за наземный аналог – точную копию летного аппарата. Проведя серию экспериментов, они предположили, что в механизм привода во время сборки попал кусочек тефлона из устройства блокировки. 17 марта удалось сделать три поворота платформы «Вояджера-1» на минимальной скорости 0,0052° в секунду. В первом, на 1,5° назад по азимуту, она двигалась рывками, но второй – на 9° вперед – отработала без замечаний. Третий разворот, на 3° по углу места, также был успешным.

Тестирование платформы повторили 23 марта – провели четыре разворота и оставили ее в положении 235° по азимуту и 115° по углу места, наиболее благоприятному для запланированных наблюдений Юпитера. 4 и 5 апреля проводилось интенсивное тестирование с отключенным нагревателем привода – 38 и 50 разворотов соответственно. Механизмы работали безупречно.

Первые снимки Юпитера «Вояджер-1» сделал 19 мая 1978 г. с расстояния 295 млн км – это были 16 кадров узкоугольной камеры за разными светофильтрами, отснятых в течение 25 минут. Разрешение составляло 2900 км на пиксель.

Новая серия тестов сканирующей платформы была проведена в период с 31 мая по 2 июня. На этот раз разработчики рискнули вернуться в опасную зону с азимутом меньше 60°. Платформу протестировали в зоне от 345° до 10° и в особенности с 53° до 31°. Застревание не повторилось – по-видимому, посторонний предмет удалось «выпихнуть», и в середине июня ограничения на движение платформы были сняты. После этого удалось закончить юстировку и калибровку установленных на платформе приборов.

В марте 1978 г. на первом аппарате, как и четырьмя месяцами ранее на «Вояджере-2», было отмечено снижение характеристик твердотельного усилителя SSA при работе в режиме высокой мощности – ну не удалось компании Ford Aerospace это устройство! Поэтому 10 мая было проведено переключение на лампу бегущей волны S-диапазона.

15 июня на «Вояджере-1» провели тест воздействия выхлопа двигателей на конструкцию КА. Включения двух двигателей, смонтированных под углом 45° к остронаправленной антенне, проводились при отклонении на 45° в каждую сторону от штатной ориентации на Землю. Приемники на Земле ловили широкополосный сигнал с борта, чтобы по доплеровскому сдвигу определить эффективность двигателей.

Интересно, что в этот день с помощью научной плазменно-волновой подсистемы PWS удалось записать воздействие на космическую среду выброса паров гидразина. Будучи переведенным в звуковую форму, оно напоминало удар колотушкой по большой железной канистре для бензина.

Март 1979 года. «Вояджер-1»

Благодаря мощному носителю и высокой скорости отлета межпланетное путешествие «Вояджеров» было стремительным. 10 декабря 1977 г. оба аппарата пересекли условную границу пояса астероидов на расстоянии 1,7 а.е. от Солнца. Еще через пять суток, когда две станции находились на расстоянии 124,7 млн км от Земли и 17 млн км друг от друга, «Вояджер-1» обошел своего собрата и навсегда вырвался вперед в долгом путешествии к границам Солнечной системы.

В июле 1978 г. аппараты прошли за Солнцем. В течение двух недель Земля не выдавала никаких команд и пыталась лишь слушать «Вояджеры». Прием был особенно затруднен из-за сильных вспышек на Солнце в этот период.

В августе были внесены изменения в бортовые программы подсистемы ориентации и приводов AACS. Так, был разрешен режим медленного вращения КА вне зависимости от алгоритмов компенсации дрейфа гироскопов. Кроме того, AACS «научили» гасить кратковременными включениями двигателей возмущения от толчков при старте, остановке и изменении направления протяжки бортового магнитофона. Коррекцию бортовой программы AACS провели 14 августа на «Вояджере-1» и 28 августа на втором аппарате.

К этому моменту оба КА уже «ощутили» присутствие Юпитера – они регистрировали исходящее от него радиоизлучение, причем низкочастотная и высокочастотная компоненты имели противоположную поляризацию – левую и правую соответственно. Низкочастотные волны не могли быть зарегистрированы с Земли, так что 16 августа было объявлено о первом существенном открытии «Вояджеров».

Достигнув 8 сентября 1978 г. отметки 3,6 а.е. от Солнца, «Вояджер-1» невредимым вышел из пояса астероидов; «Вояджер-2» пересек эту границу лишь 21 октября.

Несмотря на четырехдневную задержку старта, траектория «Вояджера-1» почти не отличалась от той, что была рассчитана годами раньше. В октябре NASA объявило, что встреча «Вояджера-1» с Юпитером состоится 5 марта, а второй аппарат пройдет мимо планеты 9 июля 1979 г., как, собственно, и планировалось изначально. Расчетными датами сближения с Сатурном по-прежнему были 12 ноября 1980 г. и 27 августа 1981 г.

Как это делается: реконструкция DSN

Прием данных «Вояджеров» из системы Юпитера предстояло вести трем 64-метровым антеннам Сети дальней связи DSN – калифорнийской DSS-14, австралийской DSS-43 и испанской DSS-63, – оборудованным по стандарту DSN Mark III-77 для работы в частотном диапазоне X на скорости до 115 200 бит/с. Для передачи команд и для приема на меньшей скорости предназначались 26-метровые антенны.

Начало полета наложилось на обширную программу реконструкции Сети дальней связи. В 1977–1978 гг. в ее Центре управления и вычислений внедрили новую подсистему данных Mark III, основанную на миникомпьютерах Modcomp вместо больших машин IBM 360/75. Наземные станции одна за другой выводились из сети для переоборудования.

Первыми через это прошли 26-метровые станции DSS-12, DSS-44 и DSS-62 – их подготовили к старту «Вояджеров» вместе с 64-метровой антенной DSS-14. В июле 1977 г. началось переоснащение австралийских антенн DSS-42 и DSS-43, и в октябре они были вновь приняты в эксплуатацию. С октября по декабрь 1977 г. доработали испанские станции DSS-61 и DSS-63. Наконец, в январе – марте 1978 г. к новой системе подключили старейшую 26-метровую станцию DSS-11.

В июне – сентябре 1978 г. 26-метровая антенна DSS-12 в Голдстоуне была увеличена в диаметре до 34 м, что дало прибавку в мощности сигнала 2,8 дБ, и дооснащена приемником X-диапазона. С ноября она вновь проходила тестирование в составе DSN, демонстрируя прием от «Вояджеров» на скорости 44 800 бит/с. Уже после встречи с Юпитером аналогичным образом доработали антенны DSS-61 в Испании (с августа 1979 г. по март 1980 г.) и DSS-42 в Австралии (с марта по май 1980 г.).

Чтобы оперативно доставлять информацию в JPL, потребовалось усилить линии связи, соединяющие центр управления в Калифорнии с заокеанскими станциями DSN, в первую очередь с мадридской. Для этого были организованы два спутниковых канала – из Мадрида через спутник системы Intelsat на приемный пункт на Восточном побережье США, с него в Центр Годдарда и оттуда через спутник системы Domsat компании RCA в Голдстоун. 15 сентября 1978 г. было объявлено, что необходимая для этого десятиметровая антенна в Центре Годдарда введена в строй и организованы три параллельных 56-килобитных канала на Западное побережье.

Из Австралии данные в реальном масштабе времени могли идти на скорости до 44 800 бит/с, а при необходимости приема на полной скорости 115 200 бит/с – записывались, а затем ретранслировались в Калифорнию в замедленном виде по каналу 56 000 бит/с. Лишь в мае 1979 г. там была организована трехканальная система передачи, аналогичная испанской. (Ее планировали ввести в строй к моменту начала полетов шаттлов, но ускорили процесс ради «Вояджера-2».)

К первой годовщине старта «Вояджер-1» подошел с 92 кг гидразина в баке из 105 кг заправленных первоначально. Расчеты показывали, что на встречу с Юпитером уйдет 6,4 кг – главным образом на стабилизацию аппарата при разворотах стабилизированной платформы. На «Вояджере-2» оставалось 94 кг топлива.

15 сентября «Вояджер-1» в первый раз после февральского сбоя провел научный маневр – 10 оборотов по рысканью и 24 по крену – для калибровки приборов в ходе обзора небесной сферы.

26–27 сентября была проведена первая репетиция сближения с Юпитером: полностью «прогнали» участок подлета к планете от J–24 час до J–14 час 50 мин[62]62
  Буквой J, как несложно догадаться, обозначался расчетный момент прохождения на минимальном расстоянии от Юпитера.


[Закрыть], а затем проверили переход на резервные режимы съемки и работу наземных систем при переключении на другие скорости передачи информации с борта. Вторая тренировка КА и наземных служб состоялась 9–10 октября – на этот раз отрабатывались шестичасовой этап сразу после встречи с планетой и функционирование УФ-спектрометра под управлением компьютера FDS. Наконец, третий тест провели 14 ноября; он состоял из шести двухчасовых блоков, в каждом из которых сменялись разные режимы работы и разные скорости передачи, от 7200 до 115 200 бит/с.

24–26 октября выполнили 54-часовой прогрев оптического модуля ИК-радиометра IRIS, устранив тем самым помехи двигателю линейного перемещения, который с июля испытывал повышенное сопротивление. Эту полезную операцию повторили в конце декабря и еще раз 26–29 января.

6 декабря тестировали фотополяриметр – поставили апертурное кольцо в положение с рабочим входным отверстием диаметром 0,25°, чтобы посмотреть, какое будет поле зрения. Застревающее колесо анализатора не трогали – с поляризационными данными постановщики уже распрощались. Опыт второго аппарата и наземные проверки показывали, что и колесо фильтров может оказаться неисправным. Поэтому его решили задействовать только в течение 50 часов вблизи времени пролета.

10–11 декабря с расстояния 83 млн км «Вояджер-1» сделал серию снимков Юпитера в течение двадцати часов с часовыми интервалами, то есть отснял планету на протяжении двух оборотов планеты вокруг оси. Это были первые съемки Юпитера с разрешением, недоступным для земных телескопов. Их целью был поиск интересных деталей, невидимых с Земли. Цветные кадры формировались из снимков за тремя светофильтрами – оранжевым (590 нм), зеленым (565 нм) и голубым (480 нм).

12–14 декабря состоялся «генеральный прогон» всей 39-часовой программы сближения с планетой. Перед ним, 11 декабря, выполнили калибровку солнечных датчиков, антенны HGA, сканирующей платформы и оптики.

29 декабря провели тестовый разворот КА на 360° против часовой стрелки – проверялась соосность антенны HGA с осью вращения. Угол между ними оказался в пределах 0,15–0,20°, в пределах допуска[63]63
  В документах встречаются две разные даты этого испытания – 29 декабря 1977 г. или 1978 г.


[Закрыть].

На рождественские каникулы большую часть участников проекта отпустили отдохнуть, а 4 января 1979 г. все были на своих местах: началась так называемая фаза обсервации, то есть этап наблюдения цели с большой дистанции. До планеты оставалось 60 млн км и 60 дней пути.

Три недели аппарат фотографировал Юпитер в цвете: с 6 по 25 января раз в два часа он делал четыре кадра планеты за разными светофильтрами ради отслеживания атмосферных процессов и передавал их через мадридскую станцию DSS-63. Постепенно становились все более заметными движения облачных структур: в некоторых широтных полосах проявились «перья», а вокруг Большого Красного Пятна – вихри. Временами в кадр попадали спутники, и уже можно было различить несколько ярких пятен на Ганимеде и разномастную Ио с темно-красными полярными зонами и яркой экваториальной.

Восемь раз в сутки ультрафиолетовый спектрометр выполнял двухчасовой скан всей системы Юпитера, его инфракрасный собрат принимал по сотне спектров за полтора часа ежесуточно, а фотополяриметр искал край облака ионов натрия в направлении от орбиты Ио наружу. Межпланетную среду исследовал весь комплекс электромагнитных и плазменных измерений, а детектор плазменных волн регистрировал очень низкочастотное (10–60 кГц) радиоизлучение планеты. За день восьмидорожечное записывающее устройство заполнялось почти полностью, после чего в течение трех часов его содержимое сбрасывалось на 64-метровую антенну под Мадридом.

22 января в течение двух часов аппаратура LECP впервые зафиксировала поток ионов из системы Юпитера в сторону Солнца. В последующие дни частота и продолжительность таких явлений возрастала.

29 января «Вояджер-1» выполнил первую подлетную коррекцию TCM-A3 – двигатели проработали 22 мин 36 с и изменили скорость полета на 4,21 м/с против 4,15 м/с по плану.

С 30 января по 3 февраля в течение 100 часов с расстояний от 35 до 31 млн км проводилась непрерывная съемка «мультфильма» из жизни планеты – кадры шли с интервалами в 96 секунд с круглосуточной прямой передачей на Землю в X-диапазоне на скорости 67 200 бит/с через три 64-метровые антенны сети DSN. В «фильме» продолжительностью в десять суток Юпитера были ясно видны изменения картины атмосферных потоков, а также вращение Большого Красного Пятна. Оно оказалось антициклоном, в котором вещество делало полный оборот против часовой стрелки за шесть суток.

На этом фаза обсервации закончилась, и с 3 февраля начался дальний этап подлета. 4 февраля аппарат выполнил «малый» научный маневр Mini-CRSMVR[64]64
  Mini Cruise Science Maneuver.


[Закрыть] для калибровки аппаратуры плазмы и частиц. От обычного он отличался меньшим числом вращений – за шесть часов было сделано четыре оборота по крену и четыре по рысканью – и объемом записанных данных: большой маневр занимал ленту записывающего устройства почти полностью, а малый – лишь на 40 %.

6 и 16 февраля протестировали солнечный датчик, а 9 февраля провели четырехчасовую калибровку оптических инструментов по мишени. Фотографирование Юпитера раз в два часа продолжалось; к 21 февраля было сделано около 9300 снимков.

С приближением к планете для определения положения КА, помимо радиоизмерений дальности и скорости, стали использовать оптическую навигацию – начиная с 4 февраля аппарат выполнял съемку спутников Юпитера на фоне звезд. Для обработки этих изображений на Земле пришлось подготовить специальный высокоточный звездный каталог. Навигационная группа JPL, насчитывавшая 20 специалистов, справилась с этим и уверенно вела «Вояджер» к цели.

21 февраля в 03:59 UTC аппарат провел вторую подлетную коррекцию TCM-A4. Двигатели проработали примерно 2 мин 15 с, приращение скорости было расчетным – 0,59 м/с.

Начался ближний этап подлета. Планета была уже рядом: 10 февраля аппарат прошел орбиту Синопе, самого далекого спутника Юпитера, обращающегося в 23 млн км от него. Юпитер перестал влезать в кадр узкоугольной камеры 3 февраля; пришлось перейти к цветным мозаикам 2 × 2, с 21 февраля – на 3 × 3, а 26 февраля изображение уже «склеивали» из нескольких десятков кадров за фиолетовым, оранжевым и зеленым светофильтрами.

Первой «героиней» телефотосъемки спутников Юпитера стала Каллисто. С 19 по 26 февраля этот спутник был объектом частых наблюдений узкоугольной камерой ISS.

22 февраля и 1 марта Европа входила в тень Юпитера; ученые использовали первое из этих событий для измерения тепловой инерции ее поверхностного материала, а второе – для оптической съемки с фиолетовым фильтром. Регулярное фотографирование Ганимеда началось 25 февраля, Европы – 1 марта.

Ультрафиолетовый спектрометр UVS использовался для наблюдений Ганимеда (8 февраля), Европы (11 февраля), Ио (12 февраля) и Каллисто (16 февраля). Его же применили 19 февраля для вертикального сканирования в течение 7,5 часов всей области галилеевых спутников. Прибор Лайла Бродфута обнаружил авроральную активность, то есть некую форму полярных сияний, в полярной атмосфере Юпитера и вдоль орбиты Ио, причем с существенно разными спектрами.

21 февраля фотополяриметр изучал распределение в системе нейтрального натрия.

Плазменный инструмент PWS продолжал регистрировать низкочастотное излучение в диапазоне 10–60 кГц общей мощностью порядка 1 ГВт, исходящее как будто из района орбиты Ио и усиливающееся в те часы, когда планета поворачивалась к гостю с Земли тем или иным магнитным полюсом.

26 февраля на дистанции 100 R_J ожидалась ударная волна – место встречи солнечного ветра с магнитосферой планеты. Примерно здесь в нее вошли оба «Пионера», но «Вояджер» ее еще не видел, и ученые напряженно вглядывались в показания магнитометра и детектора заряженных частиц LECP. Похоже было, что в условиях большей солнечной активности, чем в 1973–1974 гг., солнечный ветер «обжал» магнитосферу Юпитера.

Долгожданное событие произошло 28 февраля в 14:34 UTC на расстоянии 85,7 радиуса Юпитера (6,1 млн км) от планеты. Вскоре, однако, очередной «порыв» солнечного ветра придвинул границу ближе к Юпитеру, и в 19:52 на расстоянии 5,9 млн км «Вояджер-1» опять оказался в типичной межпланетной среде.

Соревнование с Солнцем продолжалось трое суток и, как и следовало ожидать, закончилось победой «Вояджера». Второй раз аппарат вошел в ударную волну 1 марта в 12:26 на дальности 71,7 R_J (5,1 млн км), а в 19:43 пересек магнитопаузу и оказался в области господства магнитного поля Юпитера. Ученые даже успели порадоваться, но в ранние часы 2 марта светило нанесло ответный удар. Давление солнечного ветра выросло в 12 раз, и обе границы пронеслись мимо «Вояджера» вперед. Удачным оказался лишь третий вход в ударную волну в 13:08 на отметке 55,7 R_J, а 3 марта в 02:20 на расстоянии 46,7 R_J (3,4 млн км) аппарат окончательно пересек магнитопаузу и погрузился в магнитосферу планеты.

Со 2 марта основными объектами съемки стали Юпитер и Ио. Утром 3 марта, однако, над приемной станцией в Австралии разразилась гроза, и в течение 3 ч 20 мин информация с борта не проходила совсем. Были потеряны детальные снимки Большого Красного Пятна и результаты наблюдений за натриевым облаком вокруг Ио. 4 марта пропали еще 53 минуты данных – на этот раз из-за ошибки в задании частоты приемника на испанской станции.

Кстати сказать, всего «Вояджер-1» сделал в системе Юпитера двумя камерами в составе ISS около 18 800 снимков. Напомним: фотополяриметры «Пионера-10» и «Пионера-11» сделали в общей сложности около 1000 кадров, из них на 60 и 28 соответственно был запечатлен Юпитер. Удачные же снимки спутников считали по пальцам одной руки: Ио – один, Европа – один, Ганимед – два, Каллисто – несколько штук.

Главная фаза сближения с Юпитером продолжалась 39 часов – с 11:59 UTC 4 марта до 02:53 UTC 6 марта. Интерес к событию был огромным. Сотни журналистов прибыли в пресс-центр в аудитории имени фон Кармана в JPL. Местная кабельная телекомпания KCET вела прямой репортаж, делясь сигналом с другими заинтересованными станциями. Многие знаменитости, в том числе губернатор Калифорнии Джерри Браун, провели ночь с 4 на 5 марта в JPL. В Вашингтоне в кабинете Джеймса Картера установили монитор, по которому за происходящим наблюдали президент и члены его семьи.

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.

Внешний слой облаков Юпитера состоял из льдинок и капель аммиака, ниже находился слой из гидросульфида аммония, еще ниже – «обычные» водяные облака. Верхняя атмосфера северного полушария оказалась немного теплее, чем южного. Широтные ветры ураганной силы – до 150 м/с – доминировали в картине атмосферной циркуляции вплоть до широты 60°.

Во время двухчасовой тени аппарат сделал единственный снимок ночной стороны Юпитера со 192-секундной экспозицией. Широкоугольный объектив аппарата запечатлел яркую полосу полярного сияния длиной 29 000 км у северного полюса планеты и 19 светлых пятен двумя группами южнее – предположительно разряды гигантских юпитерианских молний. Да и низкочастотные радиосигналы от Юпитера очень напоминали «свисты» электрических разрядов в земной атмосфере.

Что касается спутников, то первым «Вояджер-1» встретился с Амальтеей. Снимки имели разрешение около 8 км, но это были ее первые информативные изображения! Амальтея оказалась темным, красноватого оттенка, сильно вытянутым спутником – 260 км вдоль длинной оси и 140 км вдоль короткой. Длинная ось была направлена к Юпитеру – Амальтея находилась в режиме гравитационной стабилизации.