Текст книги "Непридуманные космические истории"

История легендарного «сердца Плутона»

13 июля, когда до полуночи оставались считаные минуты, – в последнюю ночь накануне максимального сближения – Уивер сидел в своем офисе со слипающимися глазами и раз за разом щелкал по иконке на рабочем столе своего компьютера в нетерпении, когда же появится информация. Он ожидал получения очень важного набора снимков: на них при помощи камеры LORRI должен быть зафиксирован последний общий вид обращенного к аппарату полушария Плутона до того, как аппарат окажется настолько близко к планете, что она перестанет помещаться в поле зрения камеры вся целиком.

– Мы хотели представить этот снимок научной команде и всему миру утром, – говорит Уивер, – и нам пришлось собрать и не отпускать группу специалистов по обработке снимков, которой предстояло работать всю ночь, чтобы подготовить фотографию к утреннему пресс-релизу. Моей задачей было получить и передать изображения этой команде, но я собирался не глядеть на исходный снимок сам, а потерпеть и увидеть его вместе с остальными учеными проекта на специальном совещании, которое было запланировано на 6 утра на следующий день.

Уивер вспоминает, что всю предыдущую неделю все участники проекта работали как сумасшедшие и определенно страдали от недостатка сна. Этот снимок должен быть прийти со станции по линии связи поздно вечером, после завершения массы очень важных мероприятий по подготовке к эпохальному пролету Плутона.

– Я чувствовал себя идиотом, когда сидел и тыкался в компьютер, все время проверяя содержимое некоей директории на диске, где должны были появиться файлы с изображениями, да все никак не появлялись.

Позвонив одному из коллег, изможденный Хал Уивер вдруг понял, что он уже 45 минут проверяет содержимое не той директории.

Хлопнув себя по лбу, он наконец нашел искомый файл. Верный своему слову, Уивер не стал его просматривать – он сбросил его на флешку и отнес на другой конец зала специалистам по обработке изображений. Он решил не мешать им и вернулся в офис. Несколько минут спустя сконфуженная группа обработки снимков гурьбой ввалилась к нему. Оказалось, что Уивер дал им не тот файл, а сделанный ранее снимок Харона.

– Я сказал тогда: хорошо, давайте вместе посмотрим на этот снимок, чтобы убедиться, что я не путаю и он правильный, – говорит Уивер.

Коллеги собрались вокруг дисплея на столе Уивера, и в этот момент Плутон впервые предстал перед глазами людей так близко и в таком большом разрешении.

Этот снимок Плутона при помощи длиннофокусной камеры LORRI, установленной на борту New Horizons, был получен 13 июля 2015 года, когда межпланетная станция находилась на расстоянии 768 000 км от его поверхности. Это последнее и наиболее детальное изображение, отправленное на Землю до момента наибольшего сближения аппарата с Плутоном. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

– У нас перехватило дыхание, мы потрясенно раскрыли рты, – описывает этот момент Хал. – В тишине у меня вылетело нецензурное ругательство, которое потом попало в печать (я еще пожалел об этом после!), но мы были абсолютно поражены! Это был всего лишь сырой снимок, еще не окрашенный с применением цветовых фильтров, но мы увидели эту огромную гладкую область в форме сердца посередине Плутона! По всему краю диска мы различили огромное количество деталей, которые говорили о том, как там все сложно, богато, интересно. Мы поняли, что у нас в руках блистательный результат.

Станция New Horizons только что превратила Плутон из комочка в несколько пикселей размером, каким его видел самый лучший из околоземных телескопов, в поразительный мир, полный сложности и многообразия. И еще, казалось, Плутон посылал нам знак своей любви.

Реакция сотрудников проекта New Horizons на демонстрацию присланных аппаратом фотоснимков, сделанных до наибольшего сближения, которое произошло позже в тот же день, вторник, 14 июля 2015 года. Команда проекта празднует это событие в лаборатории прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Источник: NASA / Билл Инголлс

День пролета

14 июля 2015 года научная команда New Horizons собралась в шесть утра в большой комнате этажом ниже офиса Уивера.

– Мы вывели новые фотографии Плутона на большой экран, и как же здорово было видеть всеобщую реакцию! – говорит об этом событии Уивер. – Ученые так долго ждали этого момента. Плутон смотрелся дивно, и снимки эти были в тысячу раз лучше, чем самые качественные фотографии, полученные с космического телескопа «Хаббл».

Чуть позже к сотрудникам научной команды присоединились их семьи, которые съехались на празднование по особому случаю – межпланетная автоматическая станция New Horizons прошла точку наибольшего сближения с Плутоном в 7:49 утра[7]7
  По времени восточного побережья США с учетом перехода на летнее время. По Всемирному времени (UTC) в 11:49. — Прим. пер.


[Закрыть] на расстоянии 12 500 км от поверхности планеты.

Но что в этот момент происходило с New Horizons, команде управления полетом было неизвестно. Связь с аппаратом намеренно прервали, чтобы он мог полностью сосредоточиться на сборе данных. Вся надежда была на безошибочное выполнение заранее заданной программы съемок и наблюдений. Ученые не ждали от станции никаких вестей вплоть до вечера тех же суток, когда она уже далеко минует лунную систему Плутона.

Тянулся долгий, 22-часовой период ожидания, но наконец точно по расписанию в 20 часов 53 минуты New Horizons «позвонила домой», прислав доклад команде управления – а вместе с ней и всем в мире людям, следившим за событиями, – о том, что все прошло хорошо. В принятом Сетью дальней космической связи сообщении было лишь пятнадцать минут необходимой инженерам информации и никаких научных данных.

Слушая доклады ведущих специалистов по каждой системе космического аппарата, Уивер ожидал двух конкретных.

Члены команды проекта New Horizons и гости ведут обратный отсчет до момента наибольшего сближения с Плутоном 14 июля 2015 года в лаборатории прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Источник: NASA / Билл Инголлс

Первая наиболее важная информация поступила от Брайна Бауэра, отвечавшего за программу автопилота New Horizons, который должен был отработать в специальном режиме во время пролета.

– Когда он сказал «все флаги сброшены», это означало, что, по доступной бортовому компьютеру информации, все прошло замечательно и во время пролета не случилось ни одного сбоя, – объясняет Уивер. – Было большим облегчением услышать это, поскольку многое могло пойти не так.

Второй критически важный доклад он услышал от Стива Уильямса, который управлял группой, ответственной за передачу команд и обработку данных.

– Он дал понять, что, согласно телеметрии, все собранные во время пролета данные были записаны на твердотельные накопители, – говорит Хал. – Это означало, что все запланированные наблюдения осуществились и их результаты сохранились на борту аппарата.

Но Уивер расслабился и вздохнул с облегчением лишь тогда, когда понял, что New Horizons пересекла экваториальную плоскость системы Плутона, потому что именно в этой области станцию могли поджидать наиболее опасные при ударе частицы пыли.

Стоит заметить, что, несмотря на всю неопределенность информации о точном расположении Плутона в пространстве, после занявшего девять с половиной лет путешествия длиной 4,8 млрд км, станция прошла всего лишь на 80 секунд раньше и на 80 км ближе к Плутону, чем изначально ожидалось. Навигационной группе удалось вписаться в целевой прямоугольник за счет правильных команд для коррекции траектории, рассчитанных по данным наблюдений и загруженных на борт аппарата.

Боумен посмотрела на остальные поступающие данные и провозгласила: «Наша станция в нормальном состоянии, теперь мы удаляемся от Плутона».

Пролет Плутона аппаратом New Horizons состоялся ровно через 50 лет, день в день, после самого первого пролета земного аппарата мимо другой планеты – Mariner 4 миновал Марс в 1965 году. Главная цель полета New Horizons лежала от Земли дальше, чем у какого-либо другого земного научного аппарата.

Команда управления полетом New Horizons ликует (левое фото) после получения от аппарата информации, подтверждающей, что он успешно завершил программу пролета Плутона; Алан Стерн (на правом фото) победно присоединяется к своей команде в Центре управления полетом (ЦУПе) 14 июля 2015 года. Источник: NASA / Билл Инголлс

– Такой урок мы усвоили за полвека космических исследований, – размышляет Хал Уивер. – Чтобы совершить гигантский прорыв по сравнению с наблюдениями с Земли, надо лететь к своей цели. К этим далеким телам нужно посылать научные аппараты.

Плоды победы

Первые капли научных сведений стали просачиваться на следующий день, и за несколько недель Земля получила лишь пять процентов от всего накопленного объема – сперва это были снимки в низком разрешении. Только 5 сентября 2015 года станция New Horizons приступила к интенсивной передаче больших объемов записей, и этот процесс занял целый год: на Землю отсылались гигабиты научной информации, собранной во время пролета и записанной на два цифровых запоминающих устройства.

– Ради этого мы и трудились – ради этих кадров, спектрограмм и других данных, которые помогут нам понять происхождение и эволюцию системы Плутона, – говорит Стерн. – Для нас Плутон стал научной страной чудес. Те изображения, что мы уже успели получить, – настоящая магия. У меня от них дух захватывает.

Цветной вариант снимка всего освещенного полушария Плутона, сделанного камерой LORRI 13 июля 2015 года. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

Изображение Харона в искусственно усиленных цветах. New Horizons сделала этот снимок высокого разрешения незадолго до наибольшего сближения с Плутоном 14 июля 2015 года при помощи обзорной мультиспектральной фотокамеры Ralph (MVIC – Multispectral Visual Imaging Camera); интенсивность цветов усилена, чтобы лучше продемонстрировать изменчивость свойств поверхности спутника. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

Лишь месяцы спустя после пролета научная команда получила возможность поразмышлять над результатами, полученными во время встречи с Плутоном.

– Помню, как Алан зашел ко мне в офис в конце июля, – рассказывает Уивер. – Спросил, понимаю ли я, чего мы добились? Мы просто взяли, обнялись и сказали друг другу: «Боже ты мой, ведь мы вправду это сделали!» Удивительно, что все получилось до такой степени безупречно. Это была возможность, которая выпадает один раз в жизни, и нам удалось совершить блистательное, невероятное путешествие.

Стерн не стал почивать на лаврах, а продолжил работу в прежнем энергичном ритме. В промежутках между совещаниями, выступлениями и путешествиями он выкраивал время на анализ полученных от New Horizons данных.

– Весь тот день, когда мы повстречались с Плутоном, был отчетливым, реальным и нереальным в то же самое время, – говорит он. – Я повторял то и дело: «Не могу поверить, наконец-то мы делаем то, о чем так долго рассуждали!» Честно говоря, я и сейчас иногда щипаю себя, чтобы убедиться, что это не сон.

А самое прекрасное, что те же самые чувства испытывала вся команда ученых и инженеров, которые так долго трудились ради этого исхода.

Глен Фаунтейн, менеджер проекта New Horizons, на пресс-конференции вместе с Джимом Грином, директором Отдела планетологии NASA (слева), и Элис Боумен (справа) после того, как от станции было получено подтверждение успешного пролета Плутона и выполнения научных задач. Источник: NASA / Джойл Коуски

– Мы собрали большую команду очень увлеченных своим делом людей, – объясняет Стерн, – и после пятнадцати проведенных вместе лет мы во многих отношениях стали как семья. И то, что мы сделали, было просто невероятно. Конечно же, Плутон оказался более удивительным, чем мы могли себе представить в самых смелых мечтах, так что наше достижение – не только техническое, оно еще и невероятное с научной точки зрения, да еще и общественность по-настоящему участвовала в нашем проекте! Мы были просто ошеломлены!

Для Боумен весь день пролета прошел, как в тумане. Она сама и ее группа едва сумели урвать немного сна – важнейший день проекта был переполнен событиями.

Самое дорогое для нее воспоминание того дня, к которому она мысленно возвращается снова и снова, – это тот особый момент, когда она сообщила группе управления полетом: они получили данные с космического аппарата, и, согласно им, пролет прошел благополучно.

– После того как все начальство покинуло ЦУП, – рассказывает Боумен, – и остались лишь мы, был поднят тост за наш успех. А потом мы пошли в Косси-центр (Конференц-центр имени Александра Косякоффа[8]8
  Александр Косякофф (1914–2005) – гражданин США русского происхождения, разработчик твердотопливных ракет и директор лаборатории прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса в 1964–1980 годах. – Прим. пер.


[Закрыть] в лаборатории прикладной физики. – Прим. авт.) на пресс-конференцию. Мы шли минут пять, и, несмотря на то что нас было много, по сути, это был момент уединения, потому что корреспонденты еще не набросились на нас, желая взять интервью. Мы смотрели друг на друга и говорили: «Вот это да, у нас все получилось!»

Плутон как на ладони

Хотя станция New Horizons уже оставила Плутон далеко позади, продолжая мчаться по прямой, углубляясь в пояс Койпера, послепролетный период критически важен для научной команды проекта.

– Теперь мы получаем все те научные результаты, за которыми отправлялись, – комментирует положение вещей Уивер, – и нам некогда отдыхать. Мы продолжаем добросовестно трудиться.

Цветной снимок равнины Спутника на Плутоне крупным планом, выполненный New Horizons во время пролета. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

Эта фотография была сделана 14 июля 2015 года через 15 минут после момента наибольшего сближения АМС New Horizons с Плутоном, когда станция повернулась, чтобы «посмотреть» на Плутон против Солнца. Солнечные лучи, озаряющие планету с обратной стороны, высвечивают глубокие слои дымки в атмосфере Плутона со всех сторон планетарного диска. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

По причине очень большого расстояния между New Horizons и Землей, а также малой энергообеспеченности (системы космического аппарата потребляют всего лишь 200 ватт электроэнергии) канал связи, по которому данные отсылаются на Землю, работает с очень небольшой скоростью – от 1 до 4 килобит в секунду. Вот почему передача всей научной информации на Землю заняла больше года. Команда проекта создала специальное программное обеспечение, чтобы следить за состоянием всех наборов данных и расписанием их отправки на Землю.

– Полет New Horizons потребовал от нас многолетнего терпения, – говорит Хал Уивер, – но мы знаем, что ради этих результатов есть смысл ждать.

Снимки «сердца Плутона» остаются одними из самых интригующих в этом полете.

– Огромная, светлая и плоская область в форме сердца представляет собой гигантский язык льда из молекулярного азота, – объяснил мне Алан Стерн. – Мы неформально назвали его равниной Спутника[9]9
  7 сентября 2017 года Международный астрономический союз утвердил ряд официальных наименований рельефа Плутона, и равнина-«сердце» получила название Sputnik Planitia, что почти идентично рабочему названию этой детали, придуманному научной командой проекта, – Sputnik Planum. – Прим. пер.


[Закрыть] в честь первого автоматического аппарата для исследования космоса[10]10
  Первый искусственный спутник Земли, который СССР запустил в 1957 году. – Прим. авт.


[Закрыть]. По периферии его окружают горные хребты, высотой сопоставимые со Скалистыми горами в штате Колорадо.

Горы, в отличие от плоской равнины, не могут быть сложены из азота. Как утверждает Стерн, азот – недостаточно прочный материал, чтобы формировать собой горы. Вероятно, они состоят из водяного льда с метановым налетом на поверхности.

И Стерну, и Уиверу очень нравится снимок, который New Horizons сделала, «оглянувшись назад» после того, как миновала точку наибольшего сближения.

– Смотрите, это атмосфера Плутона! – возбужденно восклицает Уивер. – Могли вы раньше похвастаться, что видели атмосферу другой планеты? Да еще и разглядели структуру.

«Дымка в голубом небе», которую видно на этом фото, тоже имеет для ученых свое особое значение.

– Такой снимок можно было сделать только с обратной стороны Плутона, – говорит Стерн, – и он означает, что наш пролет прошел как надо. Для нас это такая же эпохальная фотография, как снимок «Восход Земли», который выполнили астронавты Apollo[11]11
  Известная фотография Земли над лунным горизонтом, сделанная 24 декабря 1968 года астронавтом Биллом Андерсом из экипажа космического корабля Apollo 8, впервые в мире совершавшего полет по окололунной орбите. – Прим. пер.


[Закрыть].

Другие изображения атмосферы Плутона позволяют сделать вывод о наличии в ней облаков. Если удастся этот вывод подтвердить, то это станет первым случаем, когда облака удалось зарегистрировать на карликовой планете, и будет признаком того, что этот маленький мир обладает более сложной атмосферой, чем кто-либо мог предположить.

Панорамный вид поверхности Плутона, полученный при помощи камеры Ralph, которая объединяет в себе мультиспектральный формирователь изображения и инфракрасный картирующий спектрометр, тоже поражает.

– Это нечто сногсшибательное, – говорит о нем Уивер. – Глядя на него, я чувствую себя так, будто я там и сам гляжу на эти плутонианские горы.

Кроме того, New Horizons удалось зафиксировать в районе горной цепи к северу от равнины Спутника нечто, что может являться замерзшим озером ранее жидкого азота. Возможно, когда на Плутоне было чуть теплее, по его поверхности могли течь жидкости и собираться в естественных резервуарах.

А еще на Плутоне есть плавающие холмы из водяного льда. Поскольку водяной лед менее плотный, чем лед с преобладанием замерзшего азота, ученые считают, что эти холмы могут постепенно перемещаться в океане твердого азота, как айсберги в земном Северном Ледовитом океане. Вероятно, они представляют собой фрагменты обрывистых возвышенностей, которые откололись и были унесены азотными ледниками на простор равнины Спутника.

New Horizons сделала предзакатный снимок зазубренных ледяных гор и плоских ледяных равнин, которые тянутся до горизонта Плутона. Гладкий простор неофициально названной равнины Спутника (справа) ограничен с запада (слева) цепью остроконечных горных вершин высотой до 3500 м. В разреженной атмосфере Плутона можно заметить более десятка слоев дымки. Эта фотография была сделана с расстояния 18 000 км от Плутона. Размер области на ней составляет 380 км в поперечнике. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

– Мы свидетельствуем, что Плутон геологически активен в самых широких масштабах, – говорит Стерн. – Ничего подобного этому не наблюдалось нигде в Солнечной системе, за исключением мест, где есть источники приливно-отливной энергии, например на спутниках Сатурна и Юпитера. Но здесь мы имеем дело с одиночной планетой, изолированной в пространстве, и тем не менее там проявляется бурная активность, порождающая вулканы на поверхности. Равнина Спутника выглядит так, будто бы она возникла, по геологическим меркам, буквально вчера.

В своих выступлениях Стерн говорит, что он называет Плутон научно-фантастической планетой.

Десятилетиями мы лишь воображали, как может выглядеть поверхность Плутона. И вот теперь мы знаем это точно.

Этот снимок в высоком разрешении, выполненный приборами New Horizons, демонстрирует разнообразие рельефа Плутона – на нем можно увидеть детали от 270 м размером. На этом 120-километровом участке шероховатая поверхность равнины окружает изолированные ледяные горы (которые выглядят как клингонская «хищная птица»[12]12
  Инопланетный космический корабль. – Прим. пер.


[Закрыть] из фантастического сериала Star Trek). Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт

– Годами мы перебивались тем, что для нас рисовали художники, – пожаловался Уивер, – на основе информации, полученной нашей «Плутонской мафией». У таких ученых, как Марк Бьюи, Джон Спенсер и Лесли Янг, были собственные идеи, и они спорили с Аланом о том, как Плутон может быть окрашен. Уже с 1980-х годов они знали, что Плутон – интересная планета. Но даже они не подозревали, что он настолько замечательный, как нам удалось увидеть при помощи New Horizons.

Так в представлении художника будет выглядеть встреча межпланетной станции NASA New Horizons с другим подобным Плутону объектом в дальнем районе пояса Койпера. Источник: NASA / лаборатория прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт / Алекс Паркер

В этой истории отличился не только межпланетный аппарат и создавшая и направлявшая его команда. По словам Уивера, Плутон отличился тоже.

– Он не был обязан оказаться таким эффектным, но он оказался.