| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Уран
| |||||
 Исследователи |
|||||
|
Уран - третий из гигантов
Космические исследователи "Вояджер-2": пролет Урана Фаза пролета NE (Near Encounter) началась 22 января за 54 часа до встречи с Ураном. В этот же день планировался запуск «Челленджера», в экипаж которого была включена школьная учительница Криста МакОлифф. По свидетельству руководителя группы планирования миссии Voyager Чарлза Колхейза (Charles Е. Kohlhase), Лаборатория реактивного движения направила в NASA официальную просьбу сдвинуть старт шаттла на неделю, чтобы «развести» два высокоприоритетных события, но получила отказ. Причина была связана не только с напряженным графиком полетов по программе Space Shuttle. Почти никто не знал, что по инициативе Рональда Рейгана в программу полета «Челленджера» была включена церемония выдачи Кристой символической команды «Вояджеру» на исследование Урана. Увы, старт шаттла в силу различных причин задержался до 28 января - дня, когда «Челленджер» потерпел катастрофу.
Итак, 22 января Voyager 2 начал исполнять первую пролетную программу В751. Помимо регулярной съемки спутников, она включала мозаику колец Урана и цветную съемку Умбриэля с расстояния около 1 млн км. На одном из снимков 23 января Брэдфорд Смит нашел еще один спутник планеты - 1986 U9; впоследствии ему дали имя VIII Бьянка.
Интересная деталь: в 1985 г. советские астрономы Н. Н. Горькавый и А. М. Фридман попытались объяснить структуру колец Урана орбитальными резонансами с еще не открытыми спутниками планеты. Из предсказанных ими объектов четыре - Бьянка, Крессида, Дездемона и Джульетта - были найдены в действительности командой «Вояджера», и будущий автор «Астровитянки» получил Государственную премию СССР за 1989 год. Тем временем навигационная группа выдала самые свежие целеуказания для приборов в программу В752, которая была загружена и активизирована за 14 часов до встречи. Наконец, 24 января в 09:15 оперативное дополнение LSU было отправлено на борт и принято за два часа до начала исполнения. Voyager 2 шел с опережением графика на 69 секунд, так что «подвижный блок» программы пришлось сместить на один шаг по времени, то есть на 48 сек. Таблица основных баллистических событий этапа пролета Урана представлена ниже. В первой ее половине приведены расчетные времена - бортовое по Гринвичу и относительно максимального сближения с планетой - и минимальные расстояния до Урана и его спутников по прогнозу августа 1985 г. Во второй половине даны фактические значения из работы Роберта Джейкобсона (Robert A. Jackobson) с коллегами, опубликованной в июне 1992 г. в The Astronomical Journal. Здесь приводится эфемеридное время ЕТ, которое используется в модели движения тел Солнечной системы и которое во время описываемых событий было на 55.184 сек больше UTC.
Следует отметить, что изменения характера радиосигнала в ходе пролета регистрировались на Земле с задержкой на 2 час 44 мин 50 сек, а вот снимки записывались на борту, и передача их в реальном масштабе времени не предполагалась. Эта волнующая процедура была назначена на 25 января. В день встречи с Ураном на борту «Вояджера» выдал пять сбоев компьютер подсистемы ориентации и приводов AACS (Attitude and Articulation Control System). К счастью, на выполнении программы они не сказались. В пятницу 24 января начиная с 04:41 UTC в течение примерно четырех часов фотополяриметр PPS и УФ-спектрометр UVS регистрировали прохождение звезды σ Стрельца позади колец ε и δ. В 08:48 были сделаны и записаны наиболее качественные снимки Оберона, а 19 минутами позже - компоненты для сборки цветной фотографии Титании. В 09:31 аппарат выполнил единственный снимок только что открытого спутника 1985 U1, не входивший в первоначальную программу (для этого пришлось уменьшить на один число кадров Миранды). В 11:45 были сделаны лучшие кадры Умбриэля, а в 14:16 - Титании. Еще через 20 мин была проведена цветная съемка Ариэля.
В 14:45 аппарат перенацелился для регистрации экваториального плазменного слоя и для съемки Миранды и в 15:01 сделал ее цветные фотографии. Затем он вновь отвлекся на Ариэль, сделав в 16:09 качественные снимки этого спутника. Наконец, в 16:37 Voyager 2 начал мозаику из семи кадров Миранды с расстояний от 40300 до 30200 км, а еще через 28 минут прошел примерно в 29000 км мимо нее, как и планировалось. Сразу после съемки Миранды аппарат развернулся антенной HGA к Земле, чтобы участвовать в высокоточных допплеровских измерениях.
В 17:08 телесистема ISS сделала четыре снимка колец на фоне планеты перед самым прохождением через их плоскость. Радиоаппаратура PRA и прибор для изучения плазменных волн PWS вели в это время запись с повышенной частотой опроса с задачей оценки плотности пылевых частиц. 24 января 1986 г. в 17:58:51 UTC, или в 17:59:46.5 ЕТ, бортового времени американский КА Voyager 2 прошел на минимальном расстоянии от центра Урана - оно составило 107153 км. Отклонение от расчетной точки не превысило 20 км. Баллистическим результатом гравитационного маневра у Урана стало довольно скромное увеличение гелиоцентрической скорости «Вояджера» с 17.88 до 19.71 км/с. После этого аппарат был сориентирован так, чтобы профотометрировать два прохождения звезды β Персея за всей системой колец. Первое началось в 18:26, а второе - в 19:22. Линейное разрешение при этих измерениях достигало 10 м - на порядок лучше, чем давала камера ISS. Параллельно с 19:24 до 20:12 проводилось радиопросвечивание колец - теперь уже Voyager оказался за ними с точки зрения Земли. Телеметрия КА была выключена, и использовалась лишь несущая сигнала Х-диапазона. В 20:25 аппарат вошел в тень Урана, а еще через 11 минут скрылся за диском планеты. Затмение продолжалось до 21:44, а радиотень - до 22:02. УФ-спектрометр отслеживал заход Солнца, чтобы установить состав атмосферы, а камера ISS в тени в течение 20 минут снимала кольца «на просвет». Разумеется, затмение Земли Ураном использовалось и для радиозондирования его атмосферы с целью расчета давления и температуры. Аппарат по заранее заложенной программе и в соответствии с временной поправкой в LSU отслеживал в каждый момент ту точку лимба, за которой с точки зрения Земли и с учетом рефракции он находился. В ходе этого эксперимента передатчик S-диапазона был включен на полную мощность, а Х-диапазона - на малую, так как на оба сигнала мощности бортового радиоизотопного генератора уже не хватало. В Пасадене радиосигнал «Вояджера» был вновь принят около 16:30 местного времени, но телеметрия не включалась еще два часа - пока не закончилось повторное радиопросвечивание системы колец (22:35-22:54). В ходе пролета УФ-спектрометр UVS вел съемку полярных сияний на Уране, отследил погружение у Пегаса в его атмосферу и выполнил сканирование лимба планеты. ИК-аппаратура IRIS изучала тепловой баланс и состав атмосферы планеты, а фотополяриметр PPS помимо затмений измерял показатель поглощения Ураном солнечной энергии. 25 января аппарат уходил от планеты, имея приблизительно одинаковую с ней угловую скорость и ориентируясь на Фомальгаут и Ахернар. Измерения параметров плазмы и частиц вели приборы LPS и LECP, а УФ-спектрометр регистрировал погружение звезды ν Близнецов в атмосферу планеты. Кроме того, в 12:37 камера ISS повторила мозаику колец с расстояния 1040000 км. 26 января, через 42 часа после Урана, началась послепролетная фаза РЕ (Post Encounter) с программой В771. Вплоть до 3 февраля аппарат передавал записанную информацию, параллельно снимая на отлете и при неблагоприятной фазе планету и ее кольца. 2 февраля было повторно измерено тепловое излучение Урана. В рамках следующей программы В772 были выполнены малый научный маневр 5 февраля и калибровка магнитометра 21 февраля. Послепролетные наблюдения были закончены 25 февраля. 14 февраля была проведена коррекция ТСМ-В15, задающая предварительные условия пролета Нептуна. Следует отметить, что без этого маневра Voyager 2 все равно достиг бы восьмой планеты 27 августа 1989 г. и в 05:15 UTC прошел бы примерно в 34000 км от Нептуна. Более того, аппарат уже имел в памяти уставки для ориентации на Землю остронаправленной антенны на случай прекращения работы командного приемника. Цель коррекции 14 февраля 1986 г. состояла в том, чтобы сместить момент прибытия примерно на двое суток и провести аппарат ближе к планете и ее главному спутнику Тритону, оставив при этом максимум свободы при окончательном выборе траектории. Двигатели «Вояджера» были включены на 2 час 33 мин - это была их самая продолжительная работа за весь полет. Расчетное приращение скорости было 21.1 м/с с основной компонентой вектора на разгон; фактически скорость до маневра составляла 19 698 м/с, а после - 19 715 м/с. Параметры гиперболической гелиоцентрической орбиты «Вояджера» после коррекции составили: - наклонение- 2.49°; - минимальное расстояние от Солнца - 1.4405 а.е. (215.5 млн км); - эксцентриситет - 5.810. Двигаясь по новой траектории, аппарат должен был достичь Нептуна 25 августа в 16:00 UTC и пройти на высоте всего 1300 км над его облаками. Минимальное расстояние от Тритона было определено в 10000 км. Средства на полет к Нептуну и его исследование были впервые запрошены в проекте бюджета 1986 ф.г., одобрены и с этого времени выделялись в полном объеме. «До туманных топей Оберона»
Планета, ее спутники и кольца
Подводя предварительный итог проведенной работе, 27 января бессменный научный руководитель проекта Эдвард Стоун сказал: «Система Урана просто полностью отличается от всего, что мы видели раньше». Что же нашел Voyager 2? Что удалось увидеть сразу и что открылось ученым лишь после тщательной обработки (первые ее результаты легли в основу серии статей в номере Science за 4 июля 1986 г., а уточнения публиковались на протяжении еще нескольких лет)? 25 января в Лаборатории реактивного движения принимали записанные «Вояджером» фотографии спутников Урана, а 26 января они были представлены общественности. Гвоздем программы, конечно, оказались снимки Миранды с расстояния всего 31000 км с разрешением 600 м: тело со столь сложным рельефом еще не встречалось ученым в Солнечной системе! Планетолог Лоренс Содерблом (Laurence A. SoderbLom) охарактеризовал его как фантастический гибрид геологических деталей разных миров - долины и потоки Марса, разломы Меркурия, покрытые желобами равнины Ганимеда, уступы шириной по 20 км и три невиданных прежде свежих «овоида» длиной до 300 км, местами расчерченных «в линеечку» - по меньшей мере десять типов рельефа сошлись на небесном теле каких-то 500 км в диаметре...
Экзотическая картина требовала нестандартных объяснений: быть может, в процессе дифференциации Миранда неоднократно сталкивалась с другими телами и собиралась из обломков вновь, и то, что в итоге застыло и оказалось перед нами, включает внутренние части первоначального спутника. Заметный наклон плоскости орбиты Миранды к экватору планеты (4°) мог остаться свидетельством таких столкновений. Низкая температура поверхности (86 К в подсолнечной точке) исключала возможность современного вулканизма, но приливное трение могло сыграть свою роль в истории Миранды.
На остальных четырех больших спутниках камера «Вояджера» нашла более привычные ландшафты: кратеры, лучи, долины и эскарпы. На Обероне был обнаружен особенно крупный кратер с ярким центральным пиком, дно которого было частично покрыто очень темным материалом. Некоторые из более мелких ударных кратеров диаметром 50-100 км были окружены яркими лучами, как на Каллисто, а на их дне также фиксировались темные отложения последующих эпох. Интересной и неожиданной деталью оказалась гора, выступавшая над краем спутника на экваторе примерно на б км. Если в действительности это был центральный пик невидимого «Вояджеру» кратера, его полная высота могла быть 20 км и даже больше. Автор: И. ЛИСОВ, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|