В 1820-х годах французский астроном Алексис Бувар заметил нечто необычное: планета Уран вела себя странно - её предсказанное положение не совпадало с наблюдениями. Может быть, её что-то тянет? Французские и британские ученые бросились вычислять положение этого неизвестного тела, и в 1846 году Нептун, самая далекая от Солнца планета, была наконец-то открыта.
Более века после этого Нептун оставался загадкой, крошечным диском на снимках телескопа - вплоть до 1989 года, когда «Вояджер-2» стал первым и единственным космическим аппаратом, совершившим пролет мимо голубого гиганта, познакомив человечество с его самым далеким планетарным соседом и оказав влияние на развитие астрономии.
Нептун долгое время представлял собой сложную задачу для ученых. Находясь на расстоянии около 4,3 миллиарда километров от Земли в самой близкой точке, он был слишком далек, чтобы его можно было легко изучить. «По сравнению с другими планетами, прогресс в понимании физических свойств Нептуна и его спутника Тритона был крайне медленным», - пишут астрономы Кларк Чепмен и Дейл Крукшанк в сборнике „Нептун и Тритон“.
Но в 1960-х годах Гэри Фландро, аспирант Калифорнийского технологического института, работавший в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА, понял, что в течение следующих двух десятилетий произойдет редкое расположение планет. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун будут оптимально расположены для посещения космическими аппаратами благодаря гравитационной поддержке, способной перебросить зонд с одной планеты на другую, и это окно будет открываться только каждые 175 лет.
Изначально НАСА предлагало отправить четыре космических аппарата к четырем планетам, но стоимость проекта стала камнем преткновения, и Конгресс попросил разработать более скромный план. Пересмотренный проект «Вояджер» предполагал отправку двух космических аппаратов к Юпитеру и Сатурну. Но команда, базирующаяся в JPL в Южной Калифорнии, оставила заднюю дверь открытой. Если миссия «Вояджера-2» будет впоследствии продлена, зонд сможет отправиться к Урану, а затем к Нептуну.
НАСА запустило «Вояджер-1» и «Вояджер-2» в 1977 году. К концу 1980 года оба зонда завершили свои миссии, открыв миру два газовых гиганта - Сатурн и Юпитер. На волне этого успеха Конгресс одобрил финансирование для продления миссии «Вояджера-2».
Ученые JPL быстро перепрограммировали траекторию движения космического аппарата. Потребуется 4,5 года, чтобы достичь Урана, и еще 3,5 года, чтобы достичь Нептуна, но предстояло еще многое сделать. Эксперты сформировали рабочие группы, определив ключевые изображения и меры по сбору данных об атмосферах, кольцах, спутниках и магнитосферах ледяных гигантов.
В 1986 году, после того как «Вояджер-2» совершил первый (и единственный) пролет Урана, все взоры обратились к Нептуну.
«Было почти неловко от того, как мало на самом деле было известно о планете и ее системе», - пишут ученый Эллис Майнер и инженер Рэнди Вессен в книге "Нептун: Планета, кольца и спутники". «Период вращения Нептуна был не более чем оценкой, и не было никаких прямых знаний о природе магнитных и связанных с ними радиационных полей», - пишут они. «Имелись лишь дразнящие указания на то, что Нептун обладает кольцами, а о двух его известных спутниках имелась лишь самая скудная информация».
Пока ученые-планетологи обсуждали траекторию пролета и цели исследования, другие работали над техническими проблемами. Базирующаяся на Земле сеть антенн Deep Space Network принимала передачи «Вояджера-2», но расстояние до Нептуна было проблемой. Приемникам требовалось больше времени, чтобы уловить слабые сигналы, а это означало снижение скорости передачи зонда. Чтобы компенсировать это, НАСА расширило некоторые антенны и установила новые, в том числе в Калифорнии, Нью-Мексико, Австралии и Японии.
Тем временем другие ученые JPL дистанционно перепрограммировали и перенастраивали компьютерные системы «Вояджера-2». Они наделили резервные компьютеры новыми функциями и скорректировали методы работы с учетом низкого уровня освещенности и скорости передачи данных. «"Вояджер-2", прошедший мимо Нептуна, был гораздо лучшим космическим аппаратом, чем "Вояджер-2“, прошедший мимо Урана», - пишут Майнер и Вессен.
К июню 1989 года «Вояджер-2» почти постоянно передавал на Землю изображения Нептуна. С каждым днем маленькая нечеткая точка становилась все больше на снимках, которые строка за строкой загружались в диспетчерскую. «Вояджер, направляющийся к Нептуну, видит 3 неоткрытые луны», - написала газета New York Times 4 августа. 20 августа «Камеры „Вояджера“ обнаружили бурный голубой Нептун». Поступали данные о составе атмосферы, магнитном поле и кольцах планеты.
В конце августа, по мере приближения дня ближайшего сближения «Вояджера-2», волнение усилилось. За несколько дней до этого начались ежедневные пресс-конференции. Члены команды спали и принимали душ на работе, а не дома, собираясь у мониторов по мере поступления новых снимков.
24 августа научный сотрудник проекта Эдвард Стоун сказал газете New York Times: «Это 24 часа, которых мы так долго ждали». В 21:00 по тихоокеанскому времени (04:00 25 августа по Гринвичу, 06:00 по Москве) «Вояджер-2» прошел в пределах 5 000 километров от Нептуна. Изображения достигли Земли через 4 часа и 6 минут.
Они продемонстрировали головокружительное количество открытий. За время своего путешествия зонд сфотографировал пять новых лун и подтвердил еще одну, доведя число подтвержденных лун до восьми (всего на сегодняшний день известно 16). Другие снимки показали пять отдельных колец; ранее считалось, что у Нептуна есть только фрагменты колец. Сфотографировано Большое темное пятно Нептуна - шторм размером с Землю, скорость ветра которого достигает 2 000 километров в час. Метановые облака отбрасывают видимые тени на атмосферу внизу.
Во время специального выпуска программы «Live From JPL» на CNN ведущий спросил Карла Сагана, который входил в группу съемки, удивило ли его что-нибудь на снимках Нептуна. «Опыт всей 12-летней миссии «Вояджера-1» и «Вояджера-2» заключается в том, что мы никогда не можем предсказать, что увидим», - ответил он.
Завершив пролет Нептуна, «Вояджер-2» направился к Тритону, крупнейшей луне Нептуна, - холодному месту, покрытому азотным льдом. Зонд собирал данные в течение нескольких дней, прежде чем отправиться в новое приключение: исследовать межзвездную среду, пока не иссякнет энергия.
Путешествие «Вояджеров» по планетам закончилось, но анализ данных только начался. Данные начали складываться в богатую, подробную картину динамичной атмосферы Нептуна, внутренних процессов и структуры колец. Измерения позволили уточнить модели формирования и эволюции ледяных гигантов и найти применение для понимания экзопланет. Наклон магнитного поля планеты убедил ученых в том, что аналогично ориентированное поле Урана, скорее всего, является характеристикой внутреннего процесса, а не аномалией. Тритон оказался особенно интригующим, с его захватывающей геологической историей и наклонной, ретроградной орбитой.
Космический телескоп «Хаббл», телескоп «Уэбб» и мощные телескопы на Земле пополнили наши знания, но со времен «Вояджера-2» ни один космический аппарат не посещал Уран и Нептун.
Через год после пролета Нептуна Саган на пресс-конференции НАСА вспоминал об открытиях «Вояджера-2» и достижениях человечества. «Мы, люди, завершили предварительную разведку Солнечной системы», - сказал он. «Такое случается только один раз в истории - когда люди впервые отправляют свои артефакты и самих себя за пределы Земли и исследуют свой район в космосе».
***
Друзья, если вам понравилась эта статья, буду очень благодарен, если вы подпишетесь. Это действительно поможет мне развиваться и создавать больше интересного для вас. Спасибо!
Читайте так же : В тёмных уголках Космоса: что мы узнали о планете номер Девять.