«Наука и жизнь» 1985, №5, с. 62-70, 6-7 с. вкл.
сканировал Игорь Степикин
НАУКА НА МАРШЕ
НА МАШИНЕ ВРЕМЕНИ К СОТВОРЕНИЮ МИРА
Р. СВОРЕНЬ, специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь".
Почти пятьсот лет назад сделал эту гравюру на медном листе художник и ученый эпохи Возрождения великий Альбрехт Дюрер (1471 - 1528), желая скорее всего показать приметы красоты и сложности мира, его гармонию и загадочность, этот извечный предмет человеческого удивления и раздумий. В верхнем левом углу гравюры, рядом с ее названием "Меланхолия-1", изображена комета, как считалось в те времена, предвестник беды, проявление тайных и грозных сил природы. Однако на гравюре Дюрера комета изображена без карающей таинственности, она представлена как вполне реальное и с любопытными деталями природное явление. Вполне вероятно, что на гравюре изображена комета Галлея: хотя она и не появлялась в годы жизни автора, но известно, что в детстве он работал помощником печатника и воспроизводил гравюру с изображением кометы Галлея.
Рисунок вверху страницы дает некоторое представление об анатомии кометы. Малая масса ее твердой части, ядра, и, как следствие, слабое гравитационное притяжение к нему, способствует образованию (из испаряющихся с поверхности веществ) огромных газовых и пылевых структур, прежде всего таких, как кома и хвост кометы. Рисунок лишь в очень малой степени отображает их истинные размеры: чтобы соблюсти пропорцию при данном изображении ядра (в виде большой точки), нужно было бы заменить эту журнальную страницу огромным бумажным листом и вытянуть на нем изображение хвоста на несколько километров. |
В принципе автоматическая межпланетная станция, АМС, может сблизиться с кометой Галлея при их движении в одну и ту же сторону (левый рисунок) или навстречу (правый рисунок). Первый вариант пока неосуществим, а второй приводит к очень высокой скорости сближения аппарата и кометы. Максимальная скорость кометы (в перигелии) - 54,5 км/с, в точке встречи - 46 км /с. В соответствии со своей первой задачей (попадание в Венеру) аппараты "ВЕГА" запускались со скоростью примерно 4 км/с в сторону, противоположную движению Земли, которая движется по своей орбите со скоростью 30 км/с, и таким образом их первоначальная скорость составила 30 - 4 = 26 км/с. Аппараты движутся в ту же сторону, что и Земля, они приближаются к орбите Венеры и постепенно догоняют планету. За счет ускоряющего притяжения Солнца скорость аппаратов постепенно увеличивается до 34 км/с и в итоге, описав почти полтора круга по околосолнечной орбите, они сближаются с кометой Галлея со скоростью 46 + 34 = 80 км/с.
Академик Р. 3. Сагдеев (СССР): Полет к комете Галлея относят к числу экспериментов с большой степенью риска. Но какие бы сюрпризы ни преподнес нам космос, на три важнейших результата он уже повлиять не сможет. Во-первых, создан уникальный бортовой комплекс научных приборов, во-вторых, эта работа сформировала прекрасный международный коллектив ученых и инженеров, и, в-третьих, программа "ВЕГА" резко активизировала очень важные астрофизические исследования.
Профессор Р. Пелла (Франция): Комета, которую мы стремимся исследовать, по многим своим параметрам уникальна. Но не менее уникальна и наша кооперации. Всех ее участников вдохновляли прекрасные максималистские идеи: исследуя комету, померить все, что можно, произвести все мыслимые измерении. Люди, даже те, кто привык к размеренной, спокойной жизни, нередко работали дни и ночи, чтобы, несмотря на сжатые сроки, сделать для программы "Вега" максимум возможного.
Профессор К. Сеге (Венгрия): Разработанная нашей группой при участии советских и французских специалистов телевизионная система для аппаратов "ВЕГА" решает несколько задач. Но самая интересная, пожалуй, - это получение картины "внутренностей" кометы, ее ядра и его деталей. Система будет десятки минут автономно работать внутри комы, она должна сама разбираться в том, что видят телекамеры, и выдавать команды на стабилизированную платформу АСП-Г.
Профессор С. Фишер (Чехословакия): Нам выпало нелегкое счастье разрабатывать устройство, которое пока в космической технике не имеет аналогов - автоматическую стабилизированную платформу. Работа начиналась практически с нуля - выбирались материалы, конструкция, системы привода, редукторы, смазка, автоматика. И все это с учетом требований надежной работы в сложных и не всегда предсказуемых условиях, в частности во время полета через кому.
Профессор Ц. Гогошева (Болгария): При участии советских и французских специалистов и используя свой опыт спектрометрических исследований верхней атмосферы Земли, мы разработали трехканальный спектрометр для станций "ВЕГА". Это один из основных приборов, позволяющих выявить химический состав вещества кометы и ее "деталей". Болгария уже не новичок в космических исследованиях, но участие в таком грандиозном проекте не может не взволновать.
Профессор В. Ридлер (Австрия): Мы изготовили для проекта "ВЕГА" магнитометры, которые должны измерять магнитное поле в районе кометы с точностью до 10-6 гаусс - это в тысячу раз меньше магнитного поля вблизи Земли. Измерения позволят, в частности, выявить ударные волны, возникающие при взаимодействии кометы с солнечным ветром. Это уже не первая наша совместная работа с советскими коллегами - австрийские магнитометры стояли на аппаратах "Венера-13, 14". |
Космодром Байконур - шумный порт, берег планеты, вот уже скоро тридцать лет выплывают отсюда корабли в океан Вселенной. Каждый старт - событие, на него работает все мощное хозяйство космодрома, все многообразие техники, а тщательно отработанные правила и процедуры объединяют усилия тысяч людей, чтобы в расчетный момент с точностью до секунды отправить очередную машину за пределы Земли.
За пределы Земли, за порог земной жизни...
Космодром Байконур, последние старты уходящего 1984 года: 15 и 21 декабря мощные многоступенчатые ракеты "Протон" одна за другой выводят на тропу два похожих, чтобы не сказать одинаковых, аппарата - "ВЕГА-1" и "ВЕГА-2". В отличие от всего, что было до сих пор, им предстоит путешествие не только в пространстве, но и во времени - аппараты должны попасть в далекое прошлое, в эпоху формирования Солнечной системы.
Прошлое, уплывшее от нас безвозвратно, навсегда, оставляет все же какие-то следы: из гигантских массивов материи, перемалываемых жерновами времени, что-то выпадает, забивается в щелку, сохраняется там тысячелетия. А потом по глиняным черепкам, по неистлевшим одеждам или неразграбленным украшениям археолог восстанавливает, воссоздает картины многолюдных когда-то городов, будни земледельцев и царей-деспотов, бессмысленные войны, гигантские стройки, дальние путешествия, одним словом, скрытую веками историю народов.
Археологи Вселенной - астрофизики - тоже воссоздают далекое прошлое по едва уловимым следам: по остаткам радиоизлучения, зародившегося миллиарды лет назад и с тех пор блуждающего в космических просторах, по структуре гигантских сетей, сотканных из галактик, по соотношению тех или иных атомных ядер в звездном веществе.
Но вот интересный парадокс - имея довольно определенное представление о далекой истории всей видимой Вселенной, в деталях обсуждая реалистические сценарии ее развития вплоть до самых ранних стадий, до долей секунды после условного начала, после Большого взрыва, астрофизика непропорционально мало знает о зарождении нашего значительно более близкого, так сказать, местного мира - Солнечной системы. Образно говоря, мы знаем историю своего дома гораздо хуже, чем историю своего города. Причем реальное соотношение масштабов усугубляет парадоксальность ситуации - если представить себе нашу Вселенную большим городом, то наш дом - Солнечная система - в этих масштабах будет не больше кирпича.
Знать историю образования Солнца и планет не просто хочется, но еще и нужно, необходимо - она должна быть в фундаменте всех наук о Земле, от геофизики до климатологии. Не говоря уж о том, что знать механизмы планетообразования нужно и для того, чтобы оценить вероятность существования разумной жизни во Вселенной. Чтобы знать, имеем ли мы реальные шансы, развернув однажды утром газету, прочитать достоверное наконец-то сообщение о том, что обнаружена какая-то деятельность инопланетного интеллекта.
Это уже давно воспринимается журналистским штампом и не более чем красивым преувеличением, когда, интригуя читателя, называют планетой тайн, загадочной планетой, неизвестной планетой и т. п. не Марс, не Плутон, а нашу Землю. Но какое же это преувеличение, если еще и сегодня на многие важные вопросы, касающиеся устройства Земли, можно получить в ответ всего лишь "Пока не ясно". Еще обсуждаются разные варианты глубинного строения Земли. Разные процессы, которые могли бы обеспечить ее внутреннее тепло. Разные варианты машины, создающей магнитное поле нашей планеты. Разные механизмы формирования ее рельефа. Разный состав наиболее массивной части планеты, ее ядра - от железного или каменного в особом металлическом состоянии до ядра из аккумулирующих энергию соединений водорода, гидридов. При этом многие малые и частные "Пока не ясно" происходят от большого и общего - мы в деталях не знаем, как и какими родились Солнце и его планеты. Вообще, конечно, теоретическая разработка проблемы ведется глубоко и активно, сегодня, после многолетних дискуссий, сомнений и опровержений, принято, что Солнечная система образовалась в результате сгущения холодной газово-пылевой туманности. Но как именно это произошло? Через какие конкретные стадии? Через какие физические и химические процессы? По какому конкретному сценарию? Пока не ясно.
Одна из двух задач, поставленных перед аппаратами "ВЕГА", состоит в том, чтобы произвести своего рода археологические раскопки в космосе, исследовать вещество, сохранившееся со времен образования Солнечной системы, и таким образом пролить свет на этот во многом неясный пока процесс. На Земле, как и на других планетах, химический состав вещества сильно изменился за миллиарды лет термообработки в солнечных лучах. Очевидно, только на далеких окраинах Солнечной системы, далеко от жаркого светила сохранилось в космическом холодильнике первозданное протопланетное вещество, то есть то сырье, из которого пять-шесть миллиардов лет назад могучие силы природы начали сотворение нашего мира. Вести "раскопки" на этих далеких окраинах пока нереально, но можно пойти другим путем, можно исследовать прибывшие оттуда образцы грунта - кометы. Аппараты "Вега" как раз и должны в точно рассчитанном районе встретиться с прибывающей в 1986 году кометой Галлея, изучить состав ее вещества и по радио передать информацию на Землю. Хронологически это будет вторая задача аппаратов, примерно за год до встречи с кометой они проведут исследование самой Венеры. Отсюда и название проекта: "ВЕГА" - "Венера-Галлей".
"...Встретиться с кометой Галлея... изучить состав ее вещества..." - как просто произнести эти слова.
Рассмотрим для начала возможные варианты встречи с кометой. Лучше всего, конечно, было бы выйти на параллельный курс, приблизиться к ней, лететь рядом и не спеша проводить исследования. Однако, если не считать некоторых непростых ухищрений, это "лучше всего" пока, к сожалению, осуществить невозможно - мы, земляне, еще не научились делать ракеты, мощности которых хватило бы для такой стратегии полета.
Если взглянуть на Солнечную систему "сверху", со стороны Полярной звезды, то мы увидим, что планеты, и в их числе Земля, вращаются вокруг Солнца ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ (рис. 1 на стр. 2-3 цветной вкладки). А комета Галлея, прилетая к нам издалека и огибая Солнце, чтобы вернуться назад (именно гравитационное поле Солнца изгибает траекторию кометы, заставляет ее повернуть в обратную сторону), движется уже ПО ЧАСОВОЙ СТРЕЛКЕ. Значит, для того, чтобы космический аппарат летел рядом с кометой в одном с ней направлении, этот аппарат нужно запустить тоже ПО ЧАСОВОЙ СТРЕЛКЕ, то есть в сторону, противоположную движению Земли по околосолнечной орбите. А вот это сделать очень непросто.
Земля движется по своей орбите со скоростью примерно 30 км/с, комета (в месте, удобном для ее встречи с аппаратом) - со скоростью 46 км/с. Значит, чтобы аппарат летел "ноздря в ноздрю" с кометой, он должен иметь скорость 30 + 46 = 76 км/с (здесь и дальше расчеты очень упрощены). Сегодня это величина нереальная, во всяком случае, аппарату с достаточно большой массой удастся сообщить в несколько раз меньшую скорость. Реально же при запуске аппаратов "ВЕГА", как и при аналогичных запусках межпланетных аппаратов за рубежом, им в итоге сообщается скорость примерно 4 км/с относительно движущейся Земли. В зависимости от направления запуска эта скорость может складываться со скоростью Земли (общая скорость аппарата 30 + 4 = 34 км/с), либо вычитаться из нее (общая скорость 30 - 4 = 26 км/с), причем в обоих случаях аппарат будет двигаться в ту же сторону, что и наша планета, то есть ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ, а значит, и против движения кометы - соответственная скорость аппарата, полученная им при разгоне, не перекрывает скорость орбитального движения Земли. Подводя итоги, еще раз отметим: пока по традиционным схемам невозможно запустить исследовательский аппарат так, чтобы он летел рядом с кометой Галлея. Пока проще лететь навстречу комете и исследовать ее во время сравнительно короткой встречи.
Встреча будет короткой потому, что оба объекта сближаются с колоссальной скоростью 46 + 34 - 80 км/с - в полете аппарат разгоняется до 34 км/с. Фактически скорость сближения будет несколько меньше, а именно 78 км/с, так как в программе "ВЕГА" аппарат подойдет под небольшим углом к траектории кометы. Не забудьте, что "км/с" означает "километров в секунду", если пользоваться более привычными единицами, то получится, что аппарат подлетает к комете и проходит мимо нее со скоростью 280 тысяч километров в час. А это значит, что если даже начать с расстояния 50 тысяч километров, то на весь цикл исследований до момента встречи с кометой останется около десяти минут.
Прежде чем знакомиться с распорядком исследований в столь сложном режиме молниеносного сближения, придется уточнить, что понимается под словами "встреча с кометой".
Видимо, или даже скорее всего кометы - это строительный мусор, остатки материала, пошедшего на образование Солнца и планет. Возможно, как еще полагают, это зародыши несостоявшихся больших планет. Считают, что миллиарды комет обитают в огромной космической пустыне, образуют колонию, именуемую облаком Оорта, на очень больших расстояниях от Солнца - в тысячи раз дальше Плутона, самой далекой планеты. Некоторые из комет, особо энергичные, случайно вылетают из своей области, уходят от Солнца, попадают под гравитационное влияние ближайших к нам звезд и покидают Солнечную систему. Другие же, наоборот, из области Оорта смещаются в сторону своей звезды, в сторону Солнца, а затем, подхваченные его гравитационным полем, движутся к нему. При этом некоторые кометы становятся периодическими, с постоянством рейсового парохода они совершают движения туда-обратно - огибают Солнце и, двигаясь по инерции, убегают от него настолько, насколько хватит запаса кинетической энергии, полученной при очередном разгоне к Солнцу; а затем, потеряв эту энергию, вновь разворачиваются, снова движутся к притягивающему их светилу и т. д. Одним словом, подобно маятнику, совершают свободные колебания.
Известно несколько таких периодических комет, из них чаще всех появляется на нашем небосводе комета Энке - она возвращается к Солнцу каждые три года. С одной стороны, это удобно для исследователей: если не успел что-либо рассмотреть или померить, то недолго ждать следующей возможности. Но в то же время комета, часто прилетающая к Солнцу, не представляет особого интереса, ее вещество уже претерпело значительные изменения под действием солнечных лучей. В этом отношении комета Галлея намного интересней, период ее обращения - 76 лет, большую часть своего путешествия комета проводит вдали от Солнца. С точки зрения космического археолога, лучше всего было бы исследовать комету Икея-Секи, имеющую период обращения 874 года, она уходит от нас в пять раз дальше, чем комета Галлея. Но эта комета последний раз прилетала в 1965 году, так что ее следующего визита придется ждать довольно долго, до 2839 года.
Во время путешествия конструкция кометы сильно меняется - вдали от Солнца это микроскопическая по космическим масштабам глыба снега или льда, связавших пыль и более крупные твердые частицы. По мере приближения к Солнцу льдина разогревается, ее постепенно окружает все больших размеров газообразная шуба, значительная часть которой под давлением солнечного света вытягивается в длинный хвост кометы. Вот в общих чертах анатомия кометы: очень маленькое ядро, огромная газо-пылевая атмосфера - кома, простирающаяся на несколько десятков тысяч километров, и сильно ионизованный газовый хвост, вытянувшийся на 10 миллионов километров. Если бы мы захотели построить модель кометы и взяли бы в качестве ядра песчинку, то ее нужно было бы окружить комой размером с многоэтажный дом и пристроить десятикилометровый газовый хвост. Попробуйте представить себе эту картину - летит песчинка, а за ней десятикилометровый хвост. Кстати, только за счет огромных газовых "деталей" мы видим комету с Земли, ее ядро невооруженным глазом никто, конечно, увидеть бы не смог.
Как видите, встретиться с кометой Галлея. когда она огибает Солнце, это совсем не значит попасть в ее километровых размеров ядро. Встреча с кометой, непосредственный контакт с ее веществом, произойдет на расстоянии в несколько десятков и даже несколько сотен тысяч километров от ядра. Более того - космическому аппарату опасно подходить близко к ядру, он может получить серьезные повреждения даже от мельчайших частиц вещества комы. Ведь скорость сближения аппарата с кометой, как уже отмечалось, 78 км/с, а при этой скорости пылинка массой 0,01 мг производит удар с силой стокилограммового молота, делает в алюминии сантиметровую дырку! С учетом пылевой опасности, а также с учетом высокой чувствительности научной аппаратуры на аппаратах "ВЕГА" для них намечена программа встречи с кометой, при которой аппараты пролетают на расстоянии 10 тысяч километров от ядра. Сближение с ядром с такого расстояния заняло бы 2 минуты, но маловероятно, чтобы в течение всего этого времени аппарат мог оставаться живым, пробиваясь к ядру кометы сквозь кому. При выбранной пролетной траектории аппараты тоже проходят сквозь кому планеты, но в сравнительно разреженных ее областях, здесь вероятность встречи со смертельно опасными сравнительно крупными пылинками (тысячные и сотые доли грамма) достаточно мала, хотя, конечно, тоже не равна нулю.
Первый двухчасовой сеанс исследований аппараты "ВЕГА" начнут за двое суток до встречи с кометой, то есть с расстояния 14 млн. км. Второй двухчасовой сеанс пройдет за сутки и начнется с расстояния 7 млн. км. Наконец, третий сеанс, трехчасовой пройдет уже в период наибольшего сближения, он будет вестись до последнего, до тех пор, пока аппарат жив. Если же аппарат благополучно минует кому (у ряда приборов имеются экраны противопылевой защиты, во многих системах предусмотрено дублирование, обходные пути в случае каких-либо отказов), то уже после встречи с кометой будет проведено еще два сеанса ее исследований и связи с Землей.
С каким же оснащением отправляются аппараты "ВЕГА" в свою трудную экспедицию? Можно смело сказать - на борту каждого аппарата богатая научная лаборатория, большой комплекс приборов, гибкая система управления программой полета и исследований и, наконец, еще один элемент первостепенной важности - радиоаппаратура, позволяющая быстро передать на Землю собранную информацию. Именно быстро - в сложной и опасной для аппарата обстановке пролета через кому с передачей информации медлить нельзя.
Рассказ о научном оборудовании аппаратов "ВЕГА" обычно начинают с телевизионной системы, очевидно, с учетом знаменитого "лучше один раз увидеть...". Но в данном случае у телевидения есть еще одна не менее важная миссия - при подлете к комете и движении сквозь кому оно возьмет на себя роль штурмана, управляя наведением многих научных приборов, а нередко и режимом их работы. В бортовом телецентре две камеры с двумя разными объективами, их фокусные расстояния 15 и 120 см. Короткофокусный широкоугольный объектив, имея широкое поле зрения, позволит поймать комету, заметить ее на большом участке неба. А телеобъектив позволит подробно рассмотреть комету - с расстояния 10 тысяч километров его разрешающей способности хватит, чтобы увидеть ее детали размером до 180 метров. Это примерно то же самое, что, рассматривая с расстояния 100 метров журнальную страницу, читать заголовки статей и видеть на рисунках детали размером 2 миллиметра. Обе камеры снабжены набором светофильтров на поворотной турели, так что можно будет рассматривать комету в разных участках спектра и синтезировать цветное изображение.
В обеих телекамерах вместо традиционных вакуумных передающих трубок применен "полупроводниковый глаз" - приборы с зарядовой связью, ПЗС ("Наука и жизнь" № 7, 1980 г.). И, конечно, телецентр, работающий без оператора, оснащен целым вычислительным центром, мощнейшими электронными системами, которые могут проанализировать картинку, ее динамику, дать прогноз движения кометы в кадре, быстро перестроить аппаратуру, приспосабливаясь к меняющимся условиям телепередачи с кометы Галлея. В частности, возможен переход с режима передачи полного кадра, разбитого на 260000 элементов (512 X 512, четкость, близкая к нашему земному телевизионному стандарту), к передаче выбранной "плавающим окном" наиболее интересной части кадра из 16000 элементов (128X128). Этот переход позволит экономно расходовать очень дефицитный бортовой ресурс - пропускную способность канала связи с Землей. Кроме того, система автоматики должна в широких пределах регулировать время экспозиции, так как яркость кадра может меняться в миллион раз.
Примерная траектория кометы Галлея. В рамках указано время (годы), когда комета пересекала орбиты планет после своего появления в районе Солнца в 1910 году. На черных прямоугольниках приведена скорость кометы (в километрах в секунду) в районе той или иной планетной орбиты. По мере удаления от Солнца эта скорость падает, а в окрестностях орбиты Нептуна меняет знак - комета начинает свой очередной рейс к Солнцу. В основном под действием гравитационного поля планет траектория кометы может несколько деформироваться; известно, что период ее обращения менялся от 74,4 года (1835-1910 гг.) до 79,2 года (451-530 гг.). |
Самое раннее из дошедших до нас изображений кометы Галлея связано с ее прилетом к Солнцу в 1066 году. Об этом событии и его "трагических последствиях" рассказывает огромный гобелен (часть его показана на верхнем снимке), где комета, правда, больше напоминает космическую машину на рисунках наших детей. В те времена было совершенно очевидно, что именно комета принесла такое несчастье, как завоевание Англии норманами в 1068 году и падение короля Гарольда Второго Английского - это он сидит на троне, ошарашенный известием о появлении роковой хвостатой звезды.
На следующем снимке (втором сверху) - репродукция знаменитой фрески флорентийского мастера Джотто ди Бодоне, это одна из серии фресок, которыми он украсил небольшую капеллу (католическую часовню), построенную в Падуе в 1304 году. Здесь комета нарисована очень реалистично и, видимо, с натуры - Джотто скорее всего видел комету; ее очередной, плановый визит в окрестности Солнца имел место в 1301 году. Фреска иллюстрирует библейскую легенду, согласно которой огромная звезда позвала в путь трех царей-волхвов и привела их в окрестности Иерусалима, в небольшой городок Вифлеем, где волхвы увидели только что родившегося Христа. Своей фреской Джотто подкрепил версию, согласно которой этой звездой была очень яркая комета, именуемая ныне кометой Галлея. Она вполне подошла бы на роль Вифлеемской звезды, которая, согласно легендам, была настолько яркой, что люди выходили из своих домов и собирались толпами, чтобы полюбоваться невиданным зрелищем. Однако Джотто, как и сами создатели легенд, не знал и не мог знать, что обозначенная библией дата рождения Христа, а следовательно, и дата появления Вифлеемской звезды заметно расходится с временем прилета кометы Галлея - она появилась в окрестностях Солнца и могла быть наблюдаемой с Земли на 12 лет раньше.
На двух следующих репродукциях (третья и четвертая сверху) комета Галлея предстает нам на гравюре 17-го века и на реалистическом рисунке 1910 года. И, наконец, последняя из иллюстраций - фотография кометы Галлея, сделанная в 1910 году с помощью мощного телескопа. На снимке четко видны раздвоенный хвост и несколько более плотная кома размером с земной шар. Ядро на этом снимке должно было бы иметь диаметр 0,001 миллиметра, но оно невидимо не из-за малых размеров, а из-за того, что просто не просматривается через кому. Теперь на очереди снимки 1986 года. И очень может быть сделанные не только с Земли. |
В космических масштабах комета действительно очень мала, но по нашим земным меркам это огромная махина - каменно-ледяная глыба размером с Эльбрус, а то и в два-три раза больше.
В течение всех последних месяцев полета к комете станции будут находиться в режиме трехосной ориентации - они занимают в пространстве строго определенное положение, при котором остронаправленная передающая антенна точно нацелена па Землю. Как же в этих условиях еще и телевизионную камеру направить на комету? Положение, казалось бы, тупиковое - если даже для какого-то момента времени антенна и телекамера попадут каждая в свою цель, то по мере движения аппарата такое счастливое совпадение уже станет невозможным.
Из нескольких возможных решений проблемы наиболее удобным оказалась АСП-Г - автоматическая стабилизированная платформа, система уникальная, дебютирующая на аппаратах "ВЕГА". С помощью высокоточных сервомеханизмов АСП-Г может в широких пределах поворачиваться в пространстве - "вверх-вниз" на угол 80 градусов, "слева-направо" на угол 273 градуса. На любом участке полета и при любом расчетном положении аппарата АСП-Г, подобно проворной руке робота, медленно повернется и с точностью до угловых минут направит в нужную точку телекамеру и другую аппаратуру, требующую точного наведения на комету. Масса АСП-Г - 82 кг, грузоподъемность - 80 кг, потребляемая мощность - 40 Вт. Все блоки платформы рассчитаны на работу в сложных условиях открытого космоса. Во время перелета платформа свернута и закрыта, она раскрывается и приводится в рабочее положение по команде с Земли за 10-15 дней до встречи с кометой.
На каждом из двух аппаратов "ВЕГА" установлено 14 основных научных приборов для исследования кометы Галлея, даже сухое их перечисление дает возможность почувствовать масштабы эксперимента.
1. Телевизионная система ТВС (масса 31,5 кг) - дает изображение кометы в 8 участках видимого спектра; 2. Инфракрасный спектрометр ИКС (18 кг) - открывает уникальную возможность исследования внутренних областей кометы; 3. Трехканальньй спектрометр ТКС (22 кг) - очень точно определяет спектры в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах и позволяет выявить молекулы, как первичные, принадлежащие самой комете, так и вторичные, образовавшиеся под действием солнечного облучения; 4. Пылеударный масс-анализатор ПУМА (19 кг) - даст прямую информацию о размере, составе и концентрации пылинок, вылетающих из ядра кометы; 5. Масс-спектрометр нейтрального газа ИНГ (7,5 кг) - ионизируя нейтральные атомы сильным электрическим полем и анализируя тонкие физические эффекты, позволяет, в частности, найти соотношение изотопов, многих атомов, выявить тепловые и химические условия в солнечной плазме на стадии образования комет; 6. Магнитометр МИША (3 кг) - измеряет магнитные поля по всей трассе полета и вблизи кометы; 7. Спектрометр кометной плазмы ПЛАЗМАГ-1 (7,8 кг) - измеряя энергию ионов, приходящих с разных направлений, даст информацию о взаимодействии кометы с солнечным ветром; 8. Спектрометр энергичных частиц ТЮНДЕ-М (4,5 кг) - работает на всей трассе полета, измеряет уровень солнечной активности, основная задача - измерение энергии ионов в районе кометы; 9. Анализатор высокочастотных плазменных волн АПВ-В (2,8 кг) - регистрирует волновые процессы в плазме, может раньше других приборов обнаружить комету; 10. Еще один анализатор плазменных волн, уже низкочастотный - АПВ-Н (4,25 кг); 11. Счетчик пылевых частиц СП-1 (4 кг) - его акустический и ионизационный детекторы рассчитаны на регистрацию частиц с массой от 3•10-13 до 2•10-6 г; 12. Счетчик пылевых частиц СП-2 (4 кг) - измеряет массу частиц другим методом, по электрическому заряду (измеряется заряд до 3•10-14 кулона), возникающему в детекторе при ударе частицы; 13. Оптико-электронный прибор ФОТОН (2,1 кг) - одна из его задач - выявление механизмов высокоскоростного удара пылинок и оценка противопылевой защиты; 14. Счетчик и масс-анализатор пылинок ДУСМА (2,7 кг) - датчик прибора - это своего рода конденсатор с диэлектриком, в котором создана остаточная электрическая поляризация; пылинки, разрушая микроучастки диэлектрика, меняют общий его заряд.
А еще кометы подозреваются в том, что они переносят в межпланетном, а может быть, и в межзвездном пространстве молекулярные заготовки для зарождения жизни. В подкрепление этой гипотезы вспоминают, что в веществе комет есть органические соединения, есть вода и, наконец, что комета - объект перемещающийся, космический транспорт. Не так давно известный астробиолог С. Понамперума провел в Мерилендском университете научную конференцию "Кометы и жизнь", где докладчики рассматривали химические и физические аспекты проблемы. На аппаратах "ВЕГА" нет специального оборудования для поиска биологических структур, но и имеющиеся приборы, в частности спектрометры, наверняка выявят факты, интересные сторонникам или противникам гипотезы.
В список научной аппаратуры следовало бы еще включить три многопроцессорных блока, три бортовых вычислительных центра, которые управляют научными приборами и производят предварительную обработку информации. И все это огромное приборно-электронное сооружение стоит на фундаменте бортового радиотелеметрического комплекса РТМ, который должен передать на Землю добытое аппаратами информационное богатство. Передача ведется в двух режимах, в одном из них с очень высокой скоростью - 65536 бит в секунду, это в десятки раз быстрее, чем велась передача информации с Венеры аппаратами "Венера-13, -14". А скорость передачи информации - это параметр, который бесплатно не раздают, за эту скорость нужно платить мощностью бортового передатчика, реальной чувствительностью наземных приемников, размерами бортовых и наземных антенн, остротой их радиолуча.
Все перечисленные приборы и системы, не забудьте, установлены на пролетном аппарате, на машине, для исследования кометы. А есть у станций "ВЕГА" еще и посадочный аппарат, со своим, богатым научным оборудованием (масс-спектрометр, ультрафиолетовый спектрометр, индикатор фазовых переходов, оптический анализатор аэрозолей, грунтозаборное устройство, влагомер и другие приборы) и большой программой исследования самой Венеры. В этой программе, в частности, полет в венерианской атмосфере аэростата (см. цветную вкладку), в семикилограммовом аппаратурном блоке которого приборы с датчиками температуры, давления, скорости ветра, освещенности и световых вспышек, плотности облаков, а также блок сбора и обработки информации и собственный радиокомплекс для передачи ее на Землю. В нужный момент сложенный шарообразный баллон диаметром 3,4 метра будет наполнен гелием, пиротехнические приспособления обрежут кабели и трубопроводы, связывающие баллон с системой наполнения, и аэростатный зонд, сбросив балласт, выйдет на высоту дрейфа - около 53-55 километров над поверхностью Венеры. Он будет дрейфовать сутки или даже двое суток, пройдет несколько тысяч километров и поможет, в частности, пролить свет на не очень понятное пока явление - облачный слой Венеры несется над планетой со скоростью более 300 километров в час.
Чтобы завершить этот очень условный "набросок к портрету" проекта "ВЕГА", нужно было бы вспомнить еще и саму космическую технику - ракету-носитель, стартовые комплексы, наземные системы траекторных измерений и коррекции орбиты, наконец, сами космические аппараты и многочисленные их бортовые системы - энергоснабжения, терморегулирования, связи, управления программой полета, ориентирования по звездам, самоконтроля, мощный реактивный двигатель коррекции, двигатели пространственной ориентации и ряд других систем. Если бы все это начинать сначала, то скорее всего не удалось бы уложиться в те три года, в течение которых шла подготовка проекта "ВЕГА". Но, к счастью, этот проект начинался не с нуля, а с уже разработанной и многократно проверенной основы - с советской программы исследования планеты Венера.
На протяжении ряда лет подготовку к исследованию кометы Галлея небольшими аппаратами вели Европейское космическое агентство (Проект "Джотто") и Япония (Проект "Планета-А"). Первоначально в нашей стране полеты к комете Галлея не планировались. Но вот в Институте космических исследований АН СССР появилась идея осуществить полет к комете, так сказать, бесплатно, используя "по совместительству" пролетные аппараты станций "Венера". Эти станции в декабре 1984 года должны были отправиться в очередной, плановый рейс на Венеру. Схема их полета, как и ряда предыдущих, должна была быть такой ("Наука и жизнь" № 4, 1976 г. и № 9, 1982 г.): старт, выход на орбиту искусственного спутника Земли, разгон с этой орбиты и выход на трассу полета к Венере; при подлете к Венере разделение станции на две части - спускаемый аппарат СА садится на планету, пролетный аппарат ПА уходит в межпланетное пространство; после разделения ПА используется всего несколько часов, в частности как мощный ретранслятор, связывающий СА с Землей.
В проекте "ВЕГА" все происходит точно так же, но только ПА уже не идет на выброс - после выполнения своих обязанностей ретранслятора и после гравитационного маневра в районе Венеры ПА выходит на тропу, которая через 9 месяцев должна привести его к встрече с кометой Галлея. Таким образом начинается вторая жизнь пролетных аппаратов станций "Венера" (теперь мы их называем "ВЕГА-1, -2"): они летят к комете Галлея оснащенные новыми научными приборами, но используя все свое богатое основное оборудование - двигатели коррекции и ориентации, топливо в баках, панели солнечных батарей, остронаправленные антенны, приборы астронавигации, терморегулирования и другие. Красивая идея.
Всего лишь красивая идея, но, как говорили римляне, Mens agitat molem - ум двигает массу, мысль проводит в движение материю. И вот уже через соглашения, совещания и протоколы, через пояснительные записки, личные контакты и министерские приказы красивая идея приводит в движение машину конструирования, производства - пролетный аппарат станции "Венера" превращается в аппарат для полета к комете. Уже разрабатывается баллистическая программа полета, а астрономы и математики с декабря 1982 года пытаются извлечь из наблюдений далекой пока кометы ее нынешнюю траекторию; за счет притяжения планет и собственных реактивных "двигателей" комета вполне может сместиться в сторону на несколько миллионов километров или запоздать на несколько часов - попробуй попади в нее тогда аппаратом, запущенным чуть ли не за полтора года до встречи.
Красивая идея вводит в действие и могучие силы международного сотрудничества - программа "ВЕГА" объединяет группы специалистов Советского Союза, Венгрии, Чехословакии, Франции, Болгарии, ГДР, ФРГ, Польши, Австрии, причем возникает еще, так сказать, межгрупповая кооперация - советские специалисты участвуют в создании 18 бортовых приборов и систем, французские - 8, венгерские - 6, западногерманские - 5, болгарские - 4. При этом создание прибора - это не только разработка лабораторного образца: нужно еще состыковать прибор со всеми системами станции и, наконец, после всех увязок изготовить три полетных экземпляра - два для самих станций "ВЕГА" и один для их наземного дублера, на котором во время полета можно будет "проигрывать" ожидаемые и неожиданные ситуации, возникающие за много миллионов километров от центра управления полетом. Руководит всей программой исследований Международный научный комитет, возглавляемый лауреатом Ленинской премии академиком Р. 3. Сагдеевым, директором ИКИ - Института космических исследований АН СССР. Именно здесь, в ИКИ, родился и был разработан в основных чертах проект "ВЕГА", и именно на этот институт, как это обычно бывает, легло основное бремя по превращению идеи в реальность.
Нынешний прилет кометы Галлея - это тридцатое замеченное людьми ее появление в окрестностях Солнца. То есть больше, чем два тысячелетия отсчитывает комета-маятник наше время отрезками ничтожно малыми в космических масштабах и в то же время огромными - 76 лет, целая человеческая жизнь. Комета появлялась над строителями пирамид, над римскими гладиаторами и средневековыми мореплавателями, всякий раз нагоняя на человека ужас. И последний прилет кометы в 1910 году взбудоражил умы страшными пророчествами, проникшими даже в блоковскую строку: "Ты нам грозишь последним часом, из синей вечности звезда!"
И вот еще один удар метронома, комета Галлея вновь прибывает к нам. Но на этот раз она предстанет взору землян, вступивших в новые отношения с космосом, сумевших отправить десятки аппаратов на Луну, Венеру, Марс и тысячи - на околоземную орбиту. Набравшихся достаточного умения и смелости для того, чтобы послать машины к комете с заданием рассмотреть ее вблизи и даже прикоснуться к ней.
Рис. на вкладке