Девять лет назад, 14 января 2005 года, спускаемый аппарат «Гюйгенс», отделившись от межпланетной космической станции «Кассини», произвёл посадку на поверхность Титана — самого крупного из спутников Сатурна. До полного разряда бортовых батарей шла активная исследовательская работа, начавшаяся ещё во время парашютного спуска «Гюйгенса» и продолжавшаяся далее на планете, — словом, полный успех миссии, продлившейся почти 8 лет!
Экспедиция являлась совместным проектом американского NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Итальянского космического агентства. Каждое из агентств формировало обширную научно-техническую кооперацию для разработки и создания космических аппаратов и их бортовых систем. Проект «затянул» $3,3 млрд.
Станция «Кассини» в сборе с отделяемым аппаратом «Гюйгенс» и при полной заправке всеми видами топлива имела массу около 6 т. Её продольный размер достигал 10 м. Электропитание аппаратуры обеспечивали плутониевые термоэлектрические генераторы, само наличие которых на борту космического аппарата вызвало в своё время много протестов «зелёных» в США и Европе.
Сегодня самое время вспомнить этапы этого впечатляющего проекта и те удивительные открытия, которым мы обязаны в первую очередь создателям бортового комплекса автоматического управления «Кассини — Гюйгенс», продемонстрировавшего филигранную технику пилотирования на удалении более светового часа от Земли.
Дела и люди. Осуществление столь масштабного проекта, где, помимо множества технических проблем, необходимо было решать уйму сложнейших организационных вопросов, было бы невозможно без участия талантливых организаторов, принявших на себя колоссальную ответственность. Назовём их.
Руководитель проекта «Кассини» Роберт Митчел из Лаборатории реактивного движения NASA.
Научный руководитель проекта «Кассини» от NASA Деннис Мэтсон.
Руководитель проекта «Гюйгенс» Жан-Пьер Лебретон из Европейского космического агентства.
Хотелось бы отметить ещё одного ключевого участника программы. Это доктор Кэролин Порко, руководитель группы разработчиков Института космической науки в Боулдере (США), отвечавшей за создание комплекса фотоаппаратуры.
Благодаря характеристикам аппаратуры (объект размером в 2,4 см камеры различают на удалении до 4 км), мы получили возможность буквально оказаться рядом с Сатурном. Сама Кэролин Порко однажды выразилась так: «Мы — глаза “Кассини”… Свойства нашей аппаратуры позволяют передать ощущение приключения. Эффект присутствия оказался выше всякого ожидания. Все это даёт мне возможность почувствовать себя немного Стивеном Спилбергом».
«Туда и обратно»: Земля — Венера — Земля и далее… Комплекс «Кассини — Гюйгенс» был выведен на орбиту вокруг Земли 15 октября 1997 года ракетой-носителем Титан-IVВ, которая явилась последней в истории этих носителей. Отказ от дальнейшего применения ракет этого типа в немалой степени объяснялся высокой токсичностью используемого топлива (гидразин-гептил) и чрезвычайной дороговизной ($400 млн без стоимости полезного груза). После доразгона космическая станция отправилась… нет, не к Сатурну, а совершенно в другую сторону — к Солнцу.
26 апреля 1998 года «Кассини» приблизилась к Венере на расстояние, позволяющее совершить ускоряющий гравитационный манёвр в её поле тяготения, и этот маневр успешно выполнила. Повторно такой же «трюк» вблизи Венеры станция совершила 24 июня 1999 года, после чего, приобретя необходимую скорость и «сэкономив» условные 68 тонн топлива, отправилась обратно к Земле.
Вблизи Земли 18 августа 1999 года «Кассини» выполнила ещё один гравитационный маневр, после чего взяла курс на Юпитер, к которому приблизилась в середине 2000-го. Выполнив в поле тяготения «Джупа» ещё один ускоряющий маневр, «Кассини» пошла в расчётную точку встречи с Сатурном. Основная часть бортовой аппаратуры была отключена, станция «уснула». Красоту решений межпланетных навигаторов и колоссальную вычислительную работу, ими проделанную, трудно оценить неспециалистам, однако дело обстоит именно так: оказалась блестяще, «с отличием» решена труднейшая баллистическая задача. Браво!
Сатурн на расстоянии вытянутой руки. В январе 2004 года началось «пробуждение» бортовых систем станции. Так получилось, что первым встречным на пути к Сатурну оказалась Феба — небольшая сатурнианская «луна» диаметром около 200 километров. 11 июня «Кассини» прошла на расстоянии всего 2 068 км от Фебы.
Дальнейшие операции по сближению с Сатурном, управление пролётом сквозь зазоры между кольцами и торможением выполнял самостоятельно бортовой компьютер «Кассини». Радиоуправление в реальном времени было невозможно: станция находилась на удалении почти в 1,5 световых часа от Земли.
А сделать надо было много чего: правильно сориентировать станцию, включить на 38 секунд главные тормозные двигатели, с тем чтобы «прицелить» траекторию подхода точно в зазор между кольцами F и G Сатурна (на фото внизу), снова развернуть станцию таким образом, чтобы конструктив остронаправленной антенны стал своеобразным «щитом», защищающим станцию от твёрдых частиц, находящихся в зоне колец (как «барабанила» космическая пыль по корпусу, можно было услышать своими ушами: эти звуки фиксировались микрофоном и передавались на Землю).
После прохождения плоскости колец нужно было вновь сориентировать сопло тормозного двигателя станции для второго этапа торможения, длившегося 97 минут и обеспечившего выход «Кассини» на орбиту вокруг Сатурна с минимальным удалением в 20 тыс. км от его внешнего слоя облаков. Затем — вновь рассчитать ориентацию станции и совершить второй «нырок» между кольцами, выстраивая траекторию, с которой может быть осуществлён сброс «Гюйгенса» на Титан. И это всё полностью в автоматическом режиме.
Во время этого полёта «Кассини» делала и один за другим слала на Землю потрясающие снимки сатурнианских колец, структуру которых лишь сейчас стало возможно рассмотреть в деталях.
К Титану! 2 июля 2004 года, через 30 часов после «прибытия» к Сатурну, «Кассини» первый раз приблизилась к Титану на расстояние в 339 тыс. км. Первые инфракрасные спектры атмосферы выявили наличие целого «букета» органики: метан, этан, диацетилен, бензол, синильная кислота, пропан… 26 октября состоялось второе сближение с Титаном, до которого теперь оставалось всего 1 200 километров. 25 декабря 2004 года была выполнена расстыковка станции «Кассини» и спускаемого аппарата «Гюйгенс», который отправился в самостоятельный полет в заранее рассчитанную точку встречи с Титаном.
Титан. 14 января 2005 года руководители и ведущие специалисты программы «Кассини — Гюйгенс» собрались в Дармштадте (Германия), в Европейском центре космических операций (ESOC). В этот день, согласно расчётам, спускаемый аппарат войдёт в атмосферу Титана, после чего должна будет запуститься сложная программа управления торможением и парашютным спуском с одновременным фотографированием и измерением параметров окружающей среды. Первые сигналы с борта «Гюйгенса», принятые радиотелескопом Грин-Бэнк в Западной Вирджинии (США), свидетельствовали о том, что спускаемый аппарат цел и снижается на парашюте. На специально созванной пресс-конференции генеральный директор ESA Жан-Жак Дорден торжественно объявил: «Мы — первые посетители Титана!» Всеобщие овации, поздравления…
Тем временем «Гюйгенс» шёл на посадку. Он влетел в атмосферу Титана на скорости 6,1 км/с, его тепловой экран нагрелся до 3 500 ⁰С. На высоте 170–190 км и скорости 400 м/с раскрывается первый тормозной парашют, через 2,5 секунды — второй, основной. Через 42 секунды включается весь комплекс научной аппаратуры зонда и начинается фотосъёмка. На высоте 700 м загорается посадочная фара… Посадка оказалась не слишком мягкой (скорость составила примерно 4,5 м/с), но аппаратура выдержала.
«Кассини» принимала и ретранслировала на Землю сигналы «Гюйгенса» в течение 147 мин 13 секунд на участке спуска и 72 минуты 13 секунд — с поверхности. На Земле сигналы зонда удалось принимать 17 радиотелескопам по всему миру. По их данным, через 3 часа 10 мин. после посадки передатчик «Гюйгенса» ещё работал.
В восемь вечера журналистам были представлены первые три снимка, присланные с борта «Гюйгенса»: вид на район посадки с высоты 16 км, красивая боковая панорама с высоты около 8 км (горы, метановое море, прибрежный туман…) и фотография непосредственно с поверхности Титана. Удивительный мир, погруженный в оранжевые сумерки и скованный 179-градусным морозом…
