«Вояджер»: величайшая из космических миссий
В 1977 году началась миссия двух космических аппаратов, которая изменила наше представление о Солнечной системе — и скоро станет нашим посланием в неизвестность. Ричард Холлингэм с BBC рассказал о наследии «Вояджеров» 40 лет спустя после запуска и побывал на месте, где создавались знаменитые аппараты. Далее — от первого лица.
На первом этаже неописуемого пригородного офисного блока, выполненного в бежевых цветах, в Пасадене, штат Калифорния, творится история.
Творится история здесь буквально каждый день.
Это центр управления миссией в Лаборатории реактивного движения (JPL), где NASA следит за космическим аппаратом «Вояджер». Это становится понятно, если взглянуть на самодельный картонный знак над компьютерными мониторами, который гласит: «Критически важное оборудование миссии «Вояджер». ПОЖАЛУЙСТА, НЕ ТРОГАТЬ!».
Это не похоже на центр управления одной из самых амбициозных и дерзких миссий в истории человечества. Но это он.
За последние 40 лет два космических аппарата «Вояджер» исследовали Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они показали нам в подробностях эти странные миры, спрятанные подо льдом луны, покрытые вулканами и залитые смогом. Эти миссии изменили наш взгляд на Землю и, благодаря золотым граммофонным записям, прикрепленным к бокам спутников, отправили человеческую культуру к звездам.
Что самое важное, оба космических «Вояджера» до сих пор работают. Всякий раз, когда «Вояджер-1» отправляет на Землю сигнал, он совершает это с самого дальнего расстояния из всех объектов, которые когда-либо выходили с Земли.
«Вояджер-1» покинул Солнечную систему в 2013 году и (на момент написания этой статьи) прошел 20 миллиардов километров. «Вояджер-2», двигающийся по другой траектории, находится в 17 миллиардах километров. Вам было бы проще представить это так: радиосигнал, двигающийся на скорости света, добирается от Земли до «Вояджера-1» и обратно за 38 часов. «Вояджеру-2» нужно на это порядка 30 часов.
Эти сигналы поступают в глубокую космическую сеть NASA — гигантские спутниковые антенны, разбросанные по всему миру и предназначенные для сбора данных с отдаленных космических аппаратов. Пока я смотрю, диспетчер миссии Энрике Медина вызывает наземную станцию возле Канберры в Австралии, чтобы установить связь с «Вояджером-2». Космический аппарат настолько далеко, что инженерам нужно выстроить два приемника, чтобы поймать сигнал с окраины Солнечной системы.
«Мощность передатчика на космическом аппарате составляет около 12 ватт», говорит Медина. «Когда он работает на пике, она составляет около 20 ватт — примерно как у лампочки в холодильнике».
Вдумайтесь в это. Я живу в сельской местности в 40 километрах от Лондона и с трудом получаю сигнал на мобильный телефон. NASA может поймать сигнал с расстояния в 20 миллиардов километров, отправленный с 40-летнего 12-ваттного передатчика.
«Не перестаю удивляться», говорит Медина. «Мы говорим о технологиях 1970-х годов».
Пока он говорит, экран наполняется цифрами — новыми данными с наших аватаров в глубоком космосе.
«Люди всегда были исследователями, первооткрывателями», говорит ученый проекта «Вояджер» Эд Стоун. «Это просто новейшая история исследований при помощи роботизированных аппаратов. «Вояджер-1» сейчас имеет дело с материалом, который заполняет большую часть Вселенной».
Стоун — легенда среди ученых. В свои восемьдесят он руководил и руководит миссией «Вояджер» в JPL с самого начала проектирования и конструирования аппаратов в 1972 году. «Вояджер» — это основа почти всего, что я сделал», говорит он. «Его миссия дала нам широкий обзор всего, что там есть, — куда бы мы ни посмотрели, везде мы находим разнообразие природы».
Еще одна легенда, стоящая за миссиями «Вояджер», — покойный Карл Саган, который руководил проектом по прикреплению золотых пластинок к бокам каждого космического корабля. К середине 1970-х астрофизик и астроном Корнеллского университета стал одним из самых известных ученых в мире. Помимо работы над миссиями NASA, в том числе «Викинг-1», первым зондом, успешно приземлившимся на Марс, он писал научно-популярные книги и регулярно участвовал в теле- и радиопрограммах.
С золотыми пластинками Саган сыграл важную роль в преобразовании того, что было по сути научной миссией, в миссию художественную и культурную. Медные диски, рассчитанные на один миллиард лет, напоминают виниловые пластинки и точно так же проигрываются иглой, включенной в украшенный гравировкой корпус. Задуманная как послание от планеты Земля к другим цивилизациям, записи включают речь, музыку, звуки и даже картинки, закодированные в канавках.
«Мы пытались рассказать немного о том, что такое планета Земля, о существах, что на ней живут, и, в частности, о видах, которые сделали эту запись», говорит художник Джон Ломберг, директор по дизайну проекта золотой записи. «Основными условиями были такие, что это послание не от NASA или Соединенных Штатов, а от Земли, отражающее всю Землю, а не нацию или агентство, которые ее отправляли».
Но у Сагана и Ломберга была проблема: в NASA им дали только шесть недель, от начала до конца, на завершение проекта. «По окончании шести недель мы должны были представить им физическую запись», говорит Ломберг. «Это абсурд».
Около трети музыки на золотом диске принадлежит западным композиторам, включая Баха, Бетховена и Моцарта. Тем не менее они постарались также представить и музыку мира. Там было все, от азербайджанских музыкальных инструментов до песен посвящения девочек из Заира. Возможно, это был первый сборник всей музыки мира.
И хотя Дюк Эллингтон, Чак Берри и американский госпел были представлены на пластинке, Элвис Пресли — который умер незадолго до запуска «Вояджера-2» — нет.
«Вообще, потрясающе посмотреть на то, что они засунули туда, с точки зрения американской музыки», говорит Стефани Нельсон, профессор Калифорнийского государственного университета в Лос-Анджелесе и специалист по мировой музыке. «В основном это черная американская музыка, что весьма интересно».
Музыка была наименее спорным аспектом всего этого проекта. Предшественники «Вояджера», «Пионеры» 10 и 11 гордо несли на себе бляшки, на которых были выгравированы голые мужчина и женщина. Команда «Вояджера» надеялась включить образ обнаженной пары на золотой диск.
«Мне казалось, что это сама суть человеческой природы», говорит Ломберг, который провел много дней в поисках подходящего изображения, которое не было бы порнографическим или академическим. Он нашел изображение беременной женщины. «Казалось, что это то, что нужно, но в NASA сказали: ни в коем случае!».
«Когда я рассказываю это аудитории, она смеется», говорит Ломберг. «Это кажется настолько интимным, настолько человечным, что аж смешно».
«Вояджер-2» был запущен с мыса Канаверал 20 августа 1977 года; «Вояджер-1» — 5 сентября. Хотя на борту аппаратов не было никакой обнаженки, выбор 1977 года не был совпадением.
«Именно в этот год он мог пролететь мимо четырех гигантских планет», говорит Стоун. «Мы могли запустить первый космический аппарат к Юпитеру и Сатурну, и, если преуспели, второй отправился бы к Урану и Нептуну».
Помимо помощи космическому аппарату, положение планет также повлияло на коэффициент рождаемости в JPL. «Я рассказываю своим дочерям, что их роды совпали с парадом планет», говорит Линда Спилкер, которая начала свою карьеру с «Вояджером» и сейчас руководит миссией «Кассини» к Сатурну. «Все было подсчитано — очень много детей «Вояджера» родилось в пятилетие между Сатурном и Ураном».
В 1978 году, спустя 18 месяцев после запуска, «Вояджеры» 1 и 2 начали исследование Юпитера, раскрывая его пылающие облака в беспрецедентных подробностях. Качество изображений с бортовой телевизионной камеры было замечательным.
«Каждый раз, когда проводилось наблюдение, всегда было что-то новенькое», говорит руководитель команды визуализации Гарри Хант. Выходец из Имперского колледжа Лондона, Хант был единственным высокопоставленным британским ученым в миссии. «История менялась».
Некоторые из самых больших научных сюрпризов исходили от спутников, которые «Вояджер» показывали как нечто большее, чем просто инертные куски камня. «До «Вояджеров» единственные активные вулканы знали только на Земле», говорит Стоун. «Затем мы пролетели мимо Ио, спутника Юпитера размером с нашу Луну, и на нем было в 10 раз больше вулканической активности, чем на Земле».
«Вояджер» перевернул наш земной взгляд на Солнечную систему с ног на голову. «До «Вояджера» единственный жидкий океан был здесь, на Земле», говорит Стоун. «Потом мы увидели спутник Юпитера Европу, с потрескавшейся поверхностью, и осознали, что под его поверхностью был жидкий океан».
Оригинальный архив изображений миссии теперь ограничен пыльным шкафом в подсобке в Колледже Королевы Марии в восточном Лондоне. Когда все изображения оцифрованы, на картонные фотокарточки уже никто не смотрит. Но те самые первые снимки были удивительно качественными. В частности, снимок, сделанный по достижении «Вояджером-1» Сатурна в 1980 году.
«Это был такой шок для нас», говорит Хант, просматривая снимки скалистой луны Сатурна Мимас. «Мы назвали ее „Звездой Смерти"».
В тот же год, когда был выпущен второй фильм «Звездные войны» — «Империя наносит ответный удар», ученых поразило, насколько этот спутник похож на полноценную боевую станцию. Мощный конический кусок был выбит массивным столкновением. «Удар был сильнейшим», говорит Хант. «Еще немного, и он бы разбил луну на части».
Но этим сюрпризы Сатурна не ограничились. Обнаруживая новые кольца и идентифицируя новые спутники, аппараты «Вояджер» нашли Титан с его толстой нефтехимической атмосферой и метановым дождем. Также они отправили обратно сделанные с небольшого расстояния снимки Энцелада. Этот крошечный ледовитый мир был размером с Англию и при этом был самым отражающим телом в Солнечной системе. Оба спутника впоследствии исследовала миссия Кассини-Гюйгенс, и сегодня Энцелад считается лучшим кандидатом для жизни.
«Каждая из лун уникальна», говорит Эмили Лакдауэлла, главный редактор Planetary Society. «Вояджер» научил нас, что нам нужно отправиться к Сатурну, чтобы понять природу его спутников».
В ноябре 1980 года «Вояджер-1» покинул Сатурн, чтобы отправиться в долгое путешествие из Солнечной системы. Девятью месяцами позже «Вояджер-2» взял курс на внешние планеты. В 1986 году он достиг Урана, сделал первые снимки этого газового гиганта, его колец и еще открыл 10 новых спутников.
Когда космический аппарат достиг своего последнего планетарного пункта назначения, Нептуна, в 1989 году, луны снова привлекли внимание ученых. Самый последний объект, который увидел «Вояджер-2», был не самым последним по привлекательности.
«Пролетая мимо спутника Нептуна Тритона, мы видели извергающиеся гейзеры азота», говорит Стоун. «Время от времени мы находили вещи на Земле, происходящие по всей Солнечной системе».
Из наследия «Вояджера» выросли несколько миссий — а также миссия Кассини-Гюйгенс к Сатурну, зонды «Галилей» и «Юнона», посетившие Юпитер, и другие. К Урану или Нептуну миссий не планировали — и снимки «Вояджера-2» остались единственными и неповторимыми.
Немногие экспедиции за всю историю человечества принесли так много научных достижений, как близнецы-зонды «Вояджер». Но мы также многим обязаны их технологическому наследию.
«Это был первый управляемый компьютером космический аппарат в истории», говорит Стоун. «Он все еще летит сам, он работает сам, сам себя проверяет и может переключаться на резервные системы, тоже сам».
Мы используем технологии, оставшиеся от «Вояджера» каждый день. «Поскольку сигналы, поступающие из глубокого космоса, настолько слабы, нам пришлось разработать систему кодирования», объясняет Стоун. «Сотовые телефоны и CD-плееры опираются на одну и ту же технологию, но кодирование изначально разрабатывалось для отправки вещей в космос». Аналогичным образом, возможности обработки изображений, встроенные в смартфоны, развивались из технологий, первоначально разработанных инженерами «Вояджера».
И все же самый важный момент для «Вояджера» произошел 14 февраля 1990 года. В этот день «Вояджер-2» обратил свои камеры на Землю, чтобы снять вид всей Солнечной системы. Вид, на котором Земля была одним пикселем, «бледно-голубой точкой», и который показывает нам наше место в космосе.
«Это крошечная штучка, плавающая в космосе, — Земля со всей известной нам жизнью», говорит Лакдауэлла. «Становится страшно, когда смотришь на этот снимок «Вояджера», на этот лучик света в темном царстве. Похоже на точку лазерной указки. Одно-единственное событие может уничтожить всю известную во Вселенной жизнь. Это драгоценное изображение помогает нам понять, насколько хрупкое и маленькое наше место во Вселенной».
В 2013 году «Вояджер-1» пересек границу между пространством, в котором царило магнитное поле Солнца, и пространством меж звезд. «Солнце создает этот большой пузырь вокруг планет», говорит Стоун. «Это щит, защищающий нас от космических лучей извне — сейчас мы изучаем, как наш пузырь взаимодействует с материалом от других звезд».
«Вояджер-1» продолжает собирать информацию об этой пустоте, и в ближайшие годы «Вояджер-2» тоже выйдет за пределы Солнечной системы. Поскольку он уходит под другим углом, данные с «Вояджера-2» дадут ученым понимание формы солнечного пузыря.
Но время заканчивается. На космических аппаратах работают ядерные батареи с электричеством, вырабатываемым из тепла, выделяемого при распаде плутония. С каждым годом производится на четыре ватта меньше тепла.
«Цель состоит в том, чтобы держать их в полете как можно дольше», говорит программный менеджер «Вояджера» Сьюзи Додд. «За 40 лет один из близнецов стал хуже слышать, а другой видеть, поэтому нам нужно быть с ними осторожными».
«Мы отключаем лишние системы», говорит она. «Используем только инструменты, которые могут принимать данные, где бы аппараты ни были — мы больше не управляем камерами, потому что все равно ничего не видно, космос очень и очень темный».
Часть энергии уходит на то, чтобы поддерживать аппараты в тепле и чтобы не замерзли инструменты.
Однажды — в следующие 10 лет — «Вояджеры» 1 и 2 отключатся. «Думаю, это будет очень грустный день для NASA и для человечества — это будет как потерять дедушку или близкого родственника, который жил насыщенной и полноценной жизнью», говорит она. «Однажды мы будем ждать сигнала с «Вояджера» и не получим его».
В некотором смысле, однако, миссия «Вояджера» будет продолжаться вечно. Возможно, дольше, чем человеческая цивилизация.
«Хотелось бы верить, что однажды в будущем кто-то или что-то найдет их, проиграет золотую запись и посмотрит на, к тому времени уже древнюю, цивилизацию», говорит Додд. «Наша Земля может давно уже истлеть к тому времени, как золотую пластинку найдут».
«Вояджер» станет нашим тихим посланником в Млечном Пути», добавляет Стоун. «Они будут вращаться вокруг центра галактики миллиарды лет». Но он не думает, что спутники кто-то найдет. Потому что космос реально пуст. Но, возможно, это и не главное. С капсулами времени с Земли миссии «Вояджера» переносят мир 1977 года в далекое будущее.
«Вояджеры» сделали человечество бессмертным.