Новый шаг к изучению Сатурна и его спутников

Сколько существует на Земле человек, столько он пытается разгадать неисчерпаемые тайны Вселенной. Множество загадок хранят небеса и, безусловно, одна из самых ярких — планета Сатурн. Властелином времени называли его древние за медленный путь по небосводу, мудрым богом Кроносом. знающим тайны жизни и смерти. Что же кроется за спокойным бледным сиянием владыки седьмого неба, самой далекой из украшающих наше небо ярких планет?

Сегодня, благодаря мощным телескопам и космическим кораблям, пролетавшим в свое время вблизи этой планеты, мы можем многое рассказать о таинственном мире Сатурна. Он оказался вполне достойным пристального внимания астрономов, которые обнаружили в нем весьма интересные особенности, если не сказать странности.

Так. например, выяснилось, что Сатурн — это единственная планета, плотность которой меньше плотности воды: если "положить" Сатурн в гигантское "блюдце", наполненное простой водой, то он не пойдет ко дну, а останется плавать на поверхности! Известно также, что время от времени облачный слой планеты потрясают грандиозные атмосферные штормы, но какие процессы отвечают за их зарождение и затухание? Или другая загадка: какие источники энергии позволяют этой планете излучать в космическое пространство почти на 80% больше энергии, чем она получает от Солнца?

Не менее интригующим оказалось и "окружение" Сатурна. В первую очередь это относится, конечно, к опоясывающему планету яркому кольцу. С момента его открытия прошло уже более трехсот лет, но астрономы до сих пор не до конца уверены в том, что они знают, как оно образовалось и приняло свою нынешнюю форму, как оно взаимодействует с атмосферой планеты, какова его дальнейшая судьба, наконец. А ведь помимо кольца Сатурн имеет еще и шикарную свиту, состоящую, по меньшей мере, из 18 спутников — самую большую среди всех планет нашей системы. Есть в этой свите несомненный "фаворит" громадный Титан, своими размерами превосходящий даже планету Меркурий! Но что скрывается за его плотными беспросветными облаками: сплошной океан, твердая поверхность, что-то среднее?


Вопросов пока значительно больше, чем ответов. Видимо, в этом и состоит особенность познания. Только стоит разрешиться одной загадке, как на ее месте тут же появляются новые, словно головы мифической Гидры. Беда в том. что Сатурн слишком далек от Земли, и это значительно ограничивает возможности его изучения. Вот если бы можно было послать туда космического разведчика, который на месте попытался бы разгадать хотя бы часть загадок Сатурна, его больших и маленьких лун.

И такой аппарат был создан! Назвали его "Кассини" — в честь итальянского ученого Жана Доменико Кассини, открывателя четырех спутников Сатурна и странной шел и, разделяющей сплошное, как поначалу всем показалось, кольцо вокруг планеты. В разработке и строительстве космического путешественника главную роль взяло на себя Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США при поддержке Европейского и Итальянского космических агентств.

Поскольку создатели "Кассини" хотели получить самую разнообразную информацию о Сатурне и его спутниках, они постарались сделать аппарат максимально универсальным и эффективным. В итоге получилась самая сложная, самая крупная и самая дорогая межпланетная станция, когда-либо запускавшаяся в космос — на нее потрачено почти 3.5 миллиарда долларов! Поражают и размеры аппарата: он достигает 7 метров в высоту и 4 метров в диаметре — чтобы обхватить его, за руки должны взяться семеро взрослых людей.

На борту станции установлено множество научных приборов, способных разузнать всю подноготную Сатурна, система двигателей различной мощности для ориентации аппарата и проведения маневров, 4-метровая "тарелка" параболической антенны для связи с Землей, а также много других необходимых для экспедиции такого класса вещей?! Чтобы дать представление о количестве и сложности установленного оборудования, скажем, что одной только электропроводки потребовалось протянуть в обшей сложности более 14 километров! Зато привычных солнечных батарей станция, наоборот, не имеет. Сатурн настолько далек от Солнца, что для питания приборов "Кассини" понадобились бы батареи обшей площадью более 500 квадратных метров. Поэтому решили обойтись без них: электрическую энергию корабль будет получать из атомной — за счет распада радиоактивного плутония.


Помимо собственного оборудования "Кассини" принял к себе на борт вполне самостоятельного "пассажира". Это — созданный европейскими специалистами исследовательский зонд "Гюйгенс", названный в честь голландского ученого Христиана Гюйгенса^открывшего кольца Сатурна и крупнейший его спутник Титан. Кстати. Гюйгенс известен еще и тем, что он изобрел маятниковые часы — уж не навеяно ли это открытие властелином времени Кроносом, чей лик великий ученый наблюдал по ночам в свой телескоп?; Что же касается зонда, то в нужный момент он отделится от "Кассини" и попытается произвести мягкую посадку на Титан — самое отдаленное небесное тело, на которое когда-либо пытались высадиться земные аппараты.

Вместе с "Гюйгенсом" стартовый вес "Кассини" составляет около 6 тонн, из которых более половины приходится на топливо: образно говоря, он "жидкий" на 55 процентов. И хотя с работающими двигателями аппарат проведет не более одной сотой времени всего путешествия до Сатурна, топливо ему будет необходимо, когда он достигнет своей цели. До нее, конечно, еще далеко, но самый ответственный этап полета — старт уже пройден "на отлично" 15 октября в 4 часа 43 минуты по местному времени с космодрома на мысе Канаверал во Флориде в небо поднялась самая мощная на сегодня модификация американской ракеты-носителя "Титан-4" — только ей по силам было вывести в космос столь тяжелый груз, как "Кассини". Уже на околоземной орбите сработал разгонный блок, и станция, преодолев земное притяжение, направилась к... Венере.

Нет, это не ошибка, хотя и звучит так. будто бы кто-то решил ехать из Москвы в Санкт-Петербург через Владивосток. На Земле это абсурд, но не в космосе. Там часто бывает так, что для экономии топлива более оптимальным представляется использование так называемых гравитационных маневров, когда корабль, пролетая вблизи планеты, приобретает от нее дополнительную скорость, что называется, даром. Впрочем, даром ничего не бывает — платить приходится временем полета, которое растягивается до 7 лет, за которые аппарат преодолеет в общей сложности более 3 миллиардов километров.


На пути к Сатурну "Кассини" предстоит провести сразу несколько гравитационных маневров, он сыграет настоящую партию в "космический бильярд" — вначале дважды встретившись с Венерой (в апреле 1998 года и в июне 1999 года) и затем один раз с Землей. "Кассини" пронесется мимо (надеемся, что мимо!) своей родины в августе 1999 года, при этом его скорость будет превышать 19 километров в секунду. Сближение действительно будет стремительным — на такой скорости расстояние, например, от Москвы до Новороссийска преодолевается всего за одну минуту.

Получив дополнительное ускорение в гравитационном поле нашей планеты "Кассини" начнет свое движение в направлении Юпитера, возле которого в декабре 2000 года аппарат ждет последний в полете к Сатурну гравитационный маневр. Жаль, что на этом отрезке пути не предусмотрено встреч с кем-либо из многочисленных обитателей пояса астероидов. А то мы могли бы предложить неплохого кандидата для исследований — астероид Звездочет, например.

После встречи с Юпитером у "Кассини" будет уже достаточно сил для достижения цели своего перелета. Но пройдет еще более трех лет, прежде чем он начнет постепенно пробуждаться от "сна", в котором проходил почти весь полет.

Впереди его ждет очень ответственный маневр торможения, в результате которого в июле; 2004 года земной аппарат впервые в истории выйдет на орбиту вокруг Сатурна и станет его искусственным спутником, по крайней мере, на ближайшие 4 года. За это время ему предстоит совершить несколько десятков оборотов вокруг планеты, покрыв в общей сложности свыше полутора миллиарда километров.

Интересное событие должно произойти за три недели до момента торможения. Корабль пройдет всего в 50 тысячах километров от самого внешнего спутника Сатурна — Фебы. Ученые считают эту возможность уникальной удачей, которую предоставляет им сама природа. Ведь Феба — весьма необычный спутник. Его орбита сильно вытянута, а вращение по ней происходит в противоположную сторону по отношению к другим "сатурнианцам". Видимо, здесь мы имеем дело с захваченным гравитационным полем планеты-гиганта астероидом или ядром кометы. Так это или нет — должен ответить "Кассини".


Другое важное событие 2004 года — отделение от аппарата зонда "Гюйгенс" и его подлет к Титану. По расчетам это должно произойти в ноябре. Зонд пробьет плотные облака спутника Сатурна, раскроет парашют и, сбросив защитный кожух, совершит мягкую посадку на его поверхность. Во время спуска "Гюйгенс" будет исследовать параметры атмосферы Титана, передавая информацию на "Кассини", который переквалифицируется на роль ретранслятора на все время работы зонда.

Что встретит в чужом и необычном мире маленький посланец Земли? Долго ли удастся ему прожить в условиях, где даже привычные газы становятся жидкостями? Сейчас мы не знаем этого. Возможно, посадка произойдет на твердую, хоть и не похожую на земную почву, а возможно, зонд ждут целые озера или даже океаны, состоящие из жидкого метана. Кстати, существует версия, по которой Титан может иметь лишь один вид поверхности — либо жидкий, либо твердый. Во всяком случае, даже если "Гюйгенс" угодит в углеводородное озеро, его конструкция позволит ему остаться на плаву и сделать панорамные фотографии местных ландшафтов.

После окончания миссии зонда основной аппарат еще не раз возвратится к Титану для того, чтобы при помощи радиолокации попытаться построить карту его поверхности. Точно такой же способ применялся ранее при картографировании Венеры нашими "Венерами" и американским "Магелланом". Кроме этого, притяжение Титана будет использоваться и для "малых" гравитационных маневров, которые позволят "Кассини" менять наклон плоскости своей орбиты к экватору Сатурна в широком диапазоне. Это позволит аппарату увидеть планету и ее кольца в самых разных ракурсах.

Конечно же. помимо Титана запланировано изучение и других спутников Сатурна. Их для этой цели выбрано пять: Мимас, Энцелад, Диона, Рея и Япет. Программой предусмотрена и легальная съемка поверхности, и определение их химического состава, и другие исследования. Особенно интересует ученых "двуликий" Япет Материалы. слагающие его поверхность, различаются настолько, что с одной стороны Япет блестит в 10 раз ярче, чем с противоположном. Почему так? Это тоже должен выяснить "Кассини".

Предельно подробно аппарат будет изучать и кольца Сатурна. Сегодня мы знаем, что кольцами обладают все планеты-гиганты. Но чтоб такими! "Кассини" сможет получить их фотографии с куда большим разрешением, нежели это сделали в свое время "Вояджеры". Помимо структуры колец ученых интересует распределение в них химических элементов и механизмы взаимодействия с гравитационным и электромагнитным полем Сатурна. Аппарат займется также изучением так называемых спутников-"пастухов", благодаря которым кольца поддерживают свою устойчивость, а также постарается разобраться с многочисленными "кандидатами в спутники", открытыми в районе колец два года назад.

Безусловно, не будет оставлен без внимания и сам владыка-Сатурн. Какова структура его магнитного поля? Что скрывается под его облаками? Из-за чего Сатурн отдает в пространство больше энергии, нежели получает? Как зарождаются и гибнут мощные штормы, наблюдаемые в его атмосфере? Все это и, если повезет, еще многое другое должен узнать посланец Земли.

Незаметно пролетят 4 напряженных года, отведенные на выполнение миссии. Однако расчеты ученых показывают, что приборы "Кассини" и его энергетическое сердце смогут работать еще не один десяток лет. Следовательно, уникальные исследования можно будет продолжить. И возможные сценарии уже разрабатываются, правда степень их выполнения будет зависеть от количества оставшегося к тому времени бортового топлива.

Если его будет достаточно, то "Кассини" можно, например, перевести на орбиту Титана для более детального исследования этого спутника. А может быть, имеет смысл поменять траекторию полета так, чтобы доступными стали еще не исследованные спутники, либо попробовать выйти на полярную орбиту для продолжения изучения атмосферы и колец Сатурна.

Существует также идея пролета внутри кольца, через знаменитое деление Кассини. Но, пожалуй, это все-таки равносильно тому, чтобы послать аппарат на верную гибель. Есть данные, что деления в кольцах — не пустое место, а только лишь более разреженный их материал. Вот эти-то частицы и могут погубить аппарат.

Среди прочих предложен и совершенно экзотический сценарий: провести серию гравитационных маневров среди спутников Сатурна и, развив достаточную скорость, покинуть систему окольцованного гиганта и устремиться к поясу астероидов. Правда, путь этот слишком уж сложный и может занять не один десяток лет.

Впрочем, обо всем этом говорить сейчас пока рано. "Кассини" и "Гюйгенс" еще только начали свое путешествие. Но впереди уже слышен зов далекого Сатурна. Впереди уходящая в бесконечность дорога. Мы пройдем по ней вместе с вами и узнаем, быть может, самые удивительные тайны. Это будет. А пока просто пожелаем ушедшему к звездам кораблю счастливого пути!