Властелином Времени – Сатурном назвали древние римляне эту сияющую бледным светом планету за величественный и неторопливый путь по небосводу. Именем всесильного бога Кроноса, ведающего тайнами жизни и смерти, величали ее греки. В честь этого бога, хранителя времени, возводились храмы, слагались гимны и легенды. Но пришло время, и ученые с помощью телескопа приблизили к себе самую далекую из видимых невооруженным глазом планет. Оказалось, что небесный владыка не похож ни на одну из известных им планет. Наблюдатели увидели совершенно неведомое тело – то ли вытянутое, то ли имеющее какие-то странные образования по бокам.
Главное открытие, связанное с Cатурном, произошло в середине XVII века, когда Гюйгенс открыл знаменитые кольца и его крупнейший спутник – Титан. С тех пор существенно усовершенствовались, стали зорче телескопы, были открыты новые спутники Cатурна (сейчас их уже известно более 30, и открытия продолжаются), а также отдельные детали колец. Сегодня любой желающий может увидеть изменяющийся облик окольцованной планеты, не только взяв в руки научный журнал, но и вооружившись ночью хорошим полевым биноклем, и тем не менее прибавить что-либо более существенное к знаниям о семье Сатурна земные телескопы не позволяют – слишком уж далеко лежат исследуемые объекты. Коренным образом ситуация смогла измениться лишь 47 лет назад, когда первый искусственный спутник закружил вокруг Земли, возвестив миру о начале космической эры.
Космические пилигримы
Первым посланцем Земли, отправившимся в путешествие к Сатурну, стала американская межпланетная станция «Пионер-11». Запущенная в апреле 1973 года, она через шесть с половиной лет пронеслась вблизи Властелина Колец и передала первую серию его портретов с близкого расстояния. А в начале 1980-х годов начатую работу с еще большим успехом продолжили два «Вояджера».
Знаменитые кольца Сатурна оказались состоящими из тысячи тонких колечек, причем некоторые из них необъяснимым образом переплетались. Спутники, видимые в телескоп только как небольшие звездочки, предстали в образе самостоятельных и огромных миров, покрытых ледяным панцирем и имеющих весьма сложный рельеф. Но самый невероятный сюрприз преподнес исследователям Титан. Оказалось, что этот спутник, превосходящий размером Меркурий, обладает собственной атмосферой, причем столь плотной, что ни с одного из пролетавших мимо космических аппаратов так и не удалось разглядеть его поверхность. Было понятно, что здесь необходимы более детальные исследования и без специальной миссии не обойтись. Первоначально предполагалось запустить сразу два аппарата-исследователя дальнего космоса: первый направить к комете Копфа, с заданием внедрить в ее ядро специальный зонд (пенетратор), а второй забросить в направлении Сатурна. Однако жизнеспособным оказался лишь второй проект, причем его материальное воплощение по сравнению с первоначальным планом существенно видоизменилось. В разработке приняло участие множество организаций, среди которых Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), Европейское космическое агентство (ESA) и Итальянское космическое агентство. Аппарат, отправляющийся в дальний путь, решено было назвать «Кассини». Ему предстояло исследовать систему Сатурна и саму планету. Кроме того, на борту закрепили небольшой европейский зонд, который должен был впервые в истории осуществить мягкую посадку на Титан. Зонд получил имя «Гюйгенс». Так необычно спустя века вновь встретились имена знаменитых ученых прошлого.
Непосредственные контактеры
«Кассини» является самым крупным, дорогим и сложным из американских автоматических межпланетных аппаратов. Его стартовый вес почти 6 тонн, высота больше 10 метров, а чтобы обхватить «Кассини» по диаметру, нужно взяться за руки семерым взрослым мужчинам. На его борту установлено 12 научных приборов и имеется выдвигающаяся 11-метровая штанга для магнитометра. Связь с Землей обеспечивает 4-метровая остронаправленная итальянская антенна. Если всю имеющуюся на борту электрическую проводку растянуть в одну линию, то ее длина составит более 14 километров. У аппарата нет привычных солнечных батарей. На орбите Сатурна из-за удаленности от Солнца они малоэффективны, поэтому энергией «Кассини» обеспечивают 3 радиоизотопных термоэлектрических генератора, содержащих в общей сложности почти 33 килограмма радиоактивного плутония. Более половины стартового веса «Кассини» занимало топливо. И хотя только 1% времени путешествия до Сатурна аппарат провел с работающими двигателями, так много топлива ему необходимо для торможения, выхода на сатурнианскую орбиту и последующих маневров.
Не менее интересен и зонд «Гюйгенс», предназначенный для посадки на Титан. На его борту 6 приборов для детального изучения поверхности, скрытой за таинственными оранжевыми облаками. Имеется и специальная десантная камера для съемки пейзажа, расстилающегося вокруг места посадки. В пути зонд, масса которого составляет 350 килограммов, был спрятан под огромным, почти 3-метровым, кожухом и выглядел на фоне затянутого в золотое одеяло теплозащиты «Кассини» как «летающая тарелка», пристыковавшаяся к земному межпланетному космическому аппарату.
Крупнейший из спутников
Диаметр Титана – 5 150 км. Площадь поверхности, как у вместе взятых материков Евразии и Африки. Период обращения Титана вокруг Сатурна в точности равен обороту вокруг собственной оси – почти 16 суток. Это значит, что он всегда смотрит на окольцованную планету лишь одним своим полушарием, как и Луна на Землю. Атмосфера в основном азотно-метановая, причем азота более 80%. Давление у поверхности – 1,5 земной атмосферы, а температура опускается ниже –200°С. Кроме того, толщина атмосферы очень велика – почти в 10 раз больше земной, в ней много облаков и дуют достаточно крепкие ветры со скоростью более 100 км/ч. Штанга магнитометра Платформа с фотосъемочной аппаратурой Антенны для изучения спектра радиоизлучения и плазменных волн Реактивные двигатели для коррекции траектории полета и выхода на орбиту (суммарная «тяга» – 990 ньютон) Основная остронаправленная антенна
Данное комбинированное изображение, уже переданное «Кассини» на Землю, получено в инфракрасных (зеленые и красные детали рельефа поверхности) и ультрафиолетовых лучах (голубая дымка атмосферы).
Траектория полета
Старт «Кассини» состоялся 15 октября 1997 года. Чтобы вывести в космос столь огромный груз, была использована мощная американская ракета-носитель «Титан-4Б». Между аппаратом и ракетой был установлен дополнительный разгонный блок «Кентавр», который и придал межпланетному путешественнику необходимую стартовую скорость и первоначальное направление полета. Кстати, оно было вовсе не в сторону желанного Сатурна, а смотрело во внутренние просторы Солнечной системы, точнее, в сторону Венеры. По земным понятиям это можно было бы сравнить с путешествием из Москвы в Петербург через Владивосток. Но в космосе это вовсе не абсурд. Там не бывает прямых дорог. Любая космическая трасса – часть эллипса. И часто случается так, что для экономии топлива лучше всего использовать так называемые гравитационные маневры, получая дополнительную скорость за счет пролета вблизи планет. Сегодня такая эквилибристика в космосе применяется повсеместно. При правильном расчете аппарат, проходя вблизи одной из выбранных для маневра планет, может не только изменить направление своего полета, но и приобрести дополнительную скорость за счет гравитационного притяжения и собственного движения планеты. И все это происходит, что называется, «даром», то есть без расхода драгоценного топлива. И такой космический волейбол может происходить неоднократно. Не стал исключением и «Кассини». В случае если бы ученые решили отправить аппарат сразу к Сатурну, им пришлось бы загрузить на борт еще целых 68 тонн топлива – никакая из современных ракет не справилась бы с такой ношей. Но за подобную эквилибристику приходится платить временем полета и точной датой старта, соответствующей удачному расположению ускоряющих планет и, конечно, запасаться терпением на дополнительные годы полета.
Фактически весь путь до цели своего путешествия – таинственного Сатурна, «Кассини» провел в своеобразном анабиозе. Все его ненужные во время перелета системы спали. Лишь изредка группа управления связывалась с бортом аппарата и ждущим своей очереди зондом, чтобы проверить их самочувствие или провести научные исследования. Однако с января 2004 года операторы принялись постепенно выводить аппарат из спячки. Начали активироваться система за системой, включаться все больше научных приборов и всевозможных датчиков. «Кассини» начал ощущать приближающийся Сатурн. На регулярно поступающих снимках хорошо было видно, как растет изображение величественного Властелина Колец. «Кассини» подходил в направлении, лежащем ниже плоскости колец, и Сатурн представал взору камер немного похожим на вечернюю Луну – в фазе первой четверти, – и темная тень от планеты лежала на кольцах. В таком ракурсе Сатурн никогда не виден с Земли.
