Длительность полёта

47 лет, 2 месяца, 17 дней

Технические характеристики Масса Логотип миссии [ (archived)
Сайт проекта ]

Конструкция

• источник энергии -
• отсек с электроникой.
• связь с Землёй - через параболическую антенну диаметром 2,75 метра

Аппарат нёс следующие научные приборы:

• анализатор плазмы ,
• детектор заряженных частиц ,
• комплект счетчиков Гейгера ,
• детектор космического излучения ,
• радиационный детектор, ультрафиолетовый фотометр ,
• изображающий фотополяриметр,
• инфракрасный радиометр ,
• комплект для наблюдения метеорного вещества и комплект детекторов метеорных частиц.

Масса аппарата составляла 260 кг, в том числе 30 кг научных приборов; высота - 2,9 м, максимальный поперечный размер (диаметр отражателя остронаправленной антенны) - 2,75 м. Изображения, переданные аппаратом, имели небольшое разрешение, поскольку сняты они были не камерой, а фотополяриметром, который имел очень узкое поле зрения (0,03 градуса). Развёртка по одной координате происходила за счёт вращения космического аппарата, а по другой - за счёт движения его по орбите.

«Межзвездное письмо» Пионера-10

На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава. Размеры пластинки 220х152 миллиметров. Автором рисунка является Карл Саган .

На пластине изображены:

• молекула нейтрального водорода;
• две человеческие фигуры, мужчины и женщины, на фоне контура аппарата;
• относительное положение Солнца относительно центра Галактики и четырнадцати пульсаров ;
• схематическое изображение Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет.

Рисунок молекулы водорода показан состоящим из двух атомов с разным спином. Расстояние между центрами пропорционально длине волны излучения нейтрального водорода (21 сантиметр). Это число является масштабной линейкой для нахождения других линейных величин на пластинке. Рост людей на пластинке можно найти, умножив число 8 (в двоичном коде выгравировано рядом с фигурой женщины в квадратных скобках) на 21. Размеры аппарата на втором плане даны в том же масштабе.

Пятнадцать расходящихся из единой точки линий позволяет вычислить звезду, от которой прилетел аппарат и время старта. Рядом с четырнадцатью линиями нанесен двоичный код, который указывает период пульсаров, находящихся в окрестностях Солнечной системы. Поскольку со временем период пульсаров увеличивается по известному закону, можно вычислить время запуска аппарата.

На схеме Солнечной системы рядом с планетами в двоичном виде указаны относительные расстояния от планеты до Солнца.

Критика послания

Многие символы на картинке могут оказаться непонятными иному разуму . В частности, такими символами могут стать квадратные скобки, обрамляющие двоичные числа, знак стрелы на траектории отлета Пионера и приветственно поднятая рука мужчины.

Дальнейшая судьба аппарата

В 1976 году аппарат пересёк орбиту Сатурна , а в 1979 году - орбиту Урана . 25 апреля 1983 года станция миновала орбиту Плутона , который был в то время ближе Нептуна к Солнцу. 13 июня 1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна. Официально миссия Пионера-10 закончилась 31 марта 1997 года , когда он достиг расстояния 67 а.е. от Солнца, хотя аппарат продолжал передавать данные. 17 февраля 1998 года, на расстоянии 69,419 а.е. Пионер-10 перестал быть самым удалённым от Земли рукотворным объектом, так как его обогнал космический аппарат Вояджер-1 . В 2002 году были получены последние данные телеметрии , с тех пор уловить полезные сигналы Пионера-10 не удалось. К 2009 году аппарат удалился на 100 а.е. от Солнца .

Вылетев довольно далеко за пределы орбиты Нептуна, аппарат начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую очень слабое торможение. Данное явление было названо эффектом «Пионера» . Высказывалось много предположений, вплоть до неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Некоторые говорили просто о систематической ошибке измерения . Причиной же постоянного ускорения оказалась асимметричность теплового излучения самого Пионера-10 .

Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года , когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. Сообщалось, что аппарат направляется в сторону Альдебарана . Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет .

См. также

Напишите отзыв о статье "Пионер-10"

Ссылки

• - Онлайновая книга о Пионере-10 и Пионере-11 с фотографиями и диаграммами.
• - статья в CNN, 19 декабря, 2002

Примечания

С пролётной траектории С орбиты Спускаемые зонды Будущие миссии Отменённые миссии См. также

Космос-471 | OPS 1737 , OPS 7719 | INTELSAT IV F4 | Космос-472 | HEOS 2 | Космос-473 | Луна-20 | Космос-474 | OPS 1844 | Космос-475 | DSP F3 | Космос-476 | Пионер-10 | Космос-477 | TD-1A | Космос-478 | OPS 1678 | Космос-479 | DMSP 5528 | Космос-480 | Космос-481 | Венера-8 | Метеор-1-11 | Космос-482 | Космос-483 | Молния-1-20 | Космос-484 | Интеркосмос-6 | Космос-485 | Прогноз-1 | Космос-486 | Аполлон-16 | OPS 5640 | Космос-487 | ДС-П1-Ю № 51 | Космос-488 | Космос-489 | Космос-490 | Молния-2-2 | OPS 6574 | Космос-491 | OPS 6371 | Космос-492 | INTELSAT IV F5 | Космос-493 | Космос-494 | Космос-495 | Космос-496 | Прогноз-2 | Интеркосмос-7 | Космос-497 | Метеор-1-12 | Космос-498 | Космос-499 | OPS 7293 , OPS 7803 | Космос-500 | Космос-501 | Космос-502 | Космос-503 | Космос-504 , Космос-505 , Космос-506 , Космос-507 , Космос-508 , Космос-509 , Космос-510 , Космос-511 | ERTS 1 | Космос-512 | ДОС-2 № 122 | Космос-513 | Эксплорер-46 | Космос-514 | Космос-515 | Denpa | OAO-3 Copernicus | Космос-516 | Космос-517 | OPS 8888 | Зенит-4М | Triad OI-1X | Космос-518 | Космос-519 | Космос-520 | IMP 7 | Космос-521 | Молния-2-3 | Radcat , P72-1 | Космос-522 | Космос-523 | OPS 8314 , OPS 8314/2 | Космос-524 | Молния-1-21 | NOAA 2 , AMSAT-OSCAR-6 | Стрела-2 | Космос-525 | Космос-526 | Метеор-1-13 | Космос-527 | Космос-528 , Космос-529 , Космос-530 , Космос-531 , Космос-532 , Космос-533 , Космос-534 , Космос-535 | | Билибин был человек лет тридцати пяти, холостой, одного общества с князем Андреем. Они были знакомы еще в Петербурге, но еще ближе познакомились в последний приезд князя Андрея в Вену вместе с Кутузовым. Как князь Андрей был молодой человек, обещающий пойти далеко на военном поприще, так, и еще более, обещал Билибин на дипломатическом. Он был еще молодой человек, но уже немолодой дипломат, так как он начал служить с шестнадцати лет, был в Париже, в Копенгагене и теперь в Вене занимал довольно значительное место. И канцлер и наш посланник в Вене знали его и дорожили им. Он был не из того большого количества дипломатов, которые обязаны иметь только отрицательные достоинства, не делать известных вещей и говорить по французски для того, чтобы быть очень хорошими дипломатами; он был один из тех дипломатов, которые любят и умеют работать, и, несмотря на свою лень, он иногда проводил ночи за письменным столом. Он работал одинаково хорошо, в чем бы ни состояла сущность работы. Его интересовал не вопрос «зачем?», а вопрос «как?». В чем состояло дипломатическое дело, ему было всё равно; но составить искусно, метко и изящно циркуляр, меморандум или донесение – в этом он находил большое удовольствие. Заслуги Билибина ценились, кроме письменных работ, еще и по его искусству обращаться и говорить в высших сферах. Билибин любил разговор так же, как он любил работу, только тогда, когда разговор мог быть изящно остроумен. В обществе он постоянно выжидал случая сказать что нибудь замечательное и вступал в разговор не иначе, как при этих условиях. Разговор Билибина постоянно пересыпался оригинально остроумными, законченными фразами, имеющими общий интерес. Эти фразы изготовлялись во внутренней лаборатории Билибина, как будто нарочно, портативного свойства, для того, чтобы ничтожные светские люди удобно могли запоминать их и переносить из гостиных в гостиные. И действительно, les mots de Bilibine se colportaient dans les salons de Vienne, [Отзывы Билибина расходились по венским гостиным] и часто имели влияние на так называемые важные дела. Худое, истощенное, желтоватое лицо его было всё покрыто крупными морщинами, которые всегда казались так чистоплотно и старательно промыты, как кончики пальцев после бани. Движения этих морщин составляли главную игру его физиономии. То у него морщился лоб широкими складками, брови поднимались кверху, то брови спускались книзу, и у щек образовывались крупные морщины. Глубоко поставленные, небольшие глаза всегда смотрели прямо и весело. – Ну, теперь расскажите нам ваши подвиги, – сказал он. Болконский самым скромным образом, ни разу не упоминая о себе, рассказал дело и прием военного министра. – Ils m"ont recu avec ma nouvelle, comme un chien dans un jeu de quilles, [Они приняли меня с этою вестью, как принимают собаку, когда она мешает игре в кегли,] – заключил он. Билибин усмехнулся и распустил складки кожи. – Cependant, mon cher, – сказал он, рассматривая издалека свой ноготь и подбирая кожу над левым глазом, – malgre la haute estime que je professe pour le православное российское воинство, j"avoue que votre victoire n"est pas des plus victorieuses. [Однако, мой милый, при всем моем уважении к православному российскому воинству, я полагаю, что победа ваша не из самых блестящих.] Он продолжал всё так же на французском языке, произнося по русски только те слова, которые он презрительно хотел подчеркнуть. – Как же? Вы со всею массой своею обрушились на несчастного Мортье при одной дивизии, и этот Мортье уходит у вас между рук? Где же победа? – Однако, серьезно говоря, – отвечал князь Андрей, – всё таки мы можем сказать без хвастовства, что это немного получше Ульма… – Отчего вы не взяли нам одного, хоть одного маршала? – Оттого, что не всё делается, как предполагается, и не так регулярно, как на параде. Мы полагали, как я вам говорил, зайти в тыл к семи часам утра, а не пришли и к пяти вечера. – Отчего же вы не пришли к семи часам утра? Вам надо было притти в семь часов утра, – улыбаясь сказал Билибин, – надо было притти в семь часов утра. – Отчего вы не внушили Бонапарту дипломатическим путем, что ему лучше оставить Геную? – тем же тоном сказал князь Андрей. – Я знаю, – перебил Билибин, – вы думаете, что очень легко брать маршалов, сидя на диване перед камином. Это правда, а всё таки, зачем вы его не взяли? И не удивляйтесь, что не только военный министр, но и августейший император и король Франц не будут очень осчастливлены вашей победой; да и я, несчастный секретарь русского посольства, не чувствую никакой потребности в знак радости дать моему Францу талер и отпустить его с своей Liebchen [милой] на Пратер… Правда, здесь нет Пратера. Он посмотрел прямо на князя Андрея и вдруг спустил собранную кожу со лба. – Теперь мой черед спросить вас «отчего», мой милый, – сказал Болконский. – Я вам признаюсь, что не понимаю, может быть, тут есть дипломатические тонкости выше моего слабого ума, но я не понимаю: Мак теряет целую армию, эрцгерцог Фердинанд и эрцгерцог Карл не дают никаких признаков жизни и делают ошибки за ошибками, наконец, один Кутузов одерживает действительную победу, уничтожает charme [очарование] французов, и военный министр не интересуется даже знать подробности. – Именно от этого, мой милый. Voyez vous, mon cher: [Видите ли, мой милый:] ура! за царя, за Русь, за веру! Tout ca est bel et bon, [все это прекрасно и хорошо,] но что нам, я говорю – австрийскому двору, за дело до ваших побед? Привезите вы нам свое хорошенькое известие о победе эрцгерцога Карла или Фердинанда – un archiduc vaut l"autre, [один эрцгерцог стоит другого,] как вам известно – хоть над ротой пожарной команды Бонапарте, это другое дело, мы прогремим в пушки. А то это, как нарочно, может только дразнить нас. Эрцгерцог Карл ничего не делает, эрцгерцог Фердинанд покрывается позором. Вену вы бросаете, не защищаете больше, comme si vous nous disiez: [как если бы вы нам сказали:] с нами Бог, а Бог с вами, с вашей столицей. Один генерал, которого мы все любили, Шмит: вы его подводите под пулю и поздравляете нас с победой!… Согласитесь, что раздразнительнее того известия, которое вы привозите, нельзя придумать. C"est comme un fait expres, comme un fait expres. [Это как нарочно, как нарочно.] Кроме того, ну, одержи вы точно блестящую победу, одержи победу даже эрцгерцог Карл, что ж бы это переменило в общем ходе дел? Теперь уж поздно, когда Вена занята французскими войсками. – Как занята? Вена занята? – Не только занята, но Бонапарте в Шенбрунне, а граф, наш милый граф Врбна отправляется к нему за приказаниями. Болконский после усталости и впечатлений путешествия, приема и в особенности после обеда чувствовал, что он не понимает всего значения слов, которые он слышал. – Нынче утром был здесь граф Лихтенфельс, – продолжал Билибин, – и показывал мне письмо, в котором подробно описан парад французов в Вене. Le prince Murat et tout le tremblement… [Принц Мюрат и все такое…] Вы видите, что ваша победа не очень то радостна, и что вы не можете быть приняты как спаситель… – Право, для меня всё равно, совершенно всё равно! – сказал князь Андрей, начиная понимать,что известие его о сражении под Кремсом действительно имело мало важности ввиду таких событий, как занятие столицы Австрии. – Как же Вена взята? А мост и знаменитый tete de pont, [мостовое укрепление,] и князь Ауэрсперг? У нас были слухи, что князь Ауэрсперг защищает Вену, – сказал он. – Князь Ауэрсперг стоит на этой, на нашей, стороне и защищает нас; я думаю, очень плохо защищает, но всё таки защищает. А Вена на той стороне. Нет, мост еще не взят и, надеюсь, не будет взят, потому что он минирован, и его велено взорвать. В противном случае мы были бы давно в горах Богемии, и вы с вашею армией провели бы дурную четверть часа между двух огней. – Но это всё таки не значит, чтобы кампания была кончена, – сказал князь Андрей. – А я думаю, что кончена. И так думают большие колпаки здесь, но не смеют сказать этого. Будет то, что я говорил в начале кампании, что не ваша echauffouree de Durenstein, [дюренштейнская стычка,] вообще не порох решит дело, а те, кто его выдумали, – сказал Билибин, повторяя одно из своих mots [словечек], распуская кожу на лбу и приостанавливаясь. – Вопрос только в том, что скажет берлинское свидание императора Александра с прусским королем. Ежели Пруссия вступит в союз, on forcera la main a l"Autriche, [принудят Австрию,] и будет война. Ежели же нет, то дело только в том, чтоб условиться, где составлять первоначальные статьи нового Саmро Formio. [Кампо Формио.] – Но что за необычайная гениальность! – вдруг вскрикнул князь Андрей, сжимая свою маленькую руку и ударяя ею по столу. – И что за счастие этому человеку!

«Пионер 10» - это уникальный космический аппарат разработки НАСА, который обходится без управления человеком. Его масса составляла 260 килограмм, а высота 2,9 - метра. Предназначался он для детального изучения .

"Пионер-10"

Этот аппарат свое название «Пионер» оправдывает на все сто процентов, ведь это первый космический аппарат, который пролетел возле Юпитера настолько близко, что удалось сфотографировать планету. Немного позже он перестал быть единственным, так как появился практически его близнец - «Пионер-11» , который был создан для .

Впервые «Пионер-10» вышел в космос на носителе «Атлас-Центавр» 2-го марта в 1972 году. А уже в 1973 году аппарат в первый раз пересек астероидный пояс. Исследовал парочку астероидов и выявил пылевой пояс около Юпитера. Благодаря тому, что «Пионер-10» пролетел на расстоянии всего лишь 132 тысячи километров от облаков планеты, удалось узнать множество новых фактов о Юпитере. Была установлена точная масса планеты, измерено ее магнитное поле, проведен анализ состава атмосферы, а также было обнаружено, что количество получаемой энергии от Солнца в 2,5 раза уступает общему тепловому потоку Юпитера. «Пионер-10» был полезен не только в исследовании Юпитера, но и его спутников. Для четырех самых крупных «попутчиков» была установлена плотность.

«Межзвездное письмо» «Пионера-10»

На корпусе «Пионера-10» (а позже и «Пионера-11») была установлена пластинка, анодированная золотом алюминия, размером 220 на 152 миллиметра с символистическими данными о человеке, планете Земля и о ее расположении. Автором рисунка женщины и мужчины выступила первая жена Карла Сагана - Линда Саган.

На пластинке были изображены: человеческие фигуры в виде мужчины и женщины, два базовых состояния атома водорода, Солнце и его положение относительно центра Галактики и расстояние до ближайших четырнадцати пульсаров, схематически изображена Солнечная система.

Судьба аппарата

В дальнейшем маршрут «Пионера-10» был довольно насыщенным: в 1976 году пересек , в 1979 году была пересечена орбита Урана, в 1983 году 25-го апреля аппарат прошел орбиту Плутона, который был ближе к Солнцу, чем Нептун. В 1983 году 13-го июня станция пересекла орбиту самой отдаленной в Солнечной системе планеты - Нептуна.

Официальной датой прекращения миссии «Пионера-10» стало 31-е марта 1997 года. На то время он находился от Солнца на расстоянии 67 а.е., но при этом продолжал передавать данные. Последняя информация от аппарата была получена в 2002 году, и с тех пор стоящие сигналы с «Пионера-10» уловить не удавалось. На 2009 год расстояние от Солнца увеличилось до 100 а.е.

17-го февраля 1998 года «Пионер-10» прекратил быть самым отдаленным от планеты Земля космическим аппаратом, его «обошел» «Вояджер-1».

Отдалившись очень далеко от орбиты Нептуна, станция «Пионер-10» стала крайне медленно притормаживать под влиянием силы неизвестного происхождения. Впоследствии это явление было наречено «эффектом Пионера». После многих предположений и доводов было установлено, что причиной ускорения стало ассиметричное тепловое излучение «Пионера-10».

В последний раз был получен тихий сигнал от «Пионера-10» 23-го января 2003 года. На то время он находился в 80 а.е. (12 миллиардах километров) от Земли. Имеется информация, что он устремлен в сторону Альдебарана. Есть мнение, что он достигнет этой звезды через пару миллионов лет, если же, конечно, с ним ничего не произойдет.

С момента первых практических полетов ракет в космос, за пределы Земли было доставлено свыше 3 тысяч объектов различного назначения, и лишь 5 аппаратов направляются далеко за пределы Солнечной системы. Речь идет о легендарных зондах, совершивших в свое время, уникальные открытия в области астрономии. Аппараты: Вояджер 1 и 2, Пионер 10 и 11, Новые Горизонты. Им удалось во всех деталях показать нам миры с расстояния вытянутой руки, которые раньше представлялись нам мерцающими крошечными точками в небе. Мы отлично помним о совершенной ими титанической работе в прошлом, но по большей части мы совершенно не в курсе, где эти аппараты находятся сегодня, а ведь некоторые из них функционируют и передают данные до сих пор.

Пионер-10

Этот зонд полностью оправдывает свое название «Пионер». Запущенный в далеком 1972 году, он был первым во многом, но самым главным его достижением было преодоления силы гравитации , за счет маневра у .

Пионер-10 стал первым аппаратом, направившийся в межзвездное пространство, неся на своем борту первое «вещественное» послание внеземным цивилизациям.

Сегодня (зима 2017 года), Пионер 10 находиться на расстоянии 115 а. е. от Земли. Космическое агентство НАСА еще в середине 90-х годов потеряло всякий контроль над аппаратом, но ответный сигнал об активном состоянии бортового компьютера Пионера продолжал улавливаться на Земле еще вплоть до лета 2003 года.

Считается что и сейчас корабль имеет слабое питание компьютера, и исправный передатчик, но мощности сигнала радиостанции недостаточно чтобы даже самая большая антенна на Земле смогла его «услышать». Проще говоря, у Пионера-10 просто сели батарейки.

Пионер-11

Следующий аппарат, той же серии, был отправлен к , для изучения планеты, его колец и спутников. Корабль передал массу снимков не только Сатурна, но и транзитного для его полета — Юпитера. После чего, Пионер-11 был выброшен в открытый космос силами «гравитационной рогатки» планет гигантов.

Сейчас Пионер-11 находиться на расстоянии 105 а. е. от Земли. Последний успешный радиообмен с зондом был произведен в 1995 году, но из-за того, что передающая тарелка Пионера-11 со временем утратила точную ориентацию на Землю, дальнейшая передача сигнала стала невозможной. Как и Пионер-10, Пионер-11 скорей всего находиться в рабочем состоянии, и продолжает передавать слабый сигнал (отчет о работе бортового компьютера) мимо Земли за пределы солнечной системы.

Вояджер-1

Самый дальний от нашей планеты объект искусственного происхождения. Сейчас Вояджер-1 находиться на расстоянии 142 а. е. от Земли. Аппарат и сегодня имеет прямую связь с Землей, однако некоторая часть оборудования корабля за 38 лет полета вышла из строя, вполне возможно следствием этого могли стать мощные столкновения зонда с космической пылью.

Вояджер-1 настолько удалился от Солнца, что будь у него возможность оглянуться назад, и наше родное светило выглядело как яркая звезда, не дающая аппарату практически никакого тепла. Вояджер-1 сейчас находиться в практически полной темноте, температура за бортом приближается к температуре реликтового излучения и на данный момент составляет не более 12 Кельвинов. Хотя Вояджер-1 формально покинул известную нам Солнечную систему, однако на него все еще оказывает влияние гравитация Солнца, то есть аппарат может «встречается» с объектами, вращающимися вокруг Солнца. А вот микроскопическое вещество, окружающее Вояджер-1 уже, имеет мало общего с нашей Системой и является частью межзвездной среды – продуктом других звезд и газопылевых облаков.

Вояджер-2

Наверное, самый удачный космический зонд, который был отправлен человеком для изучения Солнечной системы. Вояджер посетил сразу 4 планеты, открыл множество новых объектов и с огромной скоростью вылетел за пределы системы Солнца.

Сейчас Вояджер-2 находится на расстоянии 120 а. е. от Земли. Его оборудование полностью исправно, хотя находиться в режиме пониженного потребления энергии бортовых реакторов. Примерно один раз в год, производиться сеанс связи с аппаратом. Вояджер-2 продолжает отвечать на любую команду с с задержкой сигнала более 23 часов. Ожидается, что до момента критического исчерпания уровня генерации тока, оба Вояджера еще около 10 лет смогут держать связь с Землей.

Приведут ли исследования отклонений« пионеров» от законов небесной механики к научной революции?

Ученые испытывают двойственное отношение к аномалиям, которые нередко возникают в ходе исследований. С одной стороны, они вызывают чувство настороженности, и это вполне понятно. Ведь по определению аномалия — это странное, необычное или уникальное событие, которое не поддается объяснению на основе общепринятых теорий. Поэтому ее появление — сигнал потенциальной опасности, который может означать, что какая-то область научного знания нуждается в корректировке, а то и полной перестройке. В то же время действительно нетривиальные аномалии обещают, а подчас и предвещают серьезные прорывы и потому создают шансы для исследователей, готовых побороться за лидерство на передовых рубежах своей науки. Неудивительно, что аномалия, открытая 13 лет назад, быстро получила немалую известность и все еще интригует специалистов и любителей научных загадок. Это так называемая аномалия «Пионеров» (The Pioneer Anomaly).

Космические близнецы

В начале 1970-х годов нашу планету покинули два совершенно одинаковых космических зонда, которым впервые в истории космонавтики предстояло затеряться в межзвездном пространстве. Их миссия заключалась в исследовании газовых планет-гигантов, куда еще не долетали космические аппараты. После выполнения основной задачи корабли должны были выйти на гиперболические траектории и покинуть Солнечную систему.

На случай встречи с внеземным разумом «Пионеры» укомплектованы позолоченными алюминиевыми пластинками с посланием от землян: координаты Солнца по отношению к 15 пульсарам, схема Солнечной системы, рисунок мужчины и женщины на фоне зонда и ключ для расшифровки — изображение перехода электрона атома водорода из одного состояния в другое.

Обе межпланетные станции были запущены в рамках американского проекта, начатого во второй половине 1950-х годов. В те времена все работы в области космонавтики велись под эгидой министерства обороны США — в частности, первый американский искусственный спутник Земли Explorer-1 был выведен на орбиту армейскими ракетчиками. Командование военно-воздушных сил, в свою очередь, санкционировало разработку и запуск космических аппаратов, способных достичь второй космической скорости и выйти за пределы земного тяготения. Случилось так, что имя для этих аппаратов предложил приписанный к ВВС специалист по организации выставок Стивен Салига. Он заметил, что служба общественных связей Армии США стала называть своих ракетчиков первопроходцами (pioneers) космического пространства. Салига порекомендовал использовать это слово в качестве названия космических кораблей ВВС — чтобы всем стало ясно, кто осуществляет самые дальние полеты. Так получилось, что новому семейству космических аппаратов было присвоено общее имя Pioneer, которое впоследствии сохранило и NASA. Первые запуски оказались неудачными, и только Pioneer 5, стартовавший 11 марта 1960 года, выполнил поставленную задачу по измерению магнитных полей, солнечного ветра и космических лучей в пространстве между Землей и Венерой.

«Пионеры», о которых пойдет речь, имели номера 10 и 11. Каждый нес по 11 научных инструментов и, естественно, аппаратуру для радиосвязи. Эти приборы питались от радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на тепле, выделяющемся при распаде плутония-238. На каждом зонде было по четыре таких генератора, попарно укрепленных на выносных трехметровых штангах. Оба корабля вращались вокруг своих продольных осей таким образом, чтобы их параболические радиоантенны были все время направлены на Землю.

Межпланетные зонды Pioneer 10 и Pioneer 11 стали «первыми ласточками», отправленными в дальний космос. Основным пунктом их научной программы было изучение Юпитера, но в программу миссии Pioneer 11 в качестве эксперимента был включен гравитационный маневр в поле тяготения Юпитера и полет к Сатурну.

Pioneer 10 был запущен 2 марта 1972 года, его брат-близнец — 5 апреля 1973 года. Станции совершили запланированные пролеты мимо Юпитера, а Pioneer 11 в начале сентября 1979 года совершил также рандеву с Сатурном. Их бортовая аппаратура работала еще долгие годы после встречи с планетами. Pioneer 11 перестал выходить на связь в ноябре 1995 года, после того как удалился на 6,5 млрд километров от Солнца (43 а.е.). Сигналы с первого зонда поступали гораздо дольше, вплоть до 23 января 2003 года (к этому времени станция находилась в 82 а.е. от нашей планеты — то есть более чем в 12 млрд километров). В конце марта 2011 года, во время написания этой статьи, Pioneer 10 отдалился от Солнца на 103 а.е., а Pioneer 11 — на 83 а.е. (разумеется, эти оценки основаны исключительно на расчете траекторий — обе станции с Земли уже давно ненаблюдаемы). Они мчатся в противоположные стороны — Pioneer 10 стремится к периферии нашей Галактики, а Pioneer 11 — к ее центру.

Странные силы

Первые годы зонды двигались в строгом соответствии с расчетами, но впоследствии возникли странности — сами по себе ничтожные, но необъяснимые. Анализ радиометрических данных (это были доплеровские сдвиги длин волн приходящих от кораблей сигналов) показал, что они удаляются от центра Солнечной системы чуть-чуть медленней, чем полагается по законам небесной механики. Создавалось впечатление, что на зонды действует не только солнечное и планетарное тяготение, но и еще какая-то очень слабая сила, ориентированная в сторону Солнца и потому создающая ускорение в этом же направлении. Величина этого ускорения была не то что малой, но совершенно ничтожной, меньше 10 -9 м/с 2 . Эти аберрации, называемые теперь аномалией «Пионеров», впервые заметили в 1980 году, когда расстояние между Pioneer 10 и Солнцем достигло 20 а.е. (Pioneer 11 обнаружил их при удалении от Солнца всего на 15 а.е.).

Движение станций отслеживали сотрудники знаменитой Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL), аффилированной с Калифорнийским технологическим институтом. Они убедили руководство NASA санкционировать исследовательскую программу для изучения обнаруженной аномалии. Осуществление этой программы началось в 1995 году в партнерстве с частной калифорнийской фирмой Aerospace Corporation. Через три года участники проекта опубликовали первый отчет, основанный на радиометрических данных, полученных от Pioneer 10 в 1987—1995 годах и от Pioneer 11 до октября 1990 года. Результаты свидетельствовали, что величина аномального ускорения обеих станций почти одинакова и приблизительно равна 8х10−10 м/с2. И было совсем уж странно, что величина этого ускорения практически не изменилась, несмотря на то что за время наблюдения каждый из зондов вдвое увеличил свою дистанцию от Солнца.

Сотрудники Лаборатории реактивного движения и дальше продолжали заниматься аномалией «Пионеров». В 2002 году был опубликован еще один отчет, подтвердивший прежние выводы. Авторы пришли к заключению, что наиболее правдоподобная оценка загадочного ускорения обоих кораблей составляет (8,74±1,33)х10 -10 м/с 2 . Ученые не смогли объяснить эту аномалию ни одной из известных физических причин. Ее не удавалось списать ни на давление солнечного света, ни на удары частиц солнечного ветра. Эти механизмы создают чрезвычайно слабые силовые воздействия, к тому же направленные от Солнца, а не к Солнцу. Точно так же не помогал ни учет торможения корабля частицами космической пыли, ни притяжение трансплутоновых космических тел, составляющих пояс Койпера.

На графике показано очень небольшое аномальное ускорение межпланетных зондов Pioneer 10 и Pioneer 11 по мере их удаления от Солнца.

Поскольку апробированная физика явно не сработала, не было недостатка в экзотических моделях. Аномалию «Пионеров» не раз пытались приписать влиянию темной материи, а также истолковывали как указание на необходимость внесения поправок в теорию тяготения — и в ньютоновскую, и в эйнштейновскую. Эту аномалию даже пробовали объяснить с помощью космологических эффектов, связанных с расширением Вселенной. В общем, гипотез возникло множество, но объяснения аномалии до сих пор как не было, так и нет.

Данные для Pioneer 10 и Pioneer 11

Расстояние от Солнца (а.е.) 103,188; 83,132
Скорость относительно Солнца (км/с) 12,060; 11,412
Скорость относительно Солнца (а.е./год) 2,544; 2,407
Небесная широта 3,0°; 14,3°
Склонение (эпохи 2000 г.) 25,84°; -8,59°
Прямое восхождение (эпохи 2000 г.) 5,088 часа; 18,762 часа
Курс на созвездие Телец; Щит
Расстояние от Земли (а.е) 103,926; 82,739
Расстояние от Земли (световые часы) 14,41; 11,47
Звездная величина Солнца с космического аппарата -16,6; -17,1
Дата запуска 3 марта 1972; 6 апреля 1973

Изучение архивов

За последние несколько лет исследователи в Лаборатории реактивного движения произвели детальнейший анализ огромного массива информации, имеющей отношение к движению «Пионеров». Окончательных выводов еще нет, но многое стало яснее. Об этом «Популярной механике» рассказал руководитель группы по изучению аномалии «Пионеров» Вячеслав Турышев.

Аномалии и научные революции

Аномалии возникают и в экспериментах, и в теории. К примеру, в конце XIX столетия физики обнаружили неизвестные и, главное, не предсказанные ранее излучения — рентгеновские лучи, альфа-, бета- и гамма-частицы. Эти открытия вполне заслуженно были восприняты как серьезные аномалии, а сейчас любой школьник знает, какое влияние они оказали на научный прогресс.
А вот еще пример из того же времени. В апреле 1900 года знаменитый физик Уильям Томсон, получивший за научные заслуги титул лорда Кельвина, прочел в лондонском Королевском институте лекцию «Тучи над динамической теорией тепла и света, унаследованные от XIX столетия». Речь велась именно об аномалиях — и каких! Одну из них Кельвин усмотрел в итогах оптического эксперимента, выполненного в 1887 году американскими физиками Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли. С помощью интерферометра они пытались обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира, в котором, как тогда считали, распространяется свет и прочие электромагнитные волны. Однако результат оказался нулевым. Другое затруднение, также отмеченное Кельвином, относилось к кинетической теории газов, разработанной еще в середине XIX столетия. Она позволяла вычислять отношение теплоемкостей газов, определенных при постоянном объеме и постоянном давлении. Эксперимент показал, что для газов, состоящих из двухатомных молекул, такое отношение равно 1,4. Теория допускала этот результат при условии, что молекулы абсолютно жесткие, а это противоречило данным об их оптических спектрах. Окончательно объяснить первую аномалию смогла только эйнштейновская теория относительности, а вторая получила объяснение лишь после создания квантовой механики.
Естественно, многие научные аномалии оказываются пустышками, возникшими из-за элементарных ошибок эксперимента или неадекватной интерпретации результатов. Так, в 1903 году весьма уважаемый французский физик-экспериментатор Рене Блондло поразил научный мир сообщением, что газоразрядные трубки испускают ранее неизвестное проникающее излучение, не предусмотренное законами физики. У него нашлись десятки сторонников, которые опубликовали более трех сотен статей в подтверждение «открытия». Однако через пару лет физики пришли к выводу, что «N-лучей» Блондло попросту не существует, так что эта аномалия оказалась хоть и сенсационной, но короткоживущей. Кроме того, даже истинные аномалии чаще всего свидетельствуют о неполадках местного значения и вовсе не становятся прелюдией научных революций.

Для начала имеет смысл вспомнить о двух классических аномалиях из истории исследования Солнечной системы. Примерно к 1840 году астрономы заметили, что движение Урана по небесной сфере немного отличается от траектории, рассчитанной на основании законов небесной механики. Когда эта аномалия сделалась очевидной, ей начали искать объяснения. Одни астрономы утверждали, что орбиту Урана искажает притяжение пока что не открытой планеты, расположенной еще дальше от Солнца. Другие предлагали более радикальное решение — ньютоновский закон всемирного тяготения нуждается в поправках. Как известно, правы были первые, а вторые ошибались. Об этом свидетельствует сделанное в 1846 году открытие Нептуна, заранее вычисленного французом Урбеном Леверье и англичанином Джоном Адамсом.

Вторая аномалия исчезла совсем иначе. Примерно в те же годы астрономы убедились, что Меркурий тоже ведет себя несколько «не по правилам». Для интерпретации расхождений между наблюдениями и вычислениями тот же Леверье в 1855 году выдвинул гипотезу о существовании одного или нескольких небесных тел, обращающихся вокруг Солнца внутри орбиты Меркурия и практически полностью скрытых от земных наблюдателей солнечным сиянием. Эта версия оказалась ошибочной, и меркурианскую аномалию удалось полностью объяснить лишь с помощью релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном.

«Таким образом, две очень похожие аномалии разрешились полярным образом, — говорит Турышев. — Фундаментальная теория, в контексте которой проявились аберрации движения Урана (конкретно — ньютоновская небесная механика), была оставлена без изменений, а сами аберрации удалось связать с неизвестным ранее внешним фактором — притяжением трансурановой планеты. Во втором случае все произошло ровно наоборот — неучтенные внешние помехи не обнаружились, а ньютоновская теория тяготения уступила эйнштейновской. Возникает вопрос: по какой схеме разрешится аномалия ‘Пионеров"? Нашей группе за последние годы удалось собрать воедино практически всю доступную информацию по обоим кораблям. Сюда входят и навигационные данные со станций слежения, и телеметрия с бортовой аппаратуры. Общий объем накопленных сведений по Pioneer 10 в два с половиной раза больше первоначально использовавшегося массива. А по Pioneer 11 таких данных больше в десять раз. Поэтому теперь можно с еще большей уверенностью, нежели в прошлом, утверждать, что аномалия действительно имеет место и что она практически одинакова для обоих зондов».

Объяснение на 70%

В этом, конечно, нет ничего принципиально нового, но группе Турышева удалось сделать гораздо больше. Станции могли общаться с Землей, поскольку на них работали радиоизотопные генераторы, от которых питалась вся бортовая аппаратура. Естественно, что эти приборы выделяли тепло, которое уходило в космос в виде инфракрасного излучения. Кроме того, корабли нагревались солнечным светом и опять-таки переизлучали тепло в пространство, хотя за орбитой Сатурна этот эффект был малозначимым. Исследователям из Лаборатории реактивного движения удалось построить и просчитать математическую модель этих тепловых потоков. Очень важно, что она максимально учитывает конкретную архитектуру каждого зонда и поэтому дает возможность достоверно судить, как именно он отдает тепловую энергию.

Что же из этого получилось? Станции были стабилизированы вращением вокруг продольной оси. Тепло, которое излучалось перпендикулярно этой оси — так сказать, с боковой поверхности, — из-за вращения рассеивалось во все стороны и на движение зондов не влияло. А вот фотоны, которые уходили вдоль оси, все время сохраняли направление и поэтому создавали отдачу, которая уже могла отразиться на скорости. Один конец этой оси был направлен на внутреннюю область Солнечной системы, то есть фактически на Солнце, а другой — на ее периферию. Расчеты показали, что тепловые фотоны создавали чуть большую отдачу в сторону Солнца, нежели в противоположном направлении. Это и означает, что инфракрасное излучение зондов породило очень слабую силу, подталкивающую корабли к Солнцу.

Но почему величина аномалии была почти одинаковой за все время наблюдений, хотя мощность генераторов постепенно ослабевала из-за распада плутония? Дело в том, что бортовые приборы работали в ступенчатом режиме и с течением времени все чаще и чаще отключались. Генераторы давали все меньше энергии, однако все большая и большая часть ее расходовалась не на работу аппаратуры, а на пассивный прогрев кораблей. Поэтому и получилось, что за время наблюдений аномальное ускорение оказалось относительно стабильным.

«А теперь перейдем к самому интересному, — продолжает Вячеслав Турышев. — Наша модель объясняет это ускорение, но не полностью, а лишь примерно на 70%. Что делать с остатком, пока не ясно. Необъясненная часть составляет примерно 2х10−10 м/с2. Интересно, что именно эту величину дают вычисления, сделанные на основании так называемой модифицированной ньютоновской динамики (Modified Newtonian Dynamics, сокращенно MOND), предложенной в 1983 году израильским физиком Мордехаем Мильгромом. Эта теория утверждает, что ньютоновская механика нуждается в поправках в тех случаях, когда она имеет дело с телами, движущимися с чрезвычайно малым ускорением. Конечно, это может быть простым совпадением, но весьма вероятно, что энтузиасты этой теории отнесутся к нашим результатам как к аргументу в ее поддержку. Сам я склонен считать, что за этот остаток несут ответственность какие-то пока не учтенные, но не такие уж экзотические причины. Впрочем, время покажет».

Итак, аномалия «Пионеров» в основном объяснена. Но все же не закрыта. Быть может, с ней удастся окончательно справиться, не привлекая никакой новой физики, однако не исключено, что ее дальнейшее изучение принесет ученым подлинные сюрпризы. В общем, продолжение следует.

Специалистам НАСА удалось определить причину загадочного торможения космических зондов "Pioneer 10" и "Pioneer 11", которое даже списывали на действие неизвестных законов физики. Оказалось, этот процесс связан с техническими особенностями самих аппаратов, оборудование которых порождает электрические и тепловые эффекты, создающие реактивную тягу.

"Pioneer-10" стал первым космическим аппаратом, достигшим третьей космической скорости и сфотографировавшим планету Юпитер. Он был запущен 2 марта 1972 года. На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава, на которой изображено послание потенциальным внеземным цивилизациям: молекула нейтрального водорода, две человеческие фигуры на фоне контура летательного аппарата, схема Солнечной системы и пр.

В 1973 году зонд пересек астероидный пояс и пролетел на расстоянии 132 тысяч километров от облаков Юпитера, благодаря чему были получены данные о составе атмосферы планеты, ее массе, параметрах магнитного поля и прочих характеристиках, включая плотность четырех крупнейших спутников Юпитера.

В 1976 году космическая станция пересекла орбиту Сатурна, в 1979 году — орбиту Урана, а в апреле 1983 года — Плутона. 13 июня 1983 года аппарат впервые перелетел через орбиту самой дальней от Солнца планеты Нептун. Официально миссия "Пионера-10" завершилась 31 марта 1997 года, но аппарат продолжал передачу данных. В феврале 2012 года корабль стал отдаляться от Солнца со скоростью около 12,046 километра в секунду, вполне достаточной для того, чтобы выйти в межзвездное пространство.

В свою очередь, "Пионер-11" был запущен 6 апреля 1973 года. От "близнеца" его отличало лишь наличие индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет. В декабре 1974 года он пролетел на расстоянии 40 тысяч километров от кромки облаков Юпитера и передал на Землю подробные снимки планеты. В сентябре 1979 года зонд прошел на расстоянии порядка 20 тысяч километров от облачной поверхности Сатурна, произвел различные измерения и передал на Землю фотографии планеты и ее спутника Титан. После выполнения исследовательской миссии зонд покинул пределы Солнечной системы и сейчас должен находиться на пути к созвездию Щит. В 1995 году контакт с аппаратом был утерян. Известно, что в феврале 2012 года он отдалялся от Солнца со скоростью 11,391 километра в секунду.

Аномалия была обнаружена еще в 1998 году, когда оба зонда отдалились на 13 миллиардов километров от Солнца. Тогда исследователи НАСА обратили внимание на то, что их скорость начала замедляться с ускорением 0,9 нанометра в секунду в квадрате. После пересечения орбиты Плутона зонды стали отклоняться от заданной траектории. Специалисты пришли к выводу, что это не могло быть вызвано влиянием солнечной гравитации.

Известные законы физики не давали ответа на вопрос о причинах происходящего — было даже выдвинуто предположение, что данное явление противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Возможно, на спутники воздействует "темная материя"! Речь идет об искривлении пространства, что означает фактически переход в иное измерение! Так ликовали любители научной фантастики, получившие массу пищи для ума.

Впрочем, эксперты вспомнили и о том, что нечто подобное уже наблюдалось в начале 1980-х, когда некая неведомая сила начала "тянуть" аппараты назад к Солнцу. Правда, тогда было найдено объяснение: мол, все дело в остатках топлива, которые улетучивались из баков во время пролета мимо Сатурна. Однако сейчас в баках "Пионеров" нет ни капли горючего, и тем не менее, их скорость продолжает замедляться.

В 2004 году ученые начали сбор архивной информации, касающейся "Пионеров" и другой аналогичной аппаратуры. В ход шли не только компьютерные данные, но и бумажные носители, а также магнитофонные записи. Как выяснилось, "аномалия" наблюдалась только у "Пионеров". К примеру, зонд Voyager не показывал никакого торможения…

В конце концов, причина странности была выявлена. Оказалось, что электрический ток научных инструментов и тепловых генераторов, находящихся на борту аппаратов, создает очень слабую реактивную тягу, которую почти невозможно заметить в обычных условиях.