Агония над Сатурном: инженеры восстановили картину последних секунд "Кассини"

15 сентября 2017 года вполне ещё работоспособный космический зонд "Кассини" (Cassini) был сознательно уничтожен. Так завершилась его тринадцатилетняя исследовательская эпопея на орбите Сатурна.

Мы подробно писали о том, во имя чего было принято такое решение, и о славной истории аппарата. И хотя жизнь "Кассини" закончилась, череда его открытий далека от завершения.

Дело не только в том, что накопленные за много лет данные будут ещё анализироваться и послужат материалом для новых научных работ (которых, заметим, уже опубликовано около четырёх тысяч). Приборы зонда работали даже во время его прощального погружения в атмосферу планеты. Всё новые и новые пакеты данных устремлялись к Земле. И речь не только о показаниях научных приборов корабля, но и о данных его инженерных систем. "Кассини" отправлял на родную планету детальный отчёт о том, что с ним происходило в каждую из предсмертных секунд.

Зачем землянам знать подробности агонии аппарата? Конечно, не из праздного любопытства. Картина воздействия атмосферы Сатурна на погибающий зонд – сама по себе источник информации о планете. На войне этот приём называется "разведка боем". Добытые сведения помогут и астрономам, и инженерам, проектирующим следующие межпланетные миссии.

Сегодня, почти ровно через месяц после гибели аппарата, инженеры восстановили детальную картину драмы, разыгравшейся более чем в миллиарде километров от нашей планеты.

Конечно, никто не смог бы управлять ситуацией с Земли в реальном времени. Просто потому, что даже в одну сторону радиосигнал путешествует 83 минуты. "Кассини" выполнял программу, заранее загруженную в него специалистами. Можно сказать, что аппарат снабдили инструкциями и оставили бороться с Сатурном один на один.

Главной задачей зонда было как можно дольше сохранить антенну направленной на Землю. Это важно, потому что антенны, которые посылают сигнал равномерно во все стороны или хотя бы в широкий конус, не годятся для космической связи: на таких расстояниях они потребовали бы чудовищно много энергии. Между зондом и родной планетой всегда лишь тонкая радиониточка, которая прервётся, едва антенна хоть чуть-чуть отвернётся от Земли.

До входа в атмосферу Сатурна аппарату без труда удавалось выдерживать ориентацию. Единственной силой, действующей на него, в тот момент была гравитация гиганта. За час до финала начало сказываться её стремление развернуть зонд. Каждые несколько минут, как только отклонение от направления на Землю достигало 0,1 градуса, включались малые управляющие двигатели. Каждый из них развивает силу тяги в 0,5 ньютона. Для сравнения: такая сила нужна, чтобы поднять 50 граммов. В тот момент этого ещё хватало.

Но вскоре аппарат столкнулся с газовой оболочкой планеты. На высоте 1900 километров над слоем облаков её можно было бы считать практически вакуумом: такая плотность воздуха существует на орбите Международной космической станции. Всё так, если бы не огромная скорость зонда: он двигался в 4,5 раза быстрее МКС. Каждый, кому доводилось подставить ладонь ветру на скорости в сто километров в час, поймёт, в чём тут дело.

Один из приборов "Кассини" – 11-метровая стрела, предназначенная для измерения магнитного поля. Набегающий поток газа давил на неё, как на рычаг. Аппарат начал опрокидываться.

В ответ включились двигатели. Короткие реактивные импульсы возвращали зонд в прежнее положение. Крошечный аппарат боролся с планетой-гигантом, стремясь сохранить равновесие как можно дольше.

Ему удалось продержаться ещё 91 секунду. Давление на стрелу становилось всё больше, паузы между включениями двигателей – всё короче. Примерно за 20 секунд до потери сигнала двигатели перешли на непрерывный режим работы. Зонд боролся из последних сил.

За восемь секунд до конца "Кассини" начал медленно опрокидываться. Наконец антенна отвернулась от Земли. Связь прервалась. Земные приёмники уловили короткий прощальный сигнал, когда Земля оказалась в одном из побочных направлений, в которых антенна аппарата излучала небольшую долю радиоволн (в боковом лепестке, как говорят специалисты). Потом – тишина.

"Кассини" никогда не предназначался для движения в атмосфере. Он боролся удивительно долго. Разумеется, причина тому – мастерство инженеров и конструкторов. Но, как бы ни было это слово неуместно в отношении металла и микросхем, очень хочется назвать это мужеством.