Американський фізик едвард стоун і його дітище
У кабінеті Еда Стоуна акуратно вишикувалися 44 блокнота. Вони займають всього півметра книжкової полиці, але в них вмістилася хроніка найдовшого подорожі в людській історії.
Покинувши Землю в 1977 році, «Вояджери» провели новаторські дослідження Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна, показавши, що ці газові гіганти і їх супутники набагато активніші, ніж вважалося. А тепер космічні апарати впритул підійшли до краю Сонячної системи - до тієї межі, яку ще ніколи не перетинали посланці Землі.
Г-н Стоун був з «Вояджер» з їх зачаття. Він перший і поки єдиний, кому було доручено погоджувати потреби вчених, спраглих скористатися обладнанням апаратів, з потребами інженерів, завдяки яким зонди, власне, досі літають. На загальну думку, він досяг успіху. «Якимось чином цей незгідний оркестр у нього заграв», - каже планетолог Ендрю Ингерсолл з Каліфорнійського технологічного інституту (США), працював з «Вояджер», коли ті пролітали мимо Юпітера і Сатурна.
Для тих, хто в курсі справи, Ед Стоун і «Вояджери» давно стали синонімами. Зрозуміло, 77-річний учений має намір дочекатися того моменту, коли відбудеться прорив в міжзоряний простір. У липні минулого року, перебуваючи на відстані майже 19 млрд км від Землі, «Вояджер-1» зареєстрував ослаблення потоку заряджених частинок від Сонця - вірна ознака того, що до жаданої кордону рукою подати. «Чому "Вояджери" ще тримаються? Тому що вони продовжують здійснювати відкриття », - говорить г-н Стоун, і неважко здогадатися, що він має на увазі і себе теж.
Ед Стоун (фото Brad Swonetz / Redux / Eyevine).
Ед Стоун виріс в Берлінгтон, штат Айова, на річці Міссісіпі- його батько працював на будівництвах і любив повозитися з різними механізмами. Юний Едвард поглинав номера журналу Popular Science і томи дитячої енциклопедії The Book of Knowledge і самостійно навчився збирати радіоприймачі.
На той час, коли Ед закінчив середню школу, атомне століття крокував повним ходом, і викладачі молодшого коледжу розповіли молодій людині про всесвітньо відомому курсі фізики в Чиказькому університеті, де тоді ще працював ядерний піонер Енріко Фермі. Здавалося, все вирішено - він поїде туди і стане ядерником, але в жовтні 1957 го плани Едварда змінив запуск першого штучного супутника Землі. Для своєї дипломної роботи пан Стоун допоміг розробити для повітряних куль і супутників датчики швидких частинок і космічних променів, що проникають в атмосферу Землі з космосу, а в 1964 році він отримав місце в Каліфорнійському технологічному інституті, де тільки що заснували групу фізики космосу.
Його успішна робота зі створення детекторів космічних променів привернула увагу інженерів Лабораторії реактивного руху, які займалися проектом, що називався тоді «Маринер: Юпітер - Сатурн-77». У 1972 році його залучили в якості куратора наукової програми майбутнього космічного корабля.
Поступово з цієї ініціативи виросла сама амбітна місія з дослідження планет зовнішньої частини Сонячної системи. Два зонди отримали більш складне обладнання, ніж «Піонери-10» і «11», які перед цим були відправлені до Юпітера і Сатурну, а також золоті таблички і аудіозаписи з посланням інопланетянам.
Нові апарати стартували з мису Канаверал в серпні і вересні 1977 року. По дорозі до Юпітера їх перейменували в «Вояджер-1» і «Вояджер-2».
Далеко не все було гладко. Рама з науковими приладами «Вояджера-2» не змогла розвернутися повністю, а навесні 1978 року відмовився працювати його головний радіоприймач, через що довелося переключитися на резервну систему.
Ці та інші неприємності ускладнили роботу пана Стоуна. Йому належало досконально знати, які наукові експерименти можливі, як і коли їх можна провести, щоб не перешкодити навігаторів і інженерам, які намагаються усунути неполадки.
Перший великий потік наукових даних пролився в 1979 році, коли «Вояджери» (спочатку перший, потім другий) досягли Юпітера (див. Нижче відео, зняте «Вояджером-1»). Вони виявили сірчані вулкани на його супутнику Іо, деформованому потужної гравітацією гігантської планети. На Європі вони сфотографували довгі, брудні на вигляд тріщини в крижаній поверхні, що натякають на прихований від цікавих очей океан, в якому може бути життя. Вони показали, що магнітосферу Юпітера огортає плазма температурою в сотні мільйонів градусів. Все це тепер можна прочитати в підручниках.
У 1980-1981 рр. «Вояджери» відкрили місяця, які «пасуть» «стада» льоду і пилу в зовнішньому кільці Сатурна, і вивчили гігантські полярні сяйва на полюсах планети.
Після цього оператори відправили «Вояджер-1» геть від площини планет до кордону з міжзоряним простором, а «Вояджер-2» в 1986 році відвідав Уран, де виявив два нових кільця, десять нових супутників і розбіжність орієнтації магнітного поля з напрямком осі обертання. Зображення Міранди, найменшою і внутрішньої з великих лун Урана, явили разюче складну поверхню з глибокими V-подібним жолобами, що натякають на бурхливий геологічне минуле.
Коли «Вояджер-2» досяг, здавалося б, спокійного блакитного диска Нептуна в 1989 році, він виявив вітри, що дмуть зі швидкістю 2 100 км / год - найсильніші в Сонячній системі. Через них і сформувалася буря розміром з Землю, відома як Велика темна пляма. Вчені не очікували такого від планети, яка отримує лише 0,1% від тієї кількості сонячної енергії, що омиває Землю і управляє її погодою.
Г-н Стоун любить говорити, що з наукової точки зору «Вояджери» виправдали себе на 200%: «Ми дізналися набагато більше, ніж могли собі уявити».
Співробітники проекту Mariner Jupiter-Saturn &rsquo-77 в 1972 році. Ед Стоун - другий зліва в першому ряду.
«Випускники» «Вояджер» кажуть, що це сталося насамперед завдяки Еду Стоуну. Він з самого початку очолював групу, керувала науковою стороною проекту. Якщо її учасники не могли домовитися, кому дістанеться відкриття, пан Стоун брав рішення на себе.
Звідси і така кількість блокнотів: пан Стоун ретельно фіксував внесок кожного в проект, намагаючись врахувати всі точки зору. «І ми завжди знали, що він надійде справедливо», - згадує Елліс Майнер, який працював в Лабораторії реактивного руху під час зустрічей з Сатурном, Ураном і Нептуном.
На відміну від загальноприйнятої практики того часу він змусив групи, які обслуговують окремі наукові інструменти на борту апаратів, працювати спільно. Перед Юпітером пан Стоун об`єднав 11 команд в чотири групи за наступними темами: супутники, кільця, атмосфера і магнітосфера. Це дозволило поєднувати інтереси різних команд і поглянути на одні і ті ж речі за допомогою різних приладів. «І мені вже не треба було постійно виступати в ролі третейського судді», - пояснює учений.
Деяка напруженість все ж таки зберігалася. Стаматіос Крімігіс, який відповідав за прилад для вимірювання низькоенергетичних заряджених частинок, ніяк не може забути протистояння з групою, що займалася плазмою. Детектору частинок треба було обертати датчики, щоб охопити якомога більше ділянок неба, в результаті сусідній інструмент для вимірювання плазми трясло, і відповідальні за нього вчені виходили з себе. Ед Стоун запропонував такий компроміс: часом вимірювач частинок обертається швидко, часом повільно, знижуючи вібрацію, а іноді і зовсім завмирає. «Він зробив нас всіх однаково нещасними, - сміється пан Крімігіс, співробітник Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Хопкінса. - Це ознака хорошого переговірника ».
Після Нептуна проекту було присвоєно нове ім`я, відбивало нову мету: Voyager Interstellar Mission. Автори цієї назви проявили неабиякий оптимізм: в той час ніхто не знав, скільки летіти до кордону Сонячної системи. У пору затишшя Ед Стоун часу не втрачав: в 1991-2001 рр. він був директором Лабораторії реактивного руху, ставши співавтором як успіхів американської космонавтики (наприклад, посадки на Марс апарату Pathfinder в 1997 році), так і гучних провалів (втрата і орбітальної, і посадкової станції, які повинні були піти за Pathfinder). То була епоха «швидше, краще, дешевше» в історії НАСА, і пан Стоун визнає, що при ньому Лабораторія реактивного руху зайшла занадто далеко у виконанні цього призову.
Залишивши нервову роботу, Ед Стоун повернувся викладати і проводити дослідження в Каліфорнійському технологічному інституті. Сьогодні він лише зрідка вирушає в дорогу по шосе-210 в центр управління польотом "Вояджер" в Лабораторії реактивного руху. У ньому мало потреби, оскільки зараз виконуються рутинні завдання по забезпеченню зв`язку з зондами. Але з кожним днем робота стає складніше, адже «Вояджер-2» полетів вже за 15,2 млрд км від Сонця, а «Вояджер-1» досяг позначки 18,6 млрд км, що втричі більше відстані від Сонця до Плутона.
1979 рік, прес-конференція, присвячена прольоту повз Юпітер.
Уявіть собі: раннє квітневого ранку, перед світанком. Інженери вплуталися в болісно повільний розмова з «Вояджером-1». Роджер Людвіг тестує нову послідовність команд, яка дозволить апарату відкласти деякі завдання, щоб краще впоратися з обмеженнями на зв`язок із Землею. На те, щоб команди досягли космічного мандрівника, пішло більше 17 годин. Ще стільки ж треба було на отримання відповіді, і тепер його готуються прийняти.
Цифри повільно течуть по парі комп`ютерних моніторів, і пан Людвіг намагається зрозуміти, чи спрацювала послідовність. Результати виглядають багатообіцяючими, але інженери перевірять код ще не раз, перш ніж внести будь-які зміни. Поспішати нікуди, і ніхто не хоче наробити дурних помилок. «Ми всі відчуваємо, що управляємо національним надбанням», - каже пан Людвіг.
Серед цих «ми» - і Ед Стоун, який продовжує чекати нових відкриттів. Після Нептуна пройшло чимало часу ... Двері в центр управління прикрашені зображенням нещасного «Вояджера» з написом: «Як тільки люди перестають звертати на мене увагу, я прикидаюся, що покинув Сонячну систему».
Вихід в міжзоряний простір виявився більш складною справою. «Вояджер-1» знаходиться десь на краю геліосфери - гігантського кокона заряджених частинок Сонця, який оточує Сонячну систему і захищає планети від частинок високих енергій, що надходять ззовні.
У грудні 2004 року датчик низькоенергетичних частинок «Вояджера-1» показав, що сонячний вітер різко сповільнилося, - знак того, що апарат вступив в неспокійний регіон на кордоні геліосфери.
Потім, в липні і серпні 2012-го, швидкість сонячного вітру впала практично до нуля, а корабель почав реєструвати більше частинок високої енергії. Г-н Крімігіс називає ці зміни «повністю і абсолютно непередбаченими». Самі по собі вони дозволяють говорити, що «Вояджер-1» перетнув кордон міжзоряного простору.
Але вчені виявляють обережність, бо до сих пір немає іншого, передбаченого сигналу. Очікується, що коли «Вояджер-1» увійде в міжзоряний простір, магнітне поле втратить орієнтацію переважно зі сходу на захід і почне хаотично змінювати напрямок. Але ніяких змін поки не зареєстровано.
Як же тоді пояснити те, що відбувається? І знову квітневий день. Ед Стоун морщить лоб, розглядаючи дані про частки. «Ми спостерігаємо те, що відбувається зовні, - вимовляє він. - Але ми ще не зовні. Магнітне поле говорить про те, що ми ще не вийшли ». Він та інші вчені вважають, що «Вояджер-1» виявився на свого роду «магнітному шосе», яке з`єднує лінії магнітного поля Сонця з такими міжзоряного простору, дозволяючи заряджених частинок проникати в прикордонну зону. У грудні про це йшлося на конференції Американського геофізичного союзу, а подробиці незабаром будуть опубліковані кількома статтями в журналі Science.
А поки Ед Стоун послідовно осаджує тих, хто поспішає з гучними заявами. «Коли вийде - тоді вийде», - ось і вся розповідь.
Ед Стоун з президентом США Рональдом Рейганом у 1986 році.
Космічний апарат потрапить в область, абсолютно нову для науки. Детектор частинок виміряє галактичні космічні промені, які занадто слабкі, щоб проникнути в гелиосферу Сонячної системи. Магнітометр вперше надішле дані про силу магнітного поля в міжзоряному просторі. Нарешті ми одержимо уявлення про те, що таке відкритий космос. І хто знає, скільки часу ці дані будуть залишатися єдиними ...
Чим ближче ця подія, тим сильніше нервує Ед Стоун, адже необхідно переконатися в тому, що ці унікальні відомості будуть отримані. Він домігся того, щоб Мережа далекого космічного зв`язку (всесвітня мережа гігантських антен) виділяла «Вояджер» по десять дорогоцінних годин кожен день!
Але сигнал продовжує слабшати. Чи жарт - «Вояджер-1» в 124 рази далі від Сонця, ніж Земля, і щороку набирає ще по 3,6 а. е. При цьому обидва апарати працюють на плутонієвих генераторах потужністю всього 315 Вт, і щороку цей показник знижується приблизно на 4 Вт. З десяти первинних інструментів на «Вояджер-2» функціонують п`ять, на «Вояджер-1» - чотири.
До 2020 року генератори ослабнуть настільки, що доведеться відключати наукові прилади, один за іншим. Г-н Стоун визнається, що ще не думав над тим, який інструмент помре першим.
До 2025-го закінчаться запаси плутонію, і «Вояджери» перетворяться на пустельні болванки. Швидше за все, вони ніколи не поєднаються ні з однією зіркою, і їх послання будуть ще довго дрейфувати по глибинах космосу.
Сатурн в природних кольорах. Знімок зроблений «Вояджером-2» в 1981 році.
Але у Еда Стоуна немає часу на емоції. Він - заступник голови ради тридцятиметрових телескопа, який планується ввести в експлуатацію на початку 2020 х на горі Мауна-Кеа на Гаваях і який стане найбільшим оптичним телескопом в світі. Одного разу його гігантські дзеркала подивляться повз "Вояджер" на далекі зоряні системи.
Г-н Стоун бере участь також в проекті Solar Probe Plus по розробці космічного корабля, який кілька разів підійде до Сонця на рекордно близьку відстань в межах десяти радіусів зірки, а перед цим сім разів облетить Венеру. Теплозахисний екран дозволить витримати температуру в 2 000 ° С.
«Дослідження ніколи мене не розчаровували, - говорить Ед Стоун, розглядаючи роздруківки даних про активність Сонця в останні цикли. - Мені вдавалося робити те, що потрібно, і працювати з проектами, які були успішні ».
Старт Solar Probe Plus запланований на 2018 рік, а перше зближення з Сонцем намічено на грудень 2024-го. Якраз в той час помруть «Вояджери», і потік небачених даних почне надходити зовсім з іншого боку. Ед Стоун сподівається бути присутнім при початку нової епохи вивчення космосу, незважаючи на те що в 2025-му йому стукне 90 років ...
