«Пионеры» лунной гонки

P.S.: просто симпатичное фото для вступления

“Мы еще многого не знаем о Вселенной, многого не понимаем, но уже достигнутый нами прогресс должен воодушевить нас”, — пишет небезызвестный физик-теоретик Стивен Хокинг, считающий, что, создав единую теорию Вселенной, полную теорию, которая описывала бы Вселенную с разных сторон, человечество станет истинными ее хозяевами.

Перед человечеством сейчас стоит задача освоения нашей крошечной Солнечной системы: поиск простейших форм жизни на соседних планетах, усовершенствование механизма вывода объектов в космическую среду (см. вариант с “космическим лифтом”), терраформирование, то есть обеспечение нормальных условий, необходимых для жизни человека вне Земли. Громадная масса бюджета NASA направлена на исследование Марса, и, безусловно, полет человека на эту “коричневую” планету, если он таки состоится, станет самой грандиозной космической экспедицией, в которой тем героям, что отважатся на полет, возможно будут даны билеты в один конец.

Пока же наиболее яркими и весомыми попытками изучить то место, где мы все с вами живем, можно считать подвиг Юрия Алексеевича, пилотируемые полеты на Луну, а также экспедиции пары “Вояджеров” (Voyager) и их предшественников “Пионеров” (Pioneer), что состоялись в период расцвета американской космической программы. Которая, в свою очередь, многократно превосходила любой другой космический проект в истории человечества, как заявляют авторитетные источники. “Вояджеры”, запущенные через пять лет после старта миссии десятого и одиннадцатого “Пионеров”, успешно достигли “окрестностей” Юпитера и Сатурна, Урана и Нептуна. При этом один из этих аппаратов в конце прошлого века таки обогнал “Пионера”, приблизился к межзвездному пространству и вообще стал самым удаленным от нашей планеты объектом, собранным руками человека.

“Вояджеры”, к слову, до сих пор передают в “руки” земных ученых полезную информацию, позволяя, например, узнать направление и энергию частиц между так называемой пограничной ударной волной, возникающей из-за торможения солнечного ветра, и гелиопаузой. На изучение этой зоны, которую люди в белых халатах успели обозвать “магнитным хайвеем”, будет еще лет 5-10 (некоторые источники называют цифру в 20 лет), затем связь аппаратов с Землей будет потеряна.

Упомянутые в тексте “Пионеры”, запуск которых был совершен в 1972 году, должны были изучить Юпитер и Сатурн, а также первыми сообщить внеземным цивилизациям о существовании Земли и нас с вами. На корпусах этих космических аппаратов были установлены алюминиевые пластины со специальным рисунком, который, по замыслу его автора, Карла Сагана (Carl Edward Sagan), должен сообщить инопланетянам, откуда, когда и кем были запущены эти космические железяки со всяким научным добром на борту. Причем люди (мужчина и женщина) на пластинке изображены нагими, за что NASA была подвергнута критике, несмотря на то, что ведомство итак зацензурировало рисунок в самом, гм, пикантном месте.

И кто ж знал, что спустя 26 лет “Вояджер-1” с координатами Солнечной системы обгонит “Пионеров” и станет творением рук человека, способным первым среди первых доставить зашифрованную землянами информацию до внеземной жизни. Произойдет это, правда, уж совсем нескоро: если свет звезд из далеких галактик, что шел до нас много тысяч миллионов лет, показывает нам состояние Вселенной в прошлом (”всматриваясь во Вселенную, мы видим ее в прошлом”. — “Краткая история времени”), то что уж говорить про объекты, вроде космических аппаратов. Возможно, к тому времени, как послание будет прочитано неизвестными нам формами жизни, земляне уже давно войдут в анналы истории как вымершая цивилизация. От своих ли рук, из-за внезапно упавших на наше с вами место обитания космических объектов, которые не удалось отследить среди того множества летающих угроз, по причине неудачной колонизации соседних планет и ресурсного истощения — неважно. И, кстати, будет обидно, если наши с вами потомки не успеют прочесть послание, прилетевшее в Солнечную систему из далекой-далекой галактики.

“Вояджеров” было всего два, и миссия этих аппаратов заключалась в исследовании дальних планет нашей галактики. Те “Пионеры”, о которых я писал выше, имеют порядковые номера “10” и “11”, и несложно догадаться, что семейство включало в себя целый десяток межпланетных станций, различных по устройству и предназначению. В послевоенный период Соединенные Штаты вовсю старались перегнать Советский Союз в “лунной гонке”, посему летом 1958 года Военно-воздушные силы США (NASA была создана буквально за 3 недели до полета первого аппарата из серии) принялись за реализацию космической программы. Задача первых из “Пионеров” заключалась в выходе на лунную орбиту и фотографировании собственно поверхности загадочного спутника Земли. В качестве ракеты-носителя была выбрана ракета Thor модификации DM-18 Able-I, состоявшая из самой ракеты “Тор” для первого этапа полета и ракеты Vanguard для вывода 39-килограммового аппарата уже к Луне. «Пионер-0» должен был собирать научные данные в течение двух недель после 60-ти часового полета.

Первая попытка вывести лунный зонд на лунную же орбиту обернулась неудачей: “Нулевой” так и не вышел толком в космическое пространство, подорвавшись вместе с “Тором” через 77 секунд после старта — двигатели “Тора” оказались неспособны справиться с земным притяжением. Запуск последующих аппаратов в том же 1958 году поручили отдельному ведомству, ответственному за космическую программу страны, — NASA. Организация получила от правительства приличные деньги (годовой бюджет составлял 100 млн.$), а также труднореализуемую (судя по запуску первых станций к Луне) задачу.

Ракета-носитель для “Пионеров”, правда, осталась прежней. “Пионер-1” стал первым космическим аппаратом, запущенным NASA в космос. Зонд необходимо было вывести на лунную орбиту для изучения космических лучей, магнитных полей и обнаружения микрометеоритов. И в этот раз инженерами NASA была допущена ошибка: из-за недостаточной тяги двигателей ракета с “Первым” на борту снова не смогла преодолеть гравитационное поле Земли, и зонд в итоге завис на высоте в 113854 км. — это меньше трети расстояния до Луны. Но, по крайней мере, он смог добыть для ведомства немного полезной информации о радиационном поясе планеты, прежде чем беспомощно рухнуть в Тихий океан спустя 43 часа и 17 секунд полета.

В ноябре все того же года была предпринята третья попытка вывести аппарат серии “Пионер” поближе к Луне. “Пионер-2” по своему устройству был практически полностью идентичен своему предшественнику, разве что масса научной аппаратуры стала немногим меньше благодаря замене старой телевизионной системы на новую производства Space Technology Laboratories (Лаборатория космической техники STL), которая должна была обеспечить лучшее решение научных задач миссии. И уже в который раз новая аппаратура не смогла найти себе применение — с полетом не сложилось и в третий раз: снова отказ двигателя ракеты на все той же третьей ступени “разгона”. “Пионер-2” смог подняться на высоту всего 1550 километров над Африкой, пробыв в воздухе 45 минут.

Если рассматривать период с 1957 по 1959 год, ракеты “Тор” различных модификаций стартовали с космодромов 79 раз, и 57 из них являлись тестовыми запусками. Почти 30 процентов от общего числа полетов заканчивались неудачами, но главное — провалились все три попытки вывести “Пионеров” к Луне, попытки человека вырваться из оков околоземной орбиты. В дальнейшем NASA пользовалась “услугами” иных модификаций ракеты семейства Thor, которые отправили большое количество разномастных спутников на положенные им орбиты и, в целом, проявили себя как надежные ракеты-носители. Общее количество запусков ракет семейства “Тор” — 710 раз.

Заказ на разработку этой ракеты средней дальности, кстати, был поручен компании Douglas Aircraft, которая в декабре 1955 года выиграла контракт на ее производство. Незадолго до этого американцам стало ясно, что старые ракеты банально не долетят от стационарных пусковых установок, размещенных в Великобритании, до Москвы, так что требовалась дальность поражения свыше 2000 км. А Советский Союз, тем временем, хвастался ракетами, размещенными на востоке Германии и способными поразить цель в радиусе 1800 км. В итоге инженеры американской компании завершили работы над “Тором” в рекордно короткие сроки — “сырой” вариант ракеты был готов к июлю 1956 года. 26 октября “Тор” был доставлен на базу ВВС США в штате Флорида, а 25 января 57-го состоялся собственно первый старт новой ракеты. Дебют, как и последующие три запуска, закончился неудачей: ракеты падали или взрывались в воздухе. Наконец, 29 сентября 1957 года пятая по счету ракета семейства “Тор” прошла испытания, и через два года все американские базы, расположенные на восточном побережье Великобритании, были укомплектованы “громовержцами”.

Ракеты, которые военные хранили в горизонтальном положении внутри тщательно замаскированных и защищенных складов, могли быть запущены через 15 минут после щелчка двух пальцев человека в погонах. Имея вес чуть больше трех тонн в “пустом” варианте и около 50 тонн с полным баком топлива, новая ракета могла нести на себе боеголовку массой в 1 тонну. На службе “Ее Величества” “Торы” продержались до августа 1963 года, после чего ракеты и боеголовки были возвращены на историческую родину. Первое ответственное задание легло на двигатели семейства Thor 17 августа 1958 года, когда Соединенные Штаты выводили в космос “нулевого Пионера”.

27 марта 1958 года новообразованное Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США объявило о запланированной программе “Мона”, в ходе которой планировалось доставить пять зондов до лунной орбиты. Первые три аппарата (“Пионеры-0-1-2”), размещенные на ракетах типа “Тор”, как вы знаете, не смогли долететь до цели. Последние два должны были справиться с гравитацией Земли при помощи ракеты-носителя Juno II, основа которой держалась на другой баллистической ракете средней дальности — The PGM-19 Jupiter (богиня Юнона — супруга Юпитера, отсюда и название ракеты). Американцам хотелось во что бы то ни стало первыми пронестись мимо Луны и первыми сфотографировать поверхность спутника в непосредственной близости от него.

В ноябре 1957 года глава научно-исследовательского центра JPL (Jet Propulsion Laboratory) Уильям Пикеринг предложил Агенству по баллистическим ракетам армии США использовать ракету-носитель “Юнона-2” (Juno II) для выполнения части масштабного космического проекта Red Socks и операции “Мона” в частности. Так называемый проект “Красные носки” был американским ответом Советам на их первый искусственный спутник Земли. Задачи проекта в общих чертах были следующими: уже в июне 1958 года, то есть как можно скорее, сфотографировать что угодно, имеющее отношение к Луне, в обязательном порядке получить кадры невидимой с Земли стороны спутника и, тем самым, поразить весь мир своими открытиями! В общей сложности к Луне должны были полететь не менее девяти американских зондов. Забегая вперед, напомню, что СССР первым сфотографировал “темную сторону” естественного спутника Земли при помощи космической станции “Луна-3”, тем самым обеспечив себе приоритет при выборе названий кратеров на лунной поверхности.

Juno II хоть и не может похвастаться долгим сроком службы (всего 3 года), зато официально имеет статус ракеты-носителя, которая смогла выйти победителем из сражения с земным притяжением. Случилось это, правда, не сразу. Pioneer 3, который должен был после 33.75 часов полета на скорости пронестись мимо Луны, сфотографировать ее на расстоянии в 30000 км. и “сесть” на околосолнечную орбиту, не смог подняться выше 102360 км. над землей. Причиной послужила ранняя остановка одного из двигателей ракеты, который прекратил свою работу на 3,7 секунд раньше запланированного срока, из-за чего аппаратом не была достигнута вторая космическая скорость — минимальная скорость, которую должен развить объект, чтобы преодолеть силу притяжения Земли. “Пионер-3” сгорел в атмосфере над Африкой, успев, тем не менее, передать на земные станции слежения данные о температуре, что позволили ученым открыть второй радиационный пояс планеты.

3 марта 1959 года американцы запустили пятый по счету “Пионер” к Луне. По плану все должно было пройти следующим образом: зонд нес на себе специальные фотоэлементы, которые на расстоянии в 30000 км. были бы активированы благодаря фотоэлектрическому датчику. Пролетев мимо естественного спутника Земли и сфотографировав его поверхность, аппарат по плану выходил на гелиоцентрическую орбиту и становился спутником Солнца. Несмотря на то что Pioneer 4 действительно развил вторую космическую скорость и “победил” притяжение Земли, свою основную задачу он, как и его предшественники, выполнить не смог: зонд пронесся мимо Луны на расстоянии 60000 км. со скоростью 7230 км/час. Из-за огромной разницы в цифре фотосенсор попросту не отреагировал на лунный свет, поэтому операторы Земли получали лишь информацию о радиационной обстановке.

Напомню, что советская станция “Луна-1” в январе 1959 года успешно достигла второй космической скорости и прошла от Луны на расстоянии 6 тысяч км. В сентябре этого же года вторая “Луна” достигла поверхности спутника. “Луна-3” первой из аппаратов сфотографировала темную сторону Луны, и, несмотря на многочисленные дефекты на картинке, ученым удалось установить отсутствие баз нацистской Германии на поверхности. В 1966 году советская автоматическая станция “Луна-9” впервые осуществила мягкую посадку на лунную “почву”.

***

Такова история первых аппаратов семейства “Пионер”, которые так и не смогли выполнить поставленные перед ними задачи. В дальнейшем новые зонды серии занимались исследованием межзвездного пространства, Венеры, Солнца, Юпитера, Сатурна и Нептуна, но это, как говорится, уже тема для отдельного рассказа.