Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
На первый взгляд проще простого, однако эта формула — в буквальном смысле альфа и омега любых аэрокосмических исследований. Всеми аппаратами, которые мы запускаем в небеса, правит закон обратных квадратов; ракетчики руководствуются им, чтобы понять, как будет маневрировать их корабль в полях притяжения планет и лун Солнечной системы или — в нашем случае — вне ее.
По идее, космические зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» уже не представляют особого интереса для жителей Земли. Запущенные в 1970-е годы, они сейчас плавно дрейфуют в пустоте за пределами Солнечной системы. Последний сеанс связи с «Пионером-10» состоялся 10 января 2003 года, на Земле был принят слабый сигнал. Сейчас зонд удалился от нее на четырнадцать миллиардов километров, миновав орбиту Нептуна, и связи больше не будет, потому что в аппарате не осталось энергии на отправку нового сигнала. Следующий важный момент полета ожидается примерно через два миллиона лет, когда «Пионер-10», согласно закону Ньютона, должен упасть на Альдебаран в созвездии Тельца.
Однако история «Пионеров» заставляет заподозрить: либо этот закон не всеобщий, либо, в лучшем случае, в расчеты конкретной исследовательской задачи вкралась ошибка. Потому что оба зонда сбились с пути. Каждый год полета они отклоняются от расчетной траектории на двенадцать тысяч километров. Вроде бы сущая безделица, особенно если учесть, что за этот срок они проходят по 330 миллионов километров; какая бы сила ни вызвала сбой, она в 10 миллиардов раз меньше той, с которой Земля удерживает любого из нас. Тем не менее это факт — и он ставит под сомнение универсальную ценность одного из величайших открытий Ньютона.
Идея, что полет «Пионеров» грозит обрушить всемирные законы физики, непопулярна даже среди тех, кто старается разгадать причины аномалии. Однако о том, что НАСА как раз и планировало проверить с помощью зондов принципы классической механики, сейчас вспоминают с явной неохотой. А коль скоро испытуемый «провалил экзамен», не следует ли сделать из этого афронта серьезные выводы?
В 1969 году, когда всеобщее внимание было приковано к посадке «Аполлона» на Луну, Джон Андерсон сосредоточился на миссии «Пионеров». Как ведущий исследователь проекта он отвечал за то, чтобы беспилотные аппараты наилучшим образом выполнили все положенное — провели наблюдения внешних планет Солнечной системы. Однако Андерсона осенило, что они способны на большее.
Зонды «Пионер» — уникальные аппараты. Вообще, любой космический корабль оснащен средствами проверки местоположения и траектории: например, триангуляции по определенным звездам. Если обнаружено отклонение от курса, его можно подкорректировать, включая и выключая ракетные двигатели. Между тем десятый и одиннадцатый «Пионеры» сохраняют устойчивость благодаря техническому приему, похожему на тот, что удерживает в стоячем положении детский волчок: они как бы ввинчиваются в космическое пространство, двигаясь вдоль силовых линий гравитационных полей. Такой способ движения — пертурбационные маневры — создает равновесие сил и ориентирует «верхушку юлы» в нужном направлении; автоматам не нужно подрабатывать двигателями, чтобы удержать корабль на курсе.
Андерсон понял, что полет «Пионеров», основанный исключительно на силе притяжения космических тел, может стать отличной проверкой законов небесной механики. Он предложил руководству НАСА включить эти исследования в основную программу миссии, которая заключалась в изучении Юпитера и внешнего пояса Солнечной системы. Начальство с идеей согласилось и выделило добавочные средства.
Первый «Пионер» стартовал с мыса Канаверал 2 марта 1972 года. Второй взлетел 5 апреля 1973-го. Миновало еще семь лет; за это время ушел в отставку Ричард Никсон, пал Сайгон, Маргарет Тэтчер стала премьер-министром Великобритании. Только тогда Джон Андерсон обнаружил что-то неладное.
Все первые годы полета бортовые приборы «Пионеров» исправно посылали на Землю показания. В 1980-м их траектории превратились в абсурд: судя по записям, оба зонда замедляли полет, словно притягиваясь к Солнцу. Андерсон обсуждал эту странность с астрономами в своей группе, но не решался на широкую огласку, поскольку сам не мог ничего объяснить. А в 1994 году с ним связался физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории в штате Нью-Мексико.
Майкл Мартин Ньето задался целью выяснить, насколько надежны теоретические принципы гравитации. Всякий раз, беседуя с коллегами, он рвался обсудить один и тот же вопрос, смахивавший на риторический: можно ли надежно вычислить траекторию движения искусственных тел, пользуясь законом обратных квадратов Ньютона, если эти тела вышли за пределы Солнечной системы? И когда однажды он встретился с кем-то из группы Андерсона, тот заметил, что вопрос не такой уж праздный — стоит поинтересоваться мнением ведущего исследователя. Ньето позвонил Джону Андерсону.
— Да уж, вот такие тут дела с «Пионерами», — только и вымолвил тот.
Едва опомнившись, Ньето принялся обсуждать проблему во всеуслышание. Так о «пионерской» аномалии узнал Вячеслав Турышев.
Турышев, которого американские коллеги зовут просто Славой, — первый ученый родом из Советского Союза, устроившийся на работу в Лабораторию реактивного движения НАСА в калифорнийской Пасадене. Когда Слава услышал рассказ Ньето, он был приглашенным экспертом в проекте разработок по общей теории относительности (ОТО) — уравнениям Эйнштейна, описывающим, как материя и энергия формируют ткань Вселенной. Предполагалось, что Турышев проведет в Калифорнии год, и ему тогда казалось, что времени разобраться с «Пионерами» будет в избытке. Пятнадцать лет прошло, а он все еще там — и возглавляет исследовательский проект по этой теме.
Если бы Слава Турышев остался верен своей первой привязанности, то наверняка стал бы конструктором космической техники, а не физиком-теоретиком, специалистом по ОТО. Вырос он в предгорьях Алтая, на восточной окраине союзной республики, которая сейчас сделалась независимым государством Казахстан. Из дома Турышевых можно было видеть взлеты на знаменитом космодроме, откуда человек впервые шагнул на орбиту. Именно с Байконура в 1961 году стартовал Юрий Гагарин. Наступили семидесятые; Советский Союз все уверенней осваивал околоземное пространство. С балкона своей квартиры юный Турышев в восхищении смотрел, как небо пронзают иглы ракет. Во время походов в горы они с отцом нередко натыкались на искореженные останки металлических конструкций. Слава отлично знал, что это такое: ему не раз случалось наблюдать, как от ракеты отделяется в облаке газов отработанная ступень и несется к земле, словно Люцифер, низринутый с небес.
Увлеченные успехами отечественной космонавтики, Слава и его друзья начали мастерить собственные космические корабли. Даже сейчас, на пятом десятке лет, Турышев гордится двухступенчатой ракетой по имени «Ультрафотон», которую они построили с двоюродным братом. Двухметровый аппарат работал на самодельном порохе; сера добывалась из такого бросового материала, как обычные спички. Топливной камерой служил стеклянный елочный шар, а искру давала карманная батарейка (4,5 вольта) на конце тридцатиметрового провода. Запуск, по воспоминаниям Славы, захватывал дух. Но должно быть, еще сильнее колотилось сердечко пассажира — ручного мышонка.
Все шло к тому, что Турышев станет инженером-ракетчиком. Но когда Славе исполнилось шестнадцать, кто-то показал ему уравнения Эйнштейна. Это было озарение. Ракеты вдруг представились детской забавой; таинственные извивы пространства — времени, величественной сцены, на которой разыгрываются житейские драмы людей и звезд, без остатка захватили ум.
В 1990 году Турышев защитил кандидатскую диссертацию по теоретической физике и астрофизике в Московском государственном университете. А три года спустя уехал в Калифорнию.
В проекте «Пионеров» Турышеву поначалу отводилась роль «чистильщика», нанятого для решения чужих проблем. Подобно герою Харви Кейтеля в фильме «Криминальное чтиво», он должен был навести порядок там, где другие натворили глупостей. В данном случае опрометчиво было бы, планируя космическую миссию, упустить из виду некие трудноуловимые, но важные нюансы ОТО, она же гравитация по Эйнштейну. Но Турышев, к своему удивлению, не обнаружил в расчетах явных погрешностей. Так родилась его увлеченность «пионерской» аномалией.
И Андерсон, и Ньето, и Турышев ломали головы над возможными упущениями. Им совсем не улыбалось переписывать основные законы физики, и Ньютона с Эйнштейном они предпочли бы не трогать. Увы, самый тщательный анализ не выявил в начинке космического зонда ничего такого, что могло поломать его курс. В 2002 году трое ученых опубликовали совместную работу на пятидесяти пяти страницах, где перебрали все возможные объяснения. Ни одно не годилось. Это было, напомню, уже после турышевской «зачистки», когда любой, самый микроскопический эффект он поверял общей теорией относительности. А еще прежде Андерсон целое десятилетие в одиночку бился над проблемой. Ясно было лишь одно: какое-то слабенькое, но устойчивое гравитационное поле замедляет «Пионеры», словно отталкивая их назад, к Солнцу. Это «нечто» остается загадкой без малого тридцать лет.
