Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Эти идеи уже используются в реальных проектах. Они подразумевают также, что в Солнечной системе существует целая сеть невидимых математических трубок, связывающих планеты, — межпланетная система автострад, представляющих собой необычайно эффективные пути между ними. Не исключено, что динамика, управляющая этими трубками, позволит даже объяснить расстояния между орбитами планет и сформулировать какой-то современный вариант закона Тициуса — Боде.

Проект Rosetta — наглядный пример применения новых методов проектирования траекторий для космических аппаратов. В нем не используется эффект бабочки, но ясно видно, что творческое планирование с использованием естественных особенностей гравитационного ландшафта Солнечной системы помогает получить невозможный на первый взгляд результат. Эта программа представляла собой техническую сложность, не в последнюю очередь из-за расстояния и скорости мишени. Во время посадки комета 67P находилась от Земли на расстоянии 480 миллионов километров и двигалась со скоростью более 50 000 километров в час. Это в 60 раз быстрее, чем летают реактивные пассажирские самолеты. В этой ситуации метод прицеливания в точку, использовавшийся для посадки на Луну, просто не сработал бы из-за ограничений современной ракетной техники.

Уйти с околоземной орбиты с достаточной скоростью сложно и дорого, но возможно. И действительно, аппарат New Horizons при полете к Плутону следовал по наиболее короткому маршруту. Правда, в пути он позаимствовал немного дополнительной скорости у Юпитера, но мог бы обойтись и без этого, просто его путешествие продолжалось бы чуть дольше. Сложность представляло торможение у цели; эту проблему обошли, решив, что не будут тормозить вообще. Покидая Землю, New Horizons — самый быстрый космический аппарат из когда-либо запущенных человеком — использовал очень мощную ракету с пятью твердотопливными ускорителями и дополнительной верхней ступенью [50] Atlas V версии 551 был далеко не самой мощной или грузоподъемной ракетой в истории межпланетных проектов. «Вояджеры» отправлялись в 1977 г. в путешествие к Юпитеру и далее на значительно более тяжелой ракете Titan IIIE с дополнительной твердотопливной ступенью. Просто New Horizons за счет достижений в области микроэлектроники и компьютерной техники удалось сделать намного легче, чем были его предшественники тридцатью годами раньше. — Прим. ред. . Разумеется, он избавился от них, как только смог; они слишком тяжелы, чтобы тащить их за собой, и к тому же все равно пусты, топлива в них не осталось. Добравшись до Плутона, аппарат пронесся через его систему на полной скорости — на все основные научные наблюдения у него были приблизительно сутки. Все это время он был слишком занят, чтобы поддерживать связь с Землей, и для ученых и управленцев эти сутки стали периодом нервного ожидания. Никто не мог сказать наверняка, переживет ли аппарат встречу с системой Плутона — столкновение с одной-единственной пылинкой могло оказаться для него фатальным.

Напротив, Rosetta нужно было не только встретиться с 67P, но и оставаться при ней все то время, пока комета будет приближаться к Солнцу, непрерывно проводя наблюдения. Ей нужно было сбросить Philae на поверхность ядра кометы. Для этого аппарат должен был быть практически неподвижен по отношению к нему, но комета-то при этом находилась в 300 миллионов километрах от Земли и двигалась с колоссальной скоростью — 55 000 километров в час. Так что аппарат необходимо было вывести в точности на ту орбиту, по которой следовала комета, и при этом разогнать до точно такой же скорости. Даже найти подходящую траекторию было сложно; сложно было и подобрать подходящую комету.

В конечном итоге траектория космического аппарата получилась очень и очень непрямой — только к Земле, помимо всего прочего, он возвращался трижды . Это как путешествовать из Лондона в Нью-Йорк, слетав для начала несколько раз из Лондона в Москву и обратно. Но города хотя бы стоят неподвижно относительно Земли, а ведь о планетах этого не скажешь, и это существенно меняет дело. Европейский аппарат начал свое эпохальное путешествие в совершенно неправильном, на наивный взгляд непосвященного, направлении. Он двинулся к Солнцу , хотя комета-мишень при этом находилась далеко за орбитой Марса и двигалась от него прочь. (Я не имею в виду прямо к Солнцу: просто расстояние до Солнца некоторое время уменьшалось.) Орбита Rosetta обогнула Солнце и вновь вернулась к Земле, откуда ее швырнуло на встречу с Марсом. Обогнув Марс, аппарат отправился на вторую встречу с Землей, затем обратно и снова за орбиту Марса. К этому моменту комета находилась за Солнцем и ближе к нему, чем Rosetta. Третья встреча с Землей вновь отшвырнула аппарат вовне — в погоню за кометой, которая в этот момент уносилась от Солнца прочь. В конце концов Rosetta встретилась с предназначенной ей целью.