Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

Создание нового космического аппарата обходится очень дорого, поскольку каждая его часть и каждый процесс должны быть проверены и подтверждены, чтобы убедиться: машина перенесет тяготы далекого путешествия, в котором рядом с ней никого не будет. Чтобы сэкономить и одновременно повысить надежность, в «Новых горизонтах» использовались разработки электронной техники для предыдущих межпланетных экспедиций Лаборатории прикладной физики. Где только возможно, команда старалась не начинать работу с чертежей. Например, Лаборатория прикладной физики почти полностью скопировала систему передачи команд и данных со своих только что законченных аппаратов «Мессенджер» и «Контур», а Юго-Западный исследовательский институт собрал ультрафиолетовый спектрометр Alice «по мотивам» подобного спектрометра, разработанного для полета орбитальной АМС «Розетта» к комете.

В «Новых горизонтах» были значительно усовершенствованы системы связи, позволяющие передавать и получать информацию в обе стороны: с Земли на зонд — команды, а данные и информацию о «состоянии здоровья» (телеметрию) — с зонда на Землю. Как мы уже говорили, команда «Новых горизонтов» приняла решение понизить функциональные возможности системы связи у Плутона, потому что антенны имеют большой вес, а для передачи из глубокого космоса требуется много энергии. Также подобное уменьшение скорости передачи данных экономило средства, чтобы уложиться в бюджет, выделенный NASA. Но это означало, что после пролета Плутона потребуется больше года на то, чтобы передать всю собранную информацию на Землю. Алан сказал команде: «Если мы не уложимся в финансовые рамки, то вообще никуда не полетим. Я понимаю, что вы бы предпочли передавать данные побыстрее, но, если мы действительно хотим отправиться к Плутону, мы должны не превышать смету NASA, а это означает: нам придется идти на компромиссы».

Мудрые конструкторские решения для создания экономной и почти невесомой системы связи для «Новых горизонтов» являются всего лишь одним из примеров того, как принималось множество решений — от двигателя и управления полетом до хранения данных и регулирования температуры, — чтобы создать космический аппарат, направляющийся к внешним планетам и полностью меняющий все представления о том, сколько должен стоить такой полет.

Чтобы добраться до Плутона так быстро, как только возможно, команде «Новых горизонтов» требовалось построить очень легкий космический аппарат и обзавестись мощной ракетой. Такое сочетание (вместе с гравитационным маневром в поле притяжения Юпитера) было способом добиться самой высокой возможной скорости для того, чтобы достичь границ Солнечной системы. В то время, когда начинался проект «Новые горизонты», в США не было достаточно мощной ракеты, готовой к эксплуатации, но в разработке находились две новые ракеты-носителя. Lockheed Martin строил новую тяжелую ракету «Атлас-5», а Boeing — «Дельту IV». Обе ракеты были громадные — более 60 м высотой каждая — и способны развить тягу в сотни тонн.

Boeing и Lockheed Martin жестко соперничали, сражаясь за контракты на каждый пуск. В 2002 и 2003 гг., когда аппарат только проектировался, NASA и команда «Новых горизонтов» тщательно выбирали между двумя ракетами, сравнивая, например, то, как на каждую из них устанавливается космический аппарат, а также их различные энергетические возможности, ускорение, условия воздействия вибраций и стоимость. В конце концов победила «Атлаc V», отчасти из-за того, что должна была быть готова раньше, и планировалось, что до 2006 г. пройдет больше ее пусков.

Для запуска «Новых горизонтов» была выбрана самая мощная версия «Атласа V», имеющая цифровое обозначение 551. Первая ступень этого монстра имеет высоту 32 м и 3,81 м в диаметре. На ней установлен мощный двигатель, построенный в России [17] Жидкостный ракетный двигатель РД-180. — Прим. пер. , внутри которого сгорают жидкий кислород и керосин. К первой ступени крепятся пять гигантских твердотопливных ракетных ускорителей, которые начинают работать одновременно с ней. Вместе им предстояло разогнать «Новые горизонты» (и верхние ступени ракеты) до гиперзвуковой скорости, превышающей 16 000 км/ч. В качестве второй ступени используется разгонный блок «Центавр». Он имеет высоту 13 м и дает тягу 10,1 т. На второй ступени стоит американский двигатель компании Aerojet Rocketdyne RL-10. Особенно важно, что «Центавр» можно запустить и остановить несколько раз, для того чтобы направить «Новые горизонты» на верный курс к Юпитеру.