"В расчеты вкралась ошибка. Они не прошли над атмосферой, а ударились о нее. Корабль врывался в воздух с грохотом, от которого у них лопались барабанные перепонки. Распластанные каждый на своем ложе, они чувствовали, как сжались до предела амортизаторы; передние экраны полыхнули ярким пламенем и погасли, - подушка раскаленных газов расплавила наружные объективы, торможение началось слишком поздно и было недостаточно интенсивным. Рубку наполнил чад от жженой резины. Под прессом перегрузки люди слепли и глохли. Близился конец..." Неужели конец? Нет, это было только начало. Так трагично начинались 40 лет назад приключения земных астронавтов на далекой планете, описанные паном Станиславом Лемом в его добротно сделанном и ныне незаслуженно забытом научно-фантастическом романе "Эдем". Ошибка НЕ МОГЛА НЕ вкрасться в расчеты. Во-первых, без нее не случилось бы аварии, без которой не получилось бы приключений. Во-вторых, было бы художественным безобразием перевалить ответственность за крушение с глупой машины на заведомо железные руки астронавтов. А в-третьих, машина-то не могла не быть глупой. Судите сами: на борту звездолета - тонны бумажных книг, в кармане звездолетчика - бензиновая зажигалка, противоперегрузочные гамаки - из нейлона, а с инопланетянином общаются посредством доски и мела... Все ясно: бортовой "калькулятор" - это, в лучшем случае, несколько шкафов, забитых десятком тысяч трехногих шляпок-транзисторов, похожих на марсианские боевые машины. Такому "суперкомпьютеру" НЕ ГРЕХ и ошибиться!

Какое счастье, что технические детали - далеко не главное в книгах Лема и еще нескольких писателей его уровня. Иначе жизнь, без устали доказывающая неспособность фантастов и футурологов предвидеть будущее, давно оставила бы меня без любимых книг детства. По этой причине то, о чем я напишу в данной статье, совсем не мешает мне уж в `который раз с удовольствием перечитывать "Эдем". А напишу я о том, как компьютеры конца XX века упрямо ОТКАЗЫВАЮТСЯ взять на себя ответственность за ничтожные расхождения между расчетными и реальными траекториями полета трех американских космических зондов, и о том, как эти загадочные расхождения сводят с ума физиков и компьютерщиков из NASA и LANL (Los Alamos National Laboratory).

Давным-давно, 3 марта 1972 года, в космос ушла ракета, несущая американский межпланетный зонд "Пионер-10". Это была первая миссия человечества к Юпитеру - самой большой планете Солнечной системы. Зонд массой 258 кг имел на своем борту два ядерных источника питания на плутонии-238, параболоидную антенну для радиосвязи с Землей и много аппаратуры для передачи изображения, навигации, измерения магнитных полей и космических излучений, регистрации микрометеоритных частиц и состава межпланетного газа. "Пионер-10" был еще и первой миссией человечества за пределы Солнечной системы: в начале 80-х годов он пересек орбиту Плутона и продолжил свой путь в глубокий космос, направляясь к звезде Альдебаран, которой он достигнет всего лишь через два миллиона лет. На случай встречи зонда с "зелеными человечками" предусмотрительные земляне поместили на его борту металлическую пластину, на которой изображены мужчина, женщина, двойная спираль ДНК и положение Земли в Галактике относительно самых мощных пульсаров. (До чего же люди неспособны предвидеть будущее, даже свое собственное! Когда в начале 70-х я рассматривал фото этой пластины в журнале "Наука и жизнь", мог ли я думать о том, где, когда и почему я о ней напишу?) Эта пластина очень символична, но вряд ли функциональна: возможно, где-то в конце XXI века ее вместе с "Пионером-10" выловят сами же земляне и торжественно поместят в музей.

Как-то многовато глаголов прошедшего времени в рассказе о "Пионере-10": "имел", "был", "продолжил"... Сейчас этот зонд находится на расстоянии 72 а.е. от Солнца и продолжает удаляться от него со скоростью 2,6 а.е. в год (а.е. - это астрономическая единица, среднее расстояние Земля-Солнце, около 150 млн. км). Хотя его ядерные батареи заметно "подсели", радиосистема и большинство приборов по-прежнему работают. Да, крепко строили в начале 70-х... Уже почти два десятилетия зонд летит в очень пустом пространстве, и потому его приборы не сообщают ничего неожиданного. Но вот ведь какой парадокс получается: теперь не так важно то, ЧТО зонд "видит", как важно то, ГДЕ он в точности находится. Дело в том, что после пролета вблизи Юпитера "Пионер-10" практически не пользовался своим реактивным двигателем и с тех пор летит свободно, по инерции, представляя собой как бы "пробное тело", зондирующее суммарное гравитационное поле всех тел Солнечной системы. Законы механики и гравитации позволяют очень точно рассчитать траекторию полета зонда, а сравнение расчетной траектории с реально наблюдаемой дает информацию о том, не было ли в достаточной близости от зонда массивных "неучтенных" тел. Реальная траектория зонда измеряется посредством специальной сети радиотелескопов (Deep Space Network) с буквально фантастической точностью. Делается это так. С Земли в сторону зонда посылается узконаправленный радиоимпульс строго определенной частоты. Достигнув зонда, этот импульс активно (т.е. с усилением мощности) отражается в сторону Земли импульсным повторителем. Проделав обратный путь, импульс регистрируется земным радиотелескопом. (Кстати, при теперешнем расстоянии до "Пионера-10" между посылкой и возвращением импульса проходит 20 часов.) Частота вернувшегося импульса будет отличаться от частоты посланного вследствие движения зонда (эффект Доплера), и по этому сдвигу частоты очень точно вычисляют скорость зонда относительно Земли, а по скорости - перемещение. Слежение за траекторией "Пионера-10" осуществлялось NASA ровно 25 лет, до марта 1997 года, затем было официально прекращено по финансовым соображениям, но с тех пор было выполнено немало дополнительных эпизодических измерений скорости зонда - ведь его аппаратура продолжает работать. Астрономы очень надеялись, что траектория этого зонда "почувствует" гипотетическую Планету X, или Трансплутон, т.е. 10-ю планету Солнечной системы. Увы, астрономам не повезло. Зато физики обнаружили в доплеровских данных по "Пионеру-10" нечто такое, что, несмотря на свою ничтожную малость, ни в какие ворота не лезет!

"Пионер-10" - не единственный космический зонд, траекторию которого отслеживали с особой тщательностью по причине инерциальности полета. Через год после него, 6 апреля 1973 года, в космос ушел его близнец, "Пионер-11", который нанес визиты Юпитеру и Сатурну и затем также ушел за пределы Солнечной системы. К сожалению, из-за неисправности в импульсном повторителе последний полезный доплеровский радиосигнал был получен от этого зонда в октябре 1990 года, а в сентябре 1995 года его приборы перестали работать, поскольку совсем "сели" ядерные батареи. Однако "Пионер-11" успел подарить исследователям около 15-ти лет тщательно промеренной траектории своего инерциального полета. И еще один космический зонд, который давно не пользовался своим реактивным двигателем, - американский "Улисс". Этот 370-килограммовый зонд был запущен 6 октября 1990 года к Юпитеру. Однако навестить гиганта не было главной целью "Улисса": он хитро воспользовался мощным притяжением Юпитера как пращей, которая в феврале 1992 года выбросила его из плоскости эклиптики (где сконцентрировано большинство тел нашей системы) в сторону Солнца. Благодаря этому трюку "Улисс" стал первым космическим зондом, выведенным на полярную солнечную орбиту: летом 1994 года он пролетел над южным полюсом Солнца, а летом 95-го - над северным. Его траекторию продолжают точно отслеживать.

В астрономии ничто не делается быстро. Когда-то Тихо Браге всю жизнь копил результаты наблюдений за движением планет, и лишь его ученик Иоганн Кеплер сумел расчетным путем вывести из этих данных свои знаменитые законы. Для такой работы нужен особый склад ума, не терпящий торопливости. Джон Андерсон из Jet Propulsion Laboratory (NASA) занимался расчетами траекторий полета "Пионеров" с начала 70-х годов. Уже в 1980 году он заметил ничтожное, но систематическое отклонение расчетной траектории от реально наблюдаемого курса "Пионера-10". Однако Андерсону понадобилось еще 15 лет кропотливых расчетов, проверок и анализа данных по другим зондам, чтобы наконец-то УВЕРЕННО заявить: существует эффект, пока необъяснимый никакими физическими и техническими причинами и эквивалентный дополнительному ускорению космических зондов в направлении Солнца. Величина этого дополнительного ускорения ничтожна: около одной десятимиллиардной доли ускорения свободного падения на поверхности нашей планеты. Это ускорение за ЦЕЛЫЙ ГОД вносит в скорость "Пионера-10" дополнительное изменение, равное всего лишь 3 см/с, - при его-то теперешней скорости 13 км/с! Разумеется, такой ничтожный эффект никак не отражается на реальных проблемах навигации межпланетных кораблей, но он способен ОЧЕНЬ БОЛЬНО ударить по всей фундаментальной физике, если ему не найдется никакого разумного объяснения. Пока не находится. Андерсон со своей группой из Jet Propulsion Laboratory и присоединившийся к ним Майкл Ньето из LANL испробовали уже все мыслимые средства, чтобы избавиться от загадочного ускорения. Они применили более точную, чем ньютоновская, теорию движения и гравитации - общую теорию относительности Эйнштейна. Они учли возмущения орбиты Земли и изменения скорости ее вращения, которые могли повлиять на доплеровский сдвиг радиосигналов. Они учли притяжение всех планет и даже меньших тел Солнечной системы. Они учли взаимодействие зондов с солнечным ветром (водородом и гелием, сдуваемыми излучением с поверхности Солнца), а также давление солнечного света на зонды и эффект отдачи при испускании ими тепла в окружающее пространство. Они учли даже выделение газов оболочками зондов и возможную утечку горючего из их двигателей. Все, казалось бы, учтено, а эффект дополнительного ускорения остался. Наконец, Андерсон и его коллеги передали свои компьютерные программы и данные в Aerospace Corporation для их независимого анализа. Там ошибок в программах не нашли, написали собственные программы и повторили все ключевые расчеты - результат тот же. Итак, компьютеры не виноваты, люди тоже, использована самая продвинутая физика, а загадочный эффект ОСТАЕТСЯ необъясненным.

Что же дальше? NASA готовит зонд на Плутон. Он будет иметь новую, гораздо более точную систему слежения за курсом, потому через годы появятся новые, более точные данные. Продолжается слежение за "Улиссом", изредка приходит доплеровский привет от "Пионера-10". Компьютеры считают, физики проверяют все новые предположения, даже инженеры снова задумались над конструктивными особенностями давно запущенных зондов. Чем же кончится эта история с крошечным дополнительным ускорением? Возможно, получится так, как у астронавтов из романа Лема: "Автомат не ошибся. Мы ошиблись. Забыли о поправке на хвост". Будет гораздо спокойнее, если Эйнштейн останется прав. Однако не исключено, что новая глава фундаментальной физики будет начинаться словами: "В расчеты НЕ вкралась ошибка".

Сергей СЕРЫЙ,
[email protected]