Действие двух самолетов или группы самолетов, выполняющих совместный полет, предполагающее движение в строгом боевом порядке и с соблюдением синхронности – это “гвоздь программы” военной авиации, и, кроме того, просто хорошо организованное авиашоу. Но как бы потрясающе не выглядели элитные “Голубые ангелы” военно-морских сил США или эскадрилья "Буревестники" (Thunderbirds) ВВС США, надо признать, что они фактически привязаны к окружающей их поверхности Земли и, если хотите, “сцеплены невидимой пуповиной” с нашей планетой и её тонкими слоями атмосферы. А что, если уровень мастерства этих великих летчиков можно было бы применить, скажем, в условиях Луны?

На фото: Картина художника, изображающая два космических летательных аппарата (зонда)-близнеца "Отлив" и "Прилив" (Ebb и Flow), которые образуют летающую Лабораторию НАСА по изучению гравитационных аномалий и внутреннего строения Луны (Gravity Recovery And Interior Laboratory) в рамках миссии (GRAIL). Авторы изображения: NASA/JPL-Caltech/MIT.

"Наша задача заключается в том, чтобы обеспечивать совместный полет двух зондов GRAIL по окололунной орбите в стройном боевом порядке "колонна" с очень и очень большой точностью", - заявляет Дэвид Леман (David Lehman), руководитель проекта GRAIL в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. "Нам необходимо этого добиться, чтобы наши ученые смогли получить данные, которые им нужны".

По сути, боевой порядок "колонна" подразумевает, что один самолет (или космический летательный аппарат в нашем случае), следует непосредственно за другим. Зонды-близнецы миссии GRAIL (программы по изучению гравитационных аномалий и внутреннего строения Луны) НАСА "Отлив" и "Прилив" (Ebb и Flow), конечно, не первые аппараты, которым пришлось синхронизировать (приводить в полное соответствие) высоту и "воздушную" скорость, проносясь над кратерами, горами, холмами и каньонами естественного спутника Земли. Такая честь в свое время выпала на долю экипажа "Аполлон-10", который в мае 1969 года провел "генеральную репетицию" первой посадки на лунную поверхность. Однако трудно себе представить, чтобы та точность, с которой астронавты на борту лунного модуля "Снупи" ("Snoopy") и командного модуля "Чарли Браун" ("Charlie Brown") выполняли пилотирование, позволила достичь такого же строго фиксированного расположения, которого удалось достичь зондам "Отлив" и "Прилив". "Это все равно, что сравнивать Божий дар с яичницей", - поясняет Леман. "Лунный комплекс "Аполлон" был готов произвести высадку экипажа на лунную поверхность, вернуться на окололунную орбиту и выполнить стыковку, таким образом, астронавты могли благополучно вернуться на Землю. Что касается лаборатории GRAIL, то выполнение группового полета в строгом боевом порядке (строем) в данном случае является, скорее, научным заданием, и именно по этой причине мы должны выполнять все измерения с большой точностью".

На фото: Изображение художника, представляющее зонды-близнецы, образующие Лабораторию НАСА по изучению гравитационных аномалий и внутреннего строения Луны в соответствии с миссией (GRAIL). В ходе научной фазы программы GRAIL зонды ("Отлив"/Ebb и "Прилив"/ Flow) передают радиосигналы, точно определяющие расстояние между ними в процессе их движения по орбите вокруг Луны в тандеме. Авторы изображения: NASA/JPL-Caltech/MIT.

Когда зонды-близнецы GRAIL пролетают над областями с большей и меньшей силой гравитации со скоростью 3, 600 миль в час (5, 800 километров в час), такие особенности рельефа лунной поверхности, как горы и кратеры, а также залежи, скрытые под лунной поверхностью, могут в незначительной степени влиять на расстояние между двумя аппаратами.

Как вы думаете, какое минимальное изменение расстояния может зарегистрировать научный прибор, использующий луч лазера в диапазоне невидимых сантиметровых длин волн, посылаемый туда - обратно между "Отливом" и "Приливом"? Как насчет одной десятой микрона? Иначе говоря, можно утверждать, что зонды-близнецы GRAIL могут обнаруживать изменение в их расположении вплоть до значений, соответствующих половине ширины человеческого волоса (0.000004 дюйма или 0.00001 сантиметра). Для тех из вас, кто относит себя к категории гематологов или вампиров (мы здесь не осуждаем их), можно привести следующий довод: любое изменение интервала между двумя зондами-близнецами, превышающее половину размера красного кровяного шарика (эритроцита), будет надлежащим образом учтено и зафиксировано на борту в микросхемах памяти космических летательных аппаратов для последующей передачи данных на Землю. И, таким образом, объединяя свои усилия, зонды "Отлив" и "Прилив" будут производить измерения в ходе своего полета, сканируя всю лунную поверхность.

Это позволяет снять с повестки дня вопрос, почему ученые на удалении в четверть миллиона миль от Земли будут внимательно следить за таким микроскопическим изменением расстояния между двумя аппаратами как половина размера эритроцита?

"Из маленьких желудей вырастают великие дубы – даже на лунной орбите," - утверждает Мария Зубер (Maria Zuber), научный руководитель исследований, проводимых в рамках программы миссии GRAIL, из Массачусетского технологического института, г. Кембридж. "На основании данных, собранных в момент таких ничтожно малых изменений расстояния между двумя аппаратами, мы сможем составить беспрецедентно точную карту гравитационного поля Луны c очень высоким разрешением. Используя составленную карту, можно будет в деталях представить, что происходит там, внизу, под лунной поверхностью, а это, в свою очередь, расширит наше представление о том, как наша Земля и её "каменистые" соседи во внутренней Солнечной системе эволюционировали в такие разнообразные миры, которые мы наблюдаем сегодня".

Создание на окололунной орбите из зондов-близнецов GRAIL сверхточной конструкции на расстоянии порядка четверти миллиона миль от Земли стало для команды исследователей довольно трудной задачей. Стартовавшие вместе (на борту одной ракеты-носителя) 10 сентября 2011 года аппараты "Отлив" и "Прилив" вскоре после ухода с околоземной орбиты и вхождения в космическое пространство, разошлись. Преодолев за три с половиной месяца 2.5 миллиона миль (4 миллиона километров), "Отлив" (Ebb) вышел на окололунную орбиту. "Прилив" (Flow) присоединился к нему на следующий день (1 января 2012 года).

"Находиться на лунной орбите – это одно, а находиться на правильной лунной орбите (с научной точки зрения) - это совершенно другое", - отмечает Джо Бирер (Joe Beerer), директор миссии GRAIL из JPL (Лаборатории реактивного движения). "Первоначальная эллиптическая орбита зондов-близнецов проходила на высоте (от лунной поверхности) от 56 миль (90 километров) до 5, 197 миль (8, 363 километров), с периодом обращения вокруг Луны примерно 11.5 часов. Постепенно аппараты должны были снизиться и перейти на более низкую расчетную орбиту (для проведения научных наблюдений) на высоте от 15 до 53 миль (24.5 до 86 километров) с периодом обращения вокруг Луны 114 минут".

Для эффективного и точного снижения и коррекции орбит аппаратов-близнецов "Отлив" и "Прилив" необходимо было, чтобы команда ученых миссии GRAIL запланировала и выполнила серию маневров по изменению параметров траектории для каждого аппарата с помощью кратковременного включения двигателя каждого аппарата. И каждый маневр предстояло выполнить абсолютно точно.

"Поскольку каждому маневру придавалось столь большое значение, мы предусмотрели множество планирований и проверок (испытаний) для каждого зонда",- сказал Бирер. "За восемь недель мы выполнили девять маневров для "Отлива" и 10 для "Прилива", чтобы сформировать тандем для выполнения научных исследований. Мы в буквальном смысле пристально наблюдали за экранами, отслеживая сигналы, сообщающие нам о включении двигателя зонда "Отлив", затем переходили к сигналам, сообщающим о включении двигателя другого зонда "Прилив". Наш график работы был довольно плотным".

Сегодня график работ для команды управления полетом зондов GRAIL остается по-прежнему напряженным, включая ежедневные операции по поддержанию синхронного движения лунных близнецов НАСА. Но как бы ни была занята команда, её члены все же успевают пристально вглядываться в небо.

"В следующий раз, когда вы посмотрите вверх и увидите луну, вероятно, вам захочется на мгновение задуматься о нашем летающем тандеме, состоящем из двух маленьких зондов, который проносится от полюса к полюсу со скоростью 3, 600 миль в час", - говорит Леман. "Они там, вверху, работают вместе, летают вместе и получают данные, которые так нужны нашим ученым. Как мне кажется, они разыгрывают перед нами какой-то невероятный спектакль".

Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, осуществляет руководство миссией GRAIL от имени Управления научными миссиями НАСА, Вашингтон. Массачусетский технологический институт, Кембридж, - учреждение, в котором работает научный руководитель миссии Мария Зубер. Миссия GRAIL является частью Программы открытий, которой руководит Центр космических полетов имени Маршалла, НАСА, в Хантсвилле, штат Алабама. Отделение компании Lockheed Martin Space Systems в Денвере произвело сборку космического летательного аппарата. JPL (Лаборатория реактивного движения) является отделением Калифорнийского технологического института в Пасадене.