Судьба Исаака Ньютона дает надежду всем, кому сызмальства не везло. Родился он недоноском и выглядел до того маленьким, жалким и противным, что родная мать, по преданию, изрекла: «Этого посадить бы в дырявый кисет». В школе его числили самым безнадежным тупицей. А когда Ньютону исполнилось двадцать три, он открыл закон всемирного тяготения, гласящий: между любой парой тел действует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная обеим массам и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

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.

Именно поэтому исследователи по всему миру непрерывно моделируют полет «Пионеров». Турышев придумал обобщить колоссальный массив данных и написать на их основе компьютерную программу-симулятор.

Сделать такое было очень непросто. Вспомним для ясности, как выглядели информационные технологии в начале 1970-х, в годы запуска «Пионеров». Тогда игольчатые матричные принтеры были довольно-таки крутой новинкой. Билл Гейтс не только не успел придумать операционную систему MS-DOS, но еще не бросил учебу в Гарварде, чтобы вместе со школьным приятелем учредить небольшую компанию под названием «Майкрософт». Это произойдет через два года; а всего двумя годами ранее появился первый компактный носитель — дискета диаметром восемь дюймов. «Пионеры» же, спроектированные в шестидесятые, большую часть данных выводили по старинке на перфокарты. Кое-что записывалось на примитивную магнитную ленту с помощью компьютерной «латыни» — различных языков программирования.

Но даже не это оказалось для Турышева самым сложным. НАСА не имеет обыкновения бережно сохранять всю информацию о любой своей миссии. Что за нужда припоминать, скажем, в какой момент включился корректирующий движок или какое положение занимала космическая станция в ночь с пятницы на субботу четверть века назад? Подобные сводки совершенно не важны, — если, конечно, они не бросают вызов непреложным законам физики. Но кто же мог предвидеть, что такое случится?

В НАСА — явно никто. В конце концов Турышев раскопал большинство данных о полетных траекториях «Пионеров»: четыреста бобин магнитной ленты с космическими координатами были погребены в груде картонных коробок под лестницей в лаборатории. За долгие годы лента испортилась от жары и сырости, но коллеги помогли восстановить данные и перезаписать на DVD. Затем Турышев отправился искать отчеты бортовых приборов, фиксировавших все перемещения «Пионеров» и все их обороты вокруг осей. Пропажа нашлась в принадлежащем НАСА Исследовательском центре Эймса в Кремниевой долине: шестьдесят стеллажей, доверху набитых записями приборных показаний. На всех была пометка: «Уничтожить».

Администрация аэропорта Моффет-Филд, на чьей территории расположился Исследовательский центр, как раз задумала освободить место для текущих хозяйственных нужд и собиралась отправить списанный инвентарь вместе со всем содержимым на свалку. Первый мусорный контейнер уже ждал загрузки на стоянке. Турышев, справившись с эмоциями, растолковал чистильщикам, что такие научные ценности выбрасывать ни в коем случае нельзя, и поклялся нанять за свой счет грузовик для самовывоза. Завхоз, впечатленный его напором, не решился возражать. Эти данные теперь тоже переписаны на DVD и стали общедоступными. Сейчас исследователи в целом мире стараются заново осмыслить полет «Пионеров».

 

Все втянутые в игру считают, что причина, скорее всего, находится на борту. Она, возможно, смехотворно мала; для объяснения с лихвой хватило бы мощности одной комнатной лампочки. Выстрели в космос порцией теплового излучения — он ответит легоньким толчком в противоположном направлении. Что характерно, в точности по канонам классической ньютоновской механики.

Оба аппарата действительно имеют нагревающиеся детали: электрогенераторы на плутонии. При запуске эти устройства, смонтированные на длинных штангах за бортом, чтобы максимально защитить приборы от радиационных помех, давали 2,5 кВт. Что-нибудь около 70 ватт они вполне еще способны производить и сейчас.

Если так, то зонды действительно «уедут косо вбок». Но дело в том, что генераторы как раз и установлены по бокам корпусов. Чтобы отталкивать корабль вспять, им следовало бы находиться прямо по носу.

В итоге тщательного изучения вероятных причин сбоя все механические устройства пришлось исключить из длинного перечня унылых догадок. Протестирован и софт: там тоже нет никаких дефектов, способных повлиять на работу приборов или траекторию полета. Ее могла бы изменить потеря топлива, но для этого утечка должна происходить сразу на обоих зондах совершенно одинаковым образом и остаться незамеченной датчиками.

В общем, так ничего и не решили за тридцать лет. Огорчительно, конечно, но вместе с тем и интригует — настолько, что задело за живое даже самого главного начальника НАСА Майкла Гриффина. Турышев не раз беседовал с ним о «Пионерах». Возможно, благодаря этому исследовательской группе, которая много лет занималась «Пионерами» в свободное от основных обязанностей время, наконец выделили деньги на собственный проект.

Что ж, награда по заслугам. Исследователи «Пионеров» с самого начала держались практически безупречно, столкнувшись с явной бессмыслицей. Они, во всяком случае, не собираются заказывать волшебное бланманже, пока досконально не изучат основное меню. Турышев почти болезненно не выносит разговоров обо всяких физических чудесах, даже столь незамысловатых, как модифицированная гравитация. Ньето их тоже не признает: он гордится тем, что исследователи сумели исключить все дурные случайности, и считает это достижением. Ньето не отказывается от мысли, что однажды ларчик откроется очень просто — как если бы кто-то, уходя, забыл щелкнуть выключателем. Или чем там у них положено щелкать в аэрокосмическом управлении…

 

Сейчас что ни месяц выходят одна-две статьи с новыми, нередко экстравагантными гипотезами насчет судьбы «Пионеров». Попадаются и совсем «отвязные», например: а что, если расширение Вселенной заставляет бортовые хронографы зондов спешить относительно друг друга? Будь это истинно так, тогда уже и специальная теория относительности Эйнштейна потребовала бы серьезного пересмотра. Увы, сей диковинный феномен (да и не он один из предлагавшихся на рассмотрение) неминуемо отразился бы также на движении внешних планет Солнечной системы, а они-то ни малейших странностей не проявляют.

Или может быть, это самое расширение сбило частоты радиоволн, несших информацию с борта на Землю? Впрочем, сами исследователи, выдвинувшие такое предположение, признали, что оно не выдерживает критики: в этом случае отклонение проявилось бы гораздо раньше, пока зонды еще можно было наблюдать визуально. А вдруг аномалия связана с тем, что фотоны сигнала изменили свои квантовые состояния или ускорились по законам нелинейной электродинамики (эту концепцию разработали в 2001 году двое бразильских физиков)? Или может быть, ответ надо искать в «экстрагравитации» Джона Моффата, сулящей заодно и разгадку темной материи? Приверженцы МОНД тоже считают, что их теория объясняет аномалию «Пионеров». Или, если взглянуть с изнанки, убедительно подтверждается таковой.

Ньето с ними не согласен. Гипотеза МОНД, по его мнению, вовсе не сочетается с данными зондов, поскольку не объясняет регулярный характер отклонения. Впрочем, к любым спекуляциям он относится достаточно снисходительно, во всяком случае, спокойнее Турышева. Ему важно расширить границы науки, узнать больше, чем сегодня. Но только не ценой безрассудства: он сознает опасность ученых, желающих во что бы то ни стало добиться признания своих сверхъестественных истин. «Если кто-то готов ввязаться в этакое, думая обрести нечто ценное, так он, помилуй Господи, просто вредитель!»

Ньето не сомневается, что в конце концов они найдут верное объяснение аномалии, обойдясь без великих потрясений основ. Такой перспективой он, как уверяет ученый, ничуть не обескуражен. Все равно мы получим не один новый метод анализа и научимся обрабатывать данные с изящной точностью. Изучим анатомию космических аппаратов и пространства — времени, в котором они движутся, так полно, как не сумели бы, не будь «Пионеров».

Ну а если Ньето не прав и все труды приведут к созданию новой физики — еще лучше! Для науки это в любом случае игра с ненулевой суммой, объясняет Ньето. Андерсон тоже считает, что проблема «Пионеров», скорее всего, ложная тревога. Однако и он не исключает научной революции, ибо видит в этой аномалии сходство с другой, которую невзначай разгадал Эйнштейн, создав совсем не с той целью общую теорию относительности.

 

В 1845 году французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье, известный как первооткрыватель Нептуна, изучал смещение перигелия Меркурия — ближайшей к Солнцу точки эллиптической орбиты планеты. Это явление, именуемое в астрономии прецессией, обусловлено гравитационным влиянием других тел Солнечной системы. Оно не уникально: то же происходит с любой планетой при каждом обороте вокруг Солнца. У Меркурия, однако, перигелий смещался с некоторым избытком. Когда Леверье вывел величину отклонения из закона Ньютона, та разошлась с результатами наблюдений на сорок три угловые секунды — немногим более сотой доли градуса — в столетие.

Заметить столь незначительное отклонение было для той эпохи настоящим подвигом — это все равно что предельно точно измерить диаметр однопенсовой монетки с дистанции в тридцать миль. Однако бурных восторгов не последовало: ученым предстояло найти причину неожиданной аномалии. Попробовали импровизировать. Сам Леверье решил — по всей вероятности, вдохновившись своим удачным предсказанием существования Нептуна, исходя из орбит других планет, — будто пути Меркурия свидетельствуют о наличии еще одного, пока не обнаруженного небесного тела. Другие предполагали неравномерное распределение солнечной массы или возмущение орбит, вызванное пылевыми облаками между Солнцем и Меркурием. Все было «мимо». Лишь в 1915 году Эйнштейн доказал, что столь массивные тела, как звезды, искривляют окружающее пространство, и тем самым объяснил отклонение ближайшей к Солнцу планеты.

С помощью одних лишь уравнений ОТО он рассчитал, что это искривление вкупе с гравитационными возмущениями других небесных тел дает для Меркурия прецессию перигелия в 42,9 угловых секунд за сто лет. Это послужило важным испытанием на прочность новаторской теории и привело к ее скорому триумфу. Джон Андерсон видит здесь урок и для тех, кто недооценивает потенциальную важность странного поведения «Пионеров».

Если аномалия имеет тривиальное объяснение, то Турышев со своей дотошностью докопается до него почти наверняка. Если же тут вмешалось нечто необычное — не поможет и самый тщательный отсев банальных вероятностей. История с прецессией Меркурия показала, что исключение тривиальностей само по себе еще не гарантирует успеха.

Хорошо, говорит Андерсон, пускай зонды дали недостаточно информации, чтобы выстроить целостную картину загадочных сил Вселенной, но даже если эта аномалия не приведет к прорыву в физике, она, во всяком случае, может пригодиться для проверки других теорий. Ведь Эйнштейн создавал ОТО не из-за проблем с перигелием, однако те сыграли важную роль в доказательстве правоты его радикальных идей. Если расчеты орбиты Меркурия облегчили одно из величайших научных озарений, то зонды «Пионер», вполне возможно, послужат той же цели.

 

Суждено ли совершиться внезапному прорыву? Пока мы располагаем данными, что состав Вселенной нам по большей части не известен; что многовековое учение, не исключено, потребует ревизии, а столкнуть с курса две космические станции — запущенные, кстати сказать, и для проверки законов Ньютона — могла неведомая сила. Томас Кун отнес бы все это к симптомам надвигающегося кризиса. Такое, конечно, неприятно отдает «скрипом небесных сфер», но, быть может, сулит изменить наше видение космоса в самом недалеком будущем.

Мысль захватывающая, однако никаких конкретных указаний на будущность науки она не дает. Все, что мы можем сделать, — это не оставлять усилий и складывать в копилку новые факты.