Понадобилось полтора года, более 90 импульсов скорости и множество гравитационных маневров, но зато совсем немного топлива, чтобы поместить два космических аппарата в нужные точки. Во время своего перелета аппараты двигались по немыслилмым, причудливым орбитам. Этим летом два космических корабля проекта «ARTEMIS» наконец заняли свои места около Луны. Изначально эти два аппарата были частью проекта THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interaction during Substorms, Шкала времени событий и макроскопическое взаимодействие во время суббурь).

Несмотря на богатый опыт человечества в подобных перелетах, этот был особенно сложен. В ходе перелета было проведено несколько новых, не опробованных ранее маневров. В их числе были несколько месяцев, когда космические корабли двигались по орбитам, похожим на скорлупу арахиса. Они находились по разные стороны от Луны в ничем не примечательных, на первый взгляд, точках.

По утверждению Дэвида Фолта из Центра космических полетов имени Годдарда, «на этой орбите, в точках либрациисистемы Земля-Луна, еще не было ни одного космического аппарата». Такая орбита является сильно нестабильной и требует постоянного поддержания.

В 2009 году проект THEMIS завершил свою работу по изучению геомагнитного поля, полярных сияний и влияния на них Солнца. Два аппарата были включены в новый проект – ARTEMIS (Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun, ускорение, перезамыкание, турбулентность и электродинамика взаимодействия Луны и Солнца).

Одной из проблем явилось то, что у обоих аппаратов оставалось слишком мало топлива для того, чтобы провести стандартное маневрирование. Однако, руководитель проекта THEMIS Василис Ангелопулос сумел убедить NASA использовать два аппарата для изучения электромагнитного поля Луны. Ангелопулос разработал сложную стратегию маневрирования. Она опиралась в первую очередь на гравитационные маневры около Земли и Луны. Для проверки и детальной разработки стратегии он обратился к специалистам центра имени Годдарда, которые были ответственны за запуск аппаратов проекта THEMIS.

В первую очередь была увеличена высота орбиты аппаратов. Начальные орбиты имели высоту, не достигавшую половины расстояния до Луны. При помощи малых по величине импульсов, расположенных по возможности в оптимальных точках, специалисты сумели повысить орбиту. Для первого аппарата (ARTEMIS P1) потребовалось 5 импульсов, для второго (ARTEMIS P2) – 27. Затем аппараты были переведены на орбиты, напоминающие фигуры Лиссажу и находящиеся около устойчивых точек либрации. Первый аппарат долетел до дальней точки Лагранжа 25 августа 2010 года. Второй аппарат был нацелен на ближнюю точку и достиг ее 22 октября. Сложность маневров, включавших гравитационные маневры и учитывавших гравитационное воздействие других тел, была вызвана тем, что в точки Лагранжа нужно попасть с определенной скоростью.

В результате оба аппарата были расположены в точках, удобных для изучения магнитного поля около Луны. Их расположение позволяет изучать поведение Солнечного ветра, пытающегося заполнить вакуум за Луной. А на траекторию солнечного ветра большое влияние оказывают магнитные поля. «Это своего рода естественная среда обитания плазмы, – сказал Дэвид Сибек, руководитель проектов в Центре имени Годдарда. – Луна создает пустоту в пространстве для солнечного ветра, и мы получили возможность увидеть, как оно ее заполняет. Здесь сталкиваются микрофизика, физика частиц, волновая физика. Все то, что мы не могли бы одновременно изучать ни на одном другом предмете, кроме плазмы».

Работа баллистиков была не менее интересна. Удержать тело в точке, которая не примечательна ничем, кроме баланса гравитационных взаимодействий двух тел – непростая задача. Космический аппарат, находящийся в точке Лагранжа, должен быть под постоянным наблюдением. При его отклонении от точки необходимо максимально быстро принимать меры по его возврату.

По словам одного из специалистов центра Годдарда, орбита обновлялась каждый день в 9 часов утра. Затем запускалось численное моделирование для расчета параметров необходимого маневра. При этом расчеты проводились параллельно несколькими командами и решение принималось только в отношении стратегии, которая всеми группами признавалась как пригодная на неделю.

В ходе работы был обнаружен интересный факт. Оказалось, что выгоднее всего проводить маневры, когда аппараты находятся на линии Земля-Луна, что пока не удалось объяснить.

Как оказалось, такое пристальное наблюдение было действительно необходимо. 14 октября орбита первого аппарата внезапно и сильно изменилась. Космический аппарат увеличил свою угловую скорость примерно на 0.001 оборотов в минуту. Также вышел из строя один из приборов, измерявших параметры электрического поля. Оказалось, что сфера на конце 26-метровой штанги, часть этого прибора, была разрушена. Видимо, в нее попало какое-то тело. В результате для стабилизации угловой скорости пришлось потратить заметное количество топлива. Тем не менее, топлива должно хватить еще на 7-10 лет работы и для последующего перелета к Луне.

«Мы с восхищением смотрим на работу баллистиков, – говорит Сибек. – Они собираются провести аппараты намного ближе к Луне, чем мы могли надеяться. Это очень важно для получения хороших данных о составе, поверхности и магнетизме Луны».

9 января 2011 года первый аппарат перешел на ближнюю сторону Луны. 27 июня началась последняя часть перелета. Первый аппарат начал спиральный спуск к Луне чтобы занять орбиту, близкую к орбите Луны. 17 июля его примеру последовал второй аппарат.

«Мы наблюдаем за аппаратами проекта ARTEMIS каждый день и каждую неделю формируем новую стратегию маневрирования. Это было сложно, но мы узнали много нового и полезного, – говорит Фолта. – Но скоро мы завершим последнюю стадию маневрирования и наконец станем всего лишь консультантами проекта».