из
себя представляет Европа, спутник Юпитера, или какова поверхность Плутона.
«Вояджер-1» и «Вояджер-2» — именно такие аппараты, ставшие надёжными инструментами
изучения космоса и служащие человечеству вот уже почти 50 лет. К сожалению, ничто не вечно,
и у первого «близнеца» сейчас серьёзные технические проблемы, которые уже вряд ли
получится решить.
С чего всё началось
5 сентября 1977 года «Вояджер-1» впервые отправил данные со своих приборов на Землю, и с
тех пор поток информации не прекращает поступать, за исключением небольших перерывов.
Зонд должен был изучать Юпитер и Сатурн, причём считалось, что он проработает всего
несколько лет, после чего системы прекратят функционировать.
Но всё оказалось иначе — срок службы двух аппаратов превысил расчётный в десять раз.
«Вояджер-1» пролетел мимо Юпитера в 1979 году, после чего посетил и окрестности Сатурна в
1980 г. Он вместе со своим «близнецом» внёс огромный вклад в изучение Солнечной системы,
предоставив подробную информацию об атмосфере планет-гигантов, о спутниках и кольцах.
В частности, «Вояджеры» передали снимки вулканов на Ио (причём действующих),
сфотографировали ледяной покров Европы, кольца Сатурна, циклоны Нептуна и многое другое.
Информацию, переданную ими, до сих пор изучают.
В 1988 году «Вояджер-1» стал самым отдалённым от Земли аппаратом, созданным руками
человека. К сожалению, последние несколько десятков лет зонды работают, что называется, на
истощение, поскольку мощность термоэлектрических генераторов постоянно падает.
В 2017 году основные его двигатели отказали, и Земля активировала маневровые двигатели
аппарата — впервые за 40 лет. Выяснилось, что деградировали системы коррекции ориентации
аппарата, вместо них учёные попробовали использовать двигатель коррекции траектории,
простаивавший 37 лет. Удивительно, но запуск показал, что всё хорошо, это позволило
предположить увеличение срока службы аппарата ещё на 2-3 года. Забегая вперёд, скажем, что
инженеры оказались правы.
В 2013 году зонды вышли за границы Солнечной системы (правда, некоторые астрономы
считают, что этого не случилось до сих пор), тогда несколько лет публиковались новости, в
которых говорилось, что аппараты то покинули нашу систему, то нет.
В 2020 году «Вояджер-1» оказался на расстоянии свыше 22 млрд км от Земли. На обмен
данными уходило более двух суток.
Технические проблемы
Перебои в работе оборудования зондов возникали многократно, но каждый раз инженерам и
учёным удавалось их решить. Но в 2022 году начались серьёзные проблемы с передачей
телеметрии «Вояджером-1». Тогда аппарат стал отправлять странные данные о своём
положении — последовательность нулей или 377.
Инженеры NASA объяснили, что всё это связано с AACS (подсистемой пространственной
ориентации и маневрированием). Несмотря на то, что зондом всё ещё можно было управлять
«вручную», он потерял представление о том, где находится в текущий момент. Скорее всего,
причина заключается в негативном воздействии жёсткого излучения на навигационную систему
устройства.
Тогда высказывалось даже предположение о влиянии тёмной материи или вещества с
отрицательной массой на земной аппарат. Конечно, доказать или опровергнуть это мы не
можем, но факт остаётся фактом — навигационная система стала сбоить. Инженерам проекта
удалось решить проблему, отправив телеметрию через другой компьютер аппарата.
Но в декабре 2023 года ситуация повторилась. Блок телеметрической модуляции стал
отправлять в ЦУП странный двоичный код. В NASA предположили, что проблема в FDS. Это
один из трёх компьютеров зонда, работающий вместе с центральным блоком управления и
контроля, а также устройством, отвечающим за ориентацию и наведение. Он также управляет
сбором различной информации сети датчиков аппарата и объединяет всё это в данные в
двоичном коде. А телекоммуникационный блок отправляет информацию на Землю. Возможно,
проблема вызвана повреждением памяти в FDS.
Учёные перезагрузили систему, но ничего не получилось — зонд продолжал передавать на
Землю невразумительные данные.
«Если мы вернём аппарат к жизни, это будет величайшим чудом. Мы определённо не
собираемся складывать руки. Есть и другие методы, которые мы можем попробовать. Но
случившееся, безусловно, самая серьёзная поломка с тех пор, как я стала менеджером
проекта», — заявила руководитель миссии Сюзанна Додд.
Аппарат нормально принимает данные с Земли и «понимает» их, но это пока ничем не помогает
вернуть обмен информацией. Сейчас сотрудники проекта продолжают передавать команды
«Вояджеру-1», надеясь на локализацию проблемы при помощи коррекции памяти компьютера.
Если в течение нескольких недель ничего не выйдет, то зонд можно будет считать потерянным.
Конечно, Земля продолжит получать тот самый поток невразумительных данных, что позволит
понять, работает ещё аппарат или нет. Но научной ценности информация уже не несёт.
На текущий момент «Вояджер-1» находится на расстоянии 24 365 306 285 км от Земли и
продолжает своё путешествие со скоростью 61 тыс. км/ч. Сейчас для получения ответа от
аппарата приходится ждать около 45 часов, настолько велико расстояние.
Не всё потеряно
Близнец зонда, «Вояджер-2», продолжает работать. В 2023 году срок его службы продлили на
несколько лет. В частности, учёные решили проблему падения мощности топливного элемента,
отключив обогрев систем, которые уже не нужны для поддержания полёта.
Чем дальше улетают аппараты, тем более ценную информацию они передают, поэтому в NASA
очень заинтересованы в продолжении работы устройств. Насколько можно понять, системы
«Вояджер-2» функционируют стабильно, и пока что никаких критических сбоев нет. В начале
2023 года учёные проанализировали информацию с зонда — оказалось, что всё идёт по плану.
Хотелось бы надеяться, что «Вояджер-2» проработает ещё несколько лет, до момента
окончательной потери мощности топливным элементом, и мы сможем узнать ещё много
интересного. И конечно, пожелаем удачи NASA с восстановлением работоспособности
«Вояджера-1».
https://habr.com/ru/users/Petr0v1/
***************
2.Билет в один конекц: исьтрия програмы "Вряджер"
А самое невероятное заключается в том, что оба аппарата до сих пор находятся на
связи с Землёй. Только вдумайтесь: они были запущены в 1977-м. Это год, когда СССР
возглавлял 70-летний Леонид Брежнев, когда Джимми Картер принял присягу
президента США, когда на экраны кинотеатров вышли первые «Звёздные войны», а
Ники Лауда стал двукратным чемпионом «Формулы-1».
Проблема расстояний
Миссию аппаратов «Вояджер» можно без прикрас назвать величайшим
путешествием во всей человеческой истории. До них мы почти ничего не знали
о планетах-гигантах и их спутниках. Пара космических странников фактически
открыла для нас внешнюю часть Солнечной системы и даже позволила впервые
бросить взгляд на межзвёздное пространство.
Начало 1960-х — эпоха космической романтики. В то время некоторым казалось, что
ещё чуть-чуть — и человечество покорит Солнечную систему, создаст колонии на
других планетах. Однако многие специалисты уже тогда понимали, что на самом деле
всё далеко не так просто.
Дело в том, что ракеты на химическом топливе, используемые для космических
полётов, чудовищно неэффективны. Во-первых, у них крайне низкий КПД. Они
способны вывести в космос груз массой лишь в несколько процентов от их стартовой
массы, притом чем выше орбита, тем этот процент меньше. Во-вторых, максимальная
скорость, которую может развить ракета, лишь немногим больше 11,2 километра в
секунду — минимальной скорости, позволяющей вырваться из оков земного
притяжения и отправить аппарат к другой планете.
В случае, если это полёт к Луне, последнее обстоятельство некритично (её можно
достичь за несколько дней), однако чем дальше мы хотим улететь, тем безжалостней
становится арифметика. Чтобы добраться до Марса на той же ракете, нам потребуется
девять-десять месяцев. А если говорить о путешествии к более далёким внешним
планетам, то счёт пойдёт уже на годы и десятилетия.
Возьмём для примера Нептун. При полёте по прямому маршруту от Земли зонду
понадобится порядка 30 лет, чтобы достичь восьмой планеты. Даже сейчас крайне
сложно построить аппарат, который сможет работать так долго. В начале же
космической эры это казалось практически неосуществимым — особенно с учётом
общего уровня надёжности техники и ракет тех лет.
Разумеется, не все были готовы мириться с таким положением дел. Уже тогда
инженеры знали, как ускорить космический аппарат без расходования топлива:
задействовать гравитацию. Если правильно выстроить траекторию полёта, гравитация
планеты увлечёт за собой космический аппарат, добавив ему часть скорости своего
орбитального движения (по аналогичному принципу гравитацию можно использовать
Первый в истории гравитационный манёвр совершил аппарат «Луна-3» в 1959 году. После
съёмки обратной стороны Луны гравитация нашего спутника вновь направила станцию к
Земле, что позволило ретранслировать данные, в том числе эту фотографию / ОКБ-1
В определённой степени нам повезло. Из всех планет-гигантов Юпитер ближе всего к
Земле и при этом обладает наибольшей массой. Следовательно, аппарат, совершив
рядом с ним гравитационный манёвр, получит наибольшее приращение скорости.
Выходит, что путешественники, направляющиеся к дальним рубежам Солнечной
системы, могут использовать Юпитер в качестве своеобразной бесплатной заправки.
В 1962 году математик Майкл Минович с помощью самого мощного компьютера того
времени — IBM 7090 — разработал универсальный алгоритм для расчёта траекторий
космических аппаратов при гравитационных манёврах вблизи планет. Однако до поры
до времени работа Миновича оставалась лишь занятной теорией, поскольку в те годы
основным приоритетом NASA оставалась Луна.
Всё изменилось в 1965 году, когда сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA
(JPL) Гарри Фландро решил проверить, возможно ли применить алгоритм Миновича
на практике. Учёный начал просчитывать различные траектории при гравитационных
манёврах и сделал важное открытие. Оказалось, что во второй половине 1970-х
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун должны были выстроиться в пространстве в огромную
дугу. Такое уникальное событие случается лишь раз в 176 лет. Благодаря этому один
аппарат мог посетить все внешние планеты Солнечной системы за один заход. Притом
ряд последовательных гравитационных манёвров позволил бы значительно сократить
время полёта — до Нептуна аппарат бы добрался не за 30 лет, а всего за 12.
Эта возможность была слишком хороша, чтобы её упустить. В JPL достаточно быстро
родился проект, получивший название Grand Tour. Предполагалось построить четыре
межпланетных зонда: два из них планировали пустить по траектории Юпитер — Сатурн
— Плутон, два — по траектории Юпитер — Уран — Нептун. Стоимость реализации
программы оценивалась в миллиард долларов.
Это было, пожалуй, самое неподходящее время для такого проекта. Во-первых, данные,
пришедшие от зондов с Венеры и Марса, вдребезги разбили фантазии об обитаемости
соседних планет, из-за чего у широкой публики начал пропадать интерес к
