Спустя почти 50 лет после старта с Земли «Вояджер-1» НАСА приближается к необычному рубежу, который наглядно покажет, как далеко забрался самый удалённый космический аппарат человечества. Однако поддерживать работу стареющего зонда становится всё труднее: его запас энергии постепенно иссякает.
Недавно инженеры НАСА добились двух важных результатов в своих усилиях по продлению миссии. В сентябре они завершили сложный проект по экономии энергии, призванный сохранить оставшиеся научные возможности аппарата. А 20 октября «Вояджер-1» неожиданно возобновил связь с Землёй после загадочного 48-часового перерыва.
Инженеры НАСА нашли остроумный способ сэкономить энергию
В начале сентября команда «Вояджеров» успешно заменила на борту «Вояджера-1» три устройства на аналоги, потребляющие меньше электроэнергии. Тщательно скоординированная операция, получившая название «Большой взрыв», готовилась несколько месяцев и была проведена примерно через шесть недель после того, как инженеры выполнили такую же процедуру на «Вояджере-2».
Ожидается, что это обновление продлит срок службы остальных научных приборов «Вояджера-1» и позволит аппарату дольше, чем предполагалось ранее, собирать ценные данные из межзвёздного пространства.
Оба аппарата «Вояджер» вырабатывают электричество с помощью радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Эти системы преобразуют в электроэнергию тепло, которое выделяется при радиоактивном распаде плутония. По мере того как этот процесс продолжается, мощность аппаратов постепенно падает: каждый зонд теряет примерно 4 Вт в год.
После почти пяти десятилетий в космосе эта неуклонная потеря оставила инженерам очень мало энергетического запаса. Чтобы миссии продолжали работать, НАСА поэтапно отключает оборудование, без которого можно обойтись.
«Большой взрыв» стал особенно сложной инженерной задачей, поскольку все три замены нужно было выполнить одновременно. Шесть задействованных устройств помогают поддерживать температуру внутри аппарата, несмотря на экстремальный холод космоса. Заменить три исходных устройства вместе было необходимо, чтобы снизить потребление электроэнергии и при этом сохранить правильное распределение тепла по всему «Вояджеру-1».
Как сохранить научную миссию «Вояджера-1»
Ограниченность энергии уже вынудила НАСА в последние годы отключить два научных прибора «Вояджера-1». Когда аппарат запускали в 1977 году, на нём было 10 приборов для научных исследований. Несколько из них отключили после того, как «Вояджер» завершил встречи с внешними планетами, а остальные продолжали работать, исследуя всё более удалённые области космоса.
Среди изучаемых областей была внешняя гелиосфера — огромная область частиц и магнитных полей, создаваемых Солнцем. Оба «Вояджера» с тех пор пересекли эту границу и вышли в межзвёздное пространство, став единственными космическими аппаратами, которые непосредственно исследовали среду за пределами гелиосферы Солнца.
Сохранить их оставшиеся приборы особенно важно, потому что сейчас никакие другие миссии не могут проводить измерения в этой далёкой области. Без обновления «Большой взрыв» НАСА могло бы столкнуться с необходимостью отключить ещё один прибор «Вояджера-1» уже летом 2027 года.
Загадочная потеря связи вызывает новые вопросы
Даже несмотря на успешную экономию энергии, «Вояджер-1» продолжает сталкиваться с неожиданными проблемами.
НАСА временно потеряло связь с аппаратом 18 и 19 октября: Сеть дальней космической связи агентства не приняла его радиосигнал во время двух запланированных сеансов связи, разделённых 24 часами.
Сеть состоит из больших радиоантенн в трёх точках мира и позволяет НАСА обмениваться сигналами с аппаратами, которые исследуют Луну и более далёкие объекты. На момент перерыва «Вояджер-1» находился примерно в 16 млрд миль (24 млрд километров) от Земли.
После двух безуспешных попыток обнаружить аппарат его сигнал неожиданно вернулся 20 октября, примерно через 48 часов после начала перерыва. С тех пор связь не прерывалась, и затем инженеры отправили команды, чтобы разобраться в проблеме.
НАСА пока не установило, что именно стало причиной инцидента. Однако инженеры обнаружили, что один комплект двигателей ориентации «Вояджера-1» перестал работать, а аппарат автоматически включил резервные двигатели.
Такое поведение — часть встроенной системы безопасности, известной как защита от неисправностей. Когда бортовые компьютеры распознают потенциальную проблему с действующим оборудованием, они могут переключиться на резервное, перевести аппарат в стабильную конфигурацию и приостановить обычную работу. Это даёт специалистам на Земле возможность разобраться в ситуации и определить, как лучше поступить.
«Мы впервые видим, чтобы аппарат делал нечто подобное, но мы и находимся на том этапе миссии, когда нужно быть готовыми к неожиданностям, — сказал Карим Бадаруддин, руководитель миссии «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. — Мы рады, что связь с „Вояджером-1“ восстановилась, и стремимся понять, что произошло».
«Вояджер-1» приближается к историческому рубежу в одни световые сутки
Пока НАСА продолжает выяснять причины перерыва в связи, «Вояджер-1» движется к ещё одному замечательному достижению.
Двигаясь через межзвёздное пространство со скоростью около 38 000 миль в час (61 155 км/ч), аппарат, как ожидается, 18 ноября окажется на расстоянии 16,09 млрд миль (25,89 млрд километров) от Земли. Это расстояние равно одним световым суткам: свету требуется целых 24 часа, чтобы пройти путь между Землёй и зондом.
Ни один другой объект, созданный человеком, никогда не достигал такого расстояния.
Этот рубеж также показывает, насколько трудно поддерживать связь с аппаратом, находящимся так далеко от дома. Радиоволны распространяются со скоростью света, поэтому команде, отправленной с Земли, потребуются целые сутки, чтобы дойти до «Вояджера-1». Ответу понадобится ещё 24 часа, так что общая задержка связи составит 48 часов.
«Если вы хотите сказать „привет“ „Вояджеру“, вы отправляете сообщение, идёте домой и ждёте два дня, прежде чем наконец получите ответ», — сказала Сьюзен Додд, руководитель проекта «Вояджер» в JPL.
Пересечение отметки в одни световые сутки не вызовет никаких физических изменений ни в самом «Вояджере-1», ни в его окружении. Аппарат продолжит движение в той же межзвёздной среде, не зная, что миновал рубеж, имеющий особое значение для людей на Земле.
Это достижение скорее служит яркому напоминанию об огромных расстояниях, разделяющих объекты во Вселенной, и о поразительной выносливости аппарата, запущенного почти полвека назад. Несмотря на убывающую энергию, стареющее оборудование и неожиданные технические проблемы, «Вояджер-1» продолжает свой исторический путь и удаляется от Земли дальше, чем любой другой объект, созданный человеком.