На этой архивной фотографии показаны инженеры, работающие над космическим кораблем НАСА «Вояджер-2» 23 марта 1977 года. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех.
Миссия НАСА «Вояджер», запущенная в 1970-х годах. Сегодня он творит историю, совершая новые научные открытия. Но как два космических корабля 1970-х годов не только выживут, но и процветают в космосе дальше, чем любой другой космический корабль до этого?
Немного предыстории миссии
«Вояджер» — миссия НАСА, состоящая из двух разных космических кораблей, «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенных 5 сентября 1977 года и 20 августа 1977 года соответственно. Спустя десятилетия после запуска пара совершила грандиозное путешествие по нашей солнечной системе, изучая Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – это была одна из первых попыток НАСА исследовать тайны Вселенной.
Эти двойные зонды позже стали первыми космическими зондами, работавшими в межзвездном пространстве — пространстве за пределами гелиосферы, пузыря солнечного ветра и магнитных полей, исходящих от Солнца. «Вояджер-1» первым вошел в межзвездное пространство в 2012 году, за ним последовал «Вояджер-2» в 2018 году.
Сегодня «Вояджер» продолжает работу не только потому, что может, но и потому, что ему предстоит еще много работы по исследованию межзвездного пространства, гелиосферы и взаимодействия между ними. «Мы бы не делали «Вояджер», если бы он не собирал научные данные», — сказала Сюзанна Додд, нынешний руководитель проекта миссии и директор Межпланетной сети в Лаборатории реактивного движения НАСА.
Но на протяжении миллиардов миль и десятилетий революционных научных исследований это революционное межзвездное путешествие не обошлось без испытаний. Так в чем же секрет успеха «Вояджера»?
Вкратце: подготовка и творчество.
«Мы спроектировали их так, чтобы они не подвели».
По словам Джона Казани, руководителя проекта «Вояджер» с 1975 по 1977 год: «Мы не проектировали их на 30 или 40 лет, мы проектировали их так, чтобы они не выходили из строя».
Два космических корабля НАСА «Вояджер» летят в космос, неся с собой небольшой американский флаг и золотую пластинку, полную изображений и звуков – сувениров нашей родной планеты. На этом изображении Джон Казани, руководитель проекта «Вояджер» в 1977 году, с небольшим дакроновым флагом, который был сложен и вшит в тепловые одеяла космического корабля «Вояджер» перед его запуском 36 лет назад. Под ним лежат золотая пластинка (слева) и ее обложка (справа). «Вояджер-2» стоит на заднем плане перед тем, как отправиться на стартовую площадку. Снимок был сделан 4 августа 1977 года на мысе Канаверал, штат Флорида. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех.
Ключевым фактором долговечности миссии является дублирование. Компоненты «Вояджера» не только были разработаны с особой тщательностью, но и изготовлены в двух экземплярах.
По словам Додда, «Вояджер» «был создан для устранения почти всего. Поскольку у нее было два космических корабля – есть избыточность».
Современный источник энергии
Долговечность космического корабля-близнеца «Вояджер» также обусловлена его долговечным источником энергии.
Каждый космический корабль оснащен тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами. Эти ядерные «батареи» изначально были разработаны Министерством энергетики США в рамках программы «Атом для мира», запущенной президентом Эйзенхауэром в 1955 году.
По сравнению с другими вариантами энергии того времени, такими как солнечная энергия, которая не могла работать за пределами Юпитера, эти генераторы позволили «Вояджеру» достичь гораздо большего расстояния в космосе.
Генераторы «Вояджера» продолжают продвигать миссию дальше, чем когда-либо прежде, но они также продолжают производить меньше энергии каждый год, поскольку для экономии энергии приборы со временем приходится отключать.
Креативные решения
Миссия, действовавшая на самых границах гелиосферы и за ее пределами, «Вояджер» преодолела множество проблем. Поскольку космический корабль сейчас работает в межзвездном пространстве с программным и аппаратным обеспечением 1970-х годов, проблемы «Вояджера» требуют творческих решений.
Каждый космический корабль НАСА «Вояджер» оснащен тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РТГ), включая показанный здесь в Космическом центре НАСА Кеннеди во Флориде. РИТЭГи питают космический корабль, преобразуя тепло, выделяемое при распаде плутония-238, в электричество. Миссия «Вояджер», запущенная в 1977 году, управляется по поручению НАСА Лабораторией реактивного движения агентства, подразделением Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех.
Вышедшие на пенсию сотрудники миссии, которые работали в первые дни существования «Вояджера», даже вышли на пенсию, чтобы работать с новыми сотрудниками миссии, чтобы не только решать большие проблемы, но и передавать важные ноу-хау миссии следующему поколению ученых и инженеров.
«С моей позиции менеджера проекта очень интересно видеть, как молодые инженеры с нетерпением ждут работы над «Вояджером». «Чтобы противостоять вызовам старой миссии и работать бок о бок с некоторыми мастерами, людьми, которые построили космический корабль», — сказал Додд, — «Они хотят учиться друг у друга».
Всего за последние несколько лет «Вояджер» проверил креативность команды миссии, решая ряд сложных задач. Совсем недавно засорился топливный шланг внутри двигателей «Вояджера-1», который контролирует ориентацию и направление космического корабля. Двигатели позволяют космическому кораблю выравнивать антенны и имеют решающее значение для поддержания связи с Землей. Благодаря тщательной координации команде миссии удалось удаленно переключить космический корабль на другой набор двигателей.
Эти виды ремонта особенно сложны, поскольку радиосигналу требуется около 22,5 часов, чтобы добраться до «Вояджера-1» от Земли, и еще 22,5 часа, чтобы вернуться. Передача сигналов на «Вояджер-2» и обратно занимает около 19 часов.
Межзвездное будущее «Вояджера»
Этот краткий закулисный взгляд на историю «Вояджера» и секреты его успеха.
Зонды «Вояджер» могут продолжать работу до конца 2020-х годов. Со временем продолжение работы становится более трудным, поскольку мощность миссии снижается на 4 Вт каждый год, а два космических корабля остывают по мере снижения мощности. Кроме того, по мере старения неожиданные аномалии могут повлиять на функциональность и долговечность миссии.
По мере продвижения миссии команда «Вояджера» расширяет свое наследие творческого решения проблем и сотрудничества, поскольку эти межзвездные путешественники-близнецы продолжают расширять наше понимание огромного и загадочного космоса, в котором мы живем.
