Старт Вояджера-2 20 августа 1977 года
Сегодня исполняется 40 лет с момента запуска Вояджера-1, а его брат-близнец Вояджер-2 — отпраздновал юбилей 16 днями ранее. Пользуясь уникальным парадом планет-гигантов (случающимся раз в 175 лет), им удалось перевернуть наше представление о Солнечной системе, и сделать столько открытий, сколько ни удалось сделать ни одному аппарату до, или после них.
На их счету числятся: обнаружение первой молнии и первого вулкана за пределами Земли; обнаружение первого криовулкана, и единственного объекта Солнечной системы (за исключением Земли), на поверхности которого могут существовать жидкие моря; открытие 3 спутников Юпитера, 4 спутников Сатурна, 11 спутников Урана и 6 спутников Нептуна; определение рекордсменов Солнечной системы: по силе магнитного поля, скорости ветров, альбедо поверхности, массе среди спутников; открытие границ ударной волны и гелиопаузы у солнечной гелиосферы.
Без преувеличения можно сказать, что эти два аппарата — показали нам то что Солнечная система вовсе не такая безжизненная, как нам казалось. И проложили путь для плеяды новых аппаратов, которые отправились изучать то, что не до конца удалось изучить Вояджерам.
Предыстория
Летом 1961 года аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Майкл Минович приступил к поиску решения задачи трёх тел. Он использовал для этой цели принадлежащий университету IBM 7090 — мощнейший компьютер, из существовавших на тот момент. К концу лета ему удалось установить что при определённых условиях встречи с планетой, космический аппарат получает прибавку к скорости, а при других — её теряет. В ходе стажировки в Лаборатории реактивного движения (далее JPL) летом следующего года он убедил своего начальника выдать ему более точные данные положения планет, и его расчёты подтвердились.
Это открытие сделало Меркурий, и планеты-гиганты доступными для исследований существовавшей на тот момент несовершенной техникой (в то время эра спутников только начиналась, и NASA не могло гарантировать работу научных аппаратов дольше нескольких месяцев, так что планеты-гиганты считались вне досягаемости). Однако JPL в тот момент усиленно готовилась к программе «Аполлон», и его открытие не получило должного внимания. Но уже спустя 10 лет, сделанные им в 1963 году расчёты лягут в основу миссий Маринер-10 (выполнившей второй гравитационный манёвр после Луны-3) и аппаратов Пионер-10 и 11 (впервые пересёкших пояс астероидов).
Летом 1964 года идеей Миновича заинтересовался другой практикант JPL — Гэри Флэндро, который начал искать практическое применение для этой идеи. Он начал рисовать графики будущего положения планет и вскоре обнаружил, что в конце 70-х годов все планеты за поясом астероидов (в числе которых тогда был и Плутон) должны были собраться в узком секторе неба. Это давало уникальную возможность «прыгая» от одной планеты к другой при помощи гравитационных манёвров, изучить их все разом (заодно сократив ещё время перелёта с 13 лет до 8-ми, что увеличивало шансы на успех).
Такой шанс нельзя было упускать, и Минович при поддержке консультанта президента по космической политике Максвелла Хантера смогли убедить NASA учредить программу «Большое путешествие», предполагавшую запуск сразу шести аппаратов по трассам Юпитер-Сатурн-Плутон и Уран-Нептун-Плутон. К сожалению такому амбициозному проекту не суждено было сбыться: общее сокращение бюджета NASA (шедшее в тот момент полным ходом вместе с закрытием программы «Аполлон») ударило и по этому проекту.
В итоге 1 июля 1972 году предпочтение было отдано в три раза более дешёвому проекту Маринер-Юпитер-Сатурн 77, в котором осталось только три аппарата. А в 1975 году миссия Вояджера-3 к Юпитеру и Урану была также отменена. Таким образом упоминания об Уране, Нептуне и Плутоне — были полностью убраны из программы, а длительность программы — сократилась до 5 лет.
Однако NASA пошла на хитрость: хотя оба аппарата официально и предназначался исключительно для исследования Юпитера, Сатурна и его спутника Титана, но разработчики аппаратов изначально проектировали их с расчётом на то, что они смогут добраться в рабочем состоянии до дальних планет: траектория Вояджера-1 позволяла уже в ходе полёта выбрать между исследованиями Титана или Плутона, а страховавший его Вояджер-2, в случае если собрат отрабатывал свою исследовательскую программу без сбоев, мог отправиться на встречу с Ураном и Нептуном. В ходе подготовки программы были рассмотрены 10 тыс. возможных траекторий, прежде чем две из них стали утверждёнными траекториями аппаратов.
13-15 декабря 1972 года — первая научная встреча по проекту.
В декабре 1972 года пролетающий мимо Юпитера, Пионер-10 получил компьютерной сбой, в ходе которого были потеряны снимки Ио, сделанные им с близкого расстояния; кроме этого аппарат получил потемнение датчиков астероидов и метеоритов. Причиной этих повреждений стали радиационные пояса Юпитера, которые оказались в 1 млн раз мощнее земных. Перед разработчиками остро встала проблема радиационной защиты аппаратов, с которой (как мы теперь знаем) они замечательно справились. Уже в марте 1977 года (за полгода до запуска аппаратов) было решено заменить название Маринер-Юпитер-Сатурн 77 (официально именовавшийся как MSJ-77) на что-нибудь более благозвучное. Таким образом на свет появились «Вояджеры».
Конструкция аппаратов
Сейчас возможности аппаратов могут вызвать разве что улыбку, но на момент своего создания они были вершиной инженерной мысли: в них впервые стали обширно применяться средства защиты от радиации и электростатических разрядов; у них впервые появилась система автоматической защиты от сбоев, и программируемая электроника в системе ориентации; они стали первым «космическим» применением кодов Рида-Соломона и техники объединения отдельных радиоантенн в массивы для связи с космическими аппаратами. Каждый аппарат содержит около 65 тыс. деталей, а компьютеры внутри аппаратов содержат около 5 млн электронных компонентов. На постройку двух Вояджеров ушло 5 лет работы около 1,5 тыс. инженеров, и около 200 млн $.
По части средств связи аппараты всегда были на переднем крае: именно для ускорения связи с ними, были модернизированы радиоантенны сети дальней космической связи NASA (далее DSN), которыми сейчас пользуются во всех научных проектах NASA за пределами земной орбиты. По сути они стали «крёстными отцами» большинства проектов исследования объектов за пределами пояса астероидов как в части средств связи, так и в части научного обоснования будущих проектов.
Система связи: так как разработчики изначально рассчитывали что их аппараты должны достичь дальних границ Солнечной системы, антенны занимают ключевое место в аппаратах: диаметр их составляет 3,66 м, а сами они состоят из алюминиевого ядра покрытого смесью графита и эпоксидной смолы.
Команды с Земли передаются в S-радиодиапазоне на один из двух дублированных приёмников, а для передачи данных на Землю также используется ещё и передатчики X-диапазона. Один S-передатчик и оба X-передатчика используют лампы бегущей волны в качестве усилителя. Мощности усилителей составляют 9,4 и 21,3 Вт, при этом единовременно может работать только один из приёмников или передатчиков.
Изначально система связи была рассчитана на скорость передачи 115,2 кбит/с у Юпитера, и 44,8 кбит/с у Сатурна с вероятностью битовых ошибок 5*10-3 (что обеспечивалось кодами коррекции Рида-Соломона). Для связи у Урана и Нептуна — скорость связи упала ещё, и для передачи изображений потребовалось их сжатие, так что ошибки при передаче данных стали ещё критичнее, и поверх кодов Рида-Соломона добавили свёрточные коды (это обеспечивало вероятностью битовых ошибок 10-6 при небольшом увеличении вычислительной сложности).
Источник энергии состоял из трёх термоэлектрический генераторов MHW (подобные использовались только на спутниках LES 8/9), и имеющих 40,6 см в диаметре при длине в 51 см. Вес каждого из них составляет 37,7 кг (включая около 4,5 кг плутония-238), а мощность была больше 156 Вт на старте (при около 2,4 кВт тепловых).
Внешний вид:
И конструкция:
Система ориентации включает в себя 16 однокомпонентных двигателей ориентации (работающих на разложения гидразина) с тягой всего в 85 грамм каждый; три гироскопа с точностью в одну десятитысячную долю градуса (один из которых был запасным); датчики Канопуса и Солнца (который размещался в отверстии антенны):
Компьютер представляет из себя три раздельных дублированных вычислительных машины. Первая из них (CCS) выполняет командную роль, и следит за состоянием аппаратов (она идентична той, что применялись в программе «Викинг»); другая (Flight Data System — FDS) выполняет задачи формирования и передачи телеметрии (она была разработана специально для аппаратов); а третья (Attitude and Articulation Control System — AACS) управляет системой ориентации и платформой с научными приборами.
«64
Записывающее устройство: представляет из себя магнитофон с ременным приводом, и магнитной лентой шириной в пол дюйма (12,7 мм), и длиной в 328 м. Ширина ленты разделена на 8 полос, из которые единовременно может читаться только одна. Общий объём памяти составляет 536 млн бит (около 63,9 Мбайт) — этого достаточно для записи 100 фотографий с телевизионных камер. Скорость записи составляю 115,2 и 7,2 кбит/с, а чтения — 57,6; 33,6; 21,6 и 7,2 кбит/с.
Программное обеспечение: хранится в перезаписываемой памяти, и этой возможностью в ходе миссии пользовались бесчисленное число раз как для улучшения характеристик, так и для исправления сбоев. Изначально весь код для аппаратов писался на Фортран 5, затем был портирован на Фортран 77, а на данный момент — часть из него перенесена на Си, в то время как другая часть остаётся на Фортране. Аппараты имеют 7 подпрограмм ответственных за исправление множества возможных сбоев. После пролёта Нептуна в 1990 году, код был переписан так чтобы аппараты продолжали передавать данные обратно, даже если аппараты не смогут принимать команды с Земли.
Научное оборудование: включало в себя 11 инструментов весом в 105 кг, большинство из которых размещается на платформе длиной 2,3 м, с противоположной от РИТЭГа стороне (для защиты от его излучения). Полный вес вращающейся платформы составляет 103 кг, а точность её позиционирования — выше одной десятой градуса. Двигатель платформы вращается в соотношении 1/9000, так что уже к пролёту Нептуна он сделал 5 млн оборотов за 12 лет — без сбоев и всякого обслуживания.
На аппаратах размещаются две камеры узкого и широкого угла обзора (3° и 0,4°) с разрешением 800 строк. При этом резкости узкоугольной камеры достаточно для чтения газеты с дистанции в 1 км. Магнетометры высокой и низкой чувствительности размещаются на стреле из стекловолокна длиной в 13 метров (предназначены для изучения магнитных полей планет и солнечного ветра); точность их позиционирования составляет 2°.
Инфракрасные и ультрафиолетовые спектрометры (для измерения температуры и состава атмосфер), фотополяриметр (для измерения фактуры, и плотности атмосфер), плазменный спектрометр (для измерения ионов и электронов в окружающей среде), детектор заряженных частиц низких энергий (для измерения направления движения ионов и электронов), приёмник плазменных волн (для измерения плотности, и волн в окружающей плазме), детектор космических лучей, и система использующая штатную систему связи аппаратов для изучения среды между аппаратами и Землёй. А также радиоприёмник, которым были сделаны «Симфонии планет».
Детектор заряженных частиц низкой энергии: он включает в себя шаговый двигатель, позволяющий детектору вращаться на 360°. Он был протестирован на 500 тыс. шагов (для того, чтобы он мог достичь Сатурна), теперь он выполнил их уже более 6 млн шагов.
Золотые пластинки: на них расположены записи композиций Бетховена, Моцарта, Стравинского и слепого Вилли Джонсона (общий список лежит здесь, а прослушать их можно тут); 116 изображений Земли, людей и животных; записи звуков ветра, грома, пение некоторых птиц и животных; записи приветствия на 55 языках и обращение Джимми Картера (являвшегося президентом США в тот момент); а также положение нашей Солнечной системы относительно 14 пульсаров. На обратной стороне нанесена инструкция о том как данные записи можно прослушать.
Лицевая сторона с записями, и оборотная с инструкцией
Запуск… и первые проблемы
Запуск Вояджеров требовал использования самой мощной из существовавших на тот момент у NASA ракет: пятиступенчатой 633 тонной ракеты-носителя Titan IIIE, работавшей на 4-х разных компонентах топлива: ускоритель и второй разгонный блок являлись твердотопливными (но с разным составом), первая и вторая ступени заправлялись аэрозином и тетраоксидом диазота, а роль третьей ступени исполнял кислород-водородный разгонный блок «Центавр».
Мало кому известно что вся миссия могла завершиться огромным фиаско, ещё в первый месяц. При старте Вояджера-2 первые 4 ступени отработали превосходно: ракета-носитель по плану проработала 468 секунд, и включившийся спустя 4 секунды после отделения от неё «Центавр» проработав положенную ему 101 секунду перевёл аппарат на парковочную орбиту. Спустя 43 минуты он включился вновь, и проработав 339 секунд перевёл твёрдотопливный разгонный блок Star-37E с Вояджером-2 на отлётную траекторию. Далее в работу вступил бортовой компьютер Вояджера-2, включивший разгонный блок, который проработав 89 секунд, и вывел аппарат на траекторию встречи с Юпитером.
Но разделение Вояджера-2 и Star-37E, с последующим раскрытием штанг аппарата прошло не так гладко, как бы хотелось: сразу после этих манипуляций аппарат начал вращаться, а через 16 секунд после разделения основной AACS и вовсе отказался работать (так как оба CCS передали ему одновременно команду на подготовку двигателей ориентации). Это в итоге и спасло аппарат, так как у второго AACS не было сведений от гироскопов, и он начал ориентацию с нуля. Ориентацию таки удалось осуществить, но это заняло 3,5 часа, да и проблемы на этом не завершились: данные приборов говорили что одна из штанг оказалась раскрыта не до конца. Было принято решение подтолкнуть штангу чтобы она встала на замки, используя для этого разворот аппарата двигателями ориентации, совместно с отстрелом крышки спектрометра IRIS, но компьютер Вояджер-2 отменил эту команду, посчитав её опасной. К 1 сентября всё таки удалось установить, что штанга на самом деле находится на месте, и провести после стартовые проверки, так что у команды Вояджеров появилось несколько дней передышки между переведением Вояджера-2 в «спячку» и стартом Вояджера-1.
При старте Вояджера-1 наоборот, разделение и работа разгонных блоков была безукоризненна, а вот утечка окислителя на второй ступени Titan IIIE привела к тому, что она отключилась раньше положенного, и ракета-носитель недодала «Центавру» целых 165,8 м/с. Компьютер разгонного блока определил неисправность и продлил время работы при выходе на парковочную орбиту. Но на второе включение топлива разгонному блоку хватило впритык: на момент отключения двигателей, в «Центавре» оставалось топлива всего на 3,4 секунды работы. Если бы на этой ракете летел Вояджер-2 — разгонный блок отключился бы, не набрав необходимой скорости (при отлёте от Земли скорость Вояджера-2 должна была составлять 15,2 км/с, в то время как скорость Вояджера-1 — только 15,1 км/с).
18 сентября, в ходе калибровки приборов, Вояджер-1 сделал совместное фото Земли и Луны одним кадром (впервые среди автоматических аппаратов), расстояние до Земли уже составляло 11,66 млн км:
10 декабря оба аппарата вошли в пояс астероидов, а спустя 9 дней (ещё внутри его) Вояджер-1 обогнал Вояджер-2, на пути к их первой общей цели (так получилось за счёт более пологой траектории полёта Вояджера-1). Таким образом уже к Юпитеру он добрался раньше собрата, и зная это, создатели аппаратов пошли на такую странную их нумерацию.
23 февраля 1978 года поворотная платформа Вояджера-1 заклинила в одном положении. 17 марта эту неисправность удалось побороть при помощи аккуратных движений платформы взад-вперёд.
Летом 1978 года Вояджеру-2 несколько раз забывали передавать проверочный сигнал, и спустя неделю (когда счётчик подошёл к концу) аппарат посчитал первичный передатчик вышедшим из строя, и перешёл на запасной. Заметив это, операторы передали аппарату команду на переключение на основной передатчик, но аппарат и вовсе замолчал: в ходе переключений передатчиков произошло короткое замыкание, и оба предохранителя на основном передатчике вышли из строя. Второму передатчику повезло немногим больше: на нём вышел из строй сопрягающий конденсатор (отвечавший за подстройку частоты), но сам он остался работоспособен.
С этого момента и до сих пор — для связи с Вояджером-2 приходится рассчитывать точную частоту передачи сигнала учитывая скорость движения аппарата, движение Земли вокруг Солнца и даже температуру самого приёмного устройства внутри аппарата (так как её неучтённое изменение всего на 0,25°C приводит к тому, что связь с аппаратом пропадает).
Сближение с Юпитером
Задержка сигнала при связи аппаратов при пролёте Юпитера уже должна была составлять 38 минут, так что подготовить всё надо было заранее: если бы учёные ошиблись бы на какие-то доли градуса в положении камер — аппарат снял бы бескрайний космос, вместо Юпитера и его спутников. Так что обновление софта для повышения резкости изображения было загружено в аппараты ещё в конце августа 1978 года, а программа полёта аппаратов составлялась за несколько дней заранее.
Вояджер-1 начал делать первые снимки Юпитера 6 января 1979-го с интервалом в 2 часа, и их разрешение сразу превысило разрешение всех доступных фотографий Юпитера на тот момент. С 30 января аппарат перешёл на фотографирование с интервалом в 96 секунд, а 3 февраля стал делать мозаичные снимки 2x2 (так как размер Юпитера стал больше разрешения камеры). С 21 февраля он перешёл на мозаику 3x3, а максимальное сближение с Юпитером произошло 5 марта.
Снимки Юпитера с интервалом в один юпитерианский день (10 часов) сделанные с 6 января до 3 февраля 1979 года Вояджером-1.
Кроме снимков Юпитера, Вояджер-1 делал снимки его колец и спутников, среди которых наблюдалось удивительное разнообразие поверхностей. С 27 февраля начались ежедневные пресс конференции JPL представляющие новые открытия прессе. Они закончились только 6 марта, когда когда официально было объявлено что Вояджер-1 пролетел Юпитер.
«Я думаю у нас набралось открытий почти на десятилетие, за этот двухнедельный период» — сказал Эдвард Стоун на последней конференции.Однако, как вскоре выяснилось, это было ещё не всё: уже улетая из системы, Вояджер-1 сделал снимок Ио с 4,5 млн км, на котором открылось то, что было отброшено фильтрами постобработки, как бесполезный шум: Линде Морабито удалось обнаружить на снимках облака пепла поднимающиеся на высоту в 260 км, что явным образом свидетельствовало об вулканической активности (при этом другое извержение видно на терминаторе, чуть ниже середины фотографии). Таким образом был выявлен виновник столь огромной активности радиационных поясов Юпитера — им оказался Ио.
Вояджер-2 максимально сблизился с Юпитером 9 июля, и хотя самое «вкусное» досталось его собрату, а операторы провели его на вдвое большем расстоянии от Юпитера (стараясь его беречь) — второй аппарат не остался без открытий: он обнаружил 3 новых спутника и новое кольцо у Юпитера. По снимкам Ио (с которым он сблизился только на 1 млн км) удалось установить что поверхность спутника поменялась, так что вулканы Ио продолжали быть активны в промежутке между пролётами Вояджеров. Снимки Европы (сделанные с 206 тыс. км) показали удивительно гладкую поверхность льда, нарушаемые лишь в некоторых местах трещинами. В общей сложности аппараты получили почти 19 тыс. снимков Юпитера, его колец и спутников.
Снимки Европы сделанные Вояджером-1 заинтересовали учёных, и камеры второго аппарата направили подробнее рассмотреть её поверхность. Но данных на тот момент не хватило чтобы подтвердить наличие у Европы подповерхностного океана, и в том числе эту теорию в последствии отправился подтверждать космический аппарат «Галилео».
Сближение с Сатурном
Сатурн оказался весьма холодной но неспокойной планетой: температура верхних слоёв его атмосферы составляла -191°C, и только у северного полюса температура поднималась до +10°C; а вот бушевавшие там ветра — достигали 1800 км/ч в области экватора. Снимки Вояджера-1 показали что орбита Энцелада проходит по наиболее плотным областям разреженного кольца Е Сатурна.
Но самым удивительным объектом в системе оказался Мимас, от которого аппарат пролетел в 88,44 тыс. км: 396-километровый в диаметре спутник удивительным образом напоминал своим 100-километровым кратером Звезду смерти из «Звёздных войн» (V эпизод которых вышел всего за полгода до пролёта Вояджером-1 Сатурна):
Последней целью Вояджера-1 стал Титан, считавшийся крупнейшим спутником в Солнечной системе (на тот момент). Пролёт аппарата всего в 6490 км от его поверхности выдал практически сенсационные новости: уточнённые оценки его массы гласили что корону самого крупного спутника Солнечной системы Титану придётся отдать в пользу Ганимеда. Но ещё большим сюрпризом оказалась атмосфера Титана: она наоборот оказалась плотнее расчётной, а вкупе с оценками её состава и температуры — это означало, что на его поверхности могли существовать озёра и моря из жидких углеводородов.
После Сатурна пути аппаратов разошлись: сближение с Титаном далось Вояджеру-1 большой ценой — он вышел из плоскости эклиптики и уже не мог продолжить исследования планет. К счастью Вояджер-1 исполнил свою роль на «отлично», так что перенаправлять Вояджер-2 на встречу с Титаном не потребовалось, и он отправился (уже в одиночестве) в продолжение «Большого тура».
Пролёт 26 августа 1981 года Вояджера-2 мимо Сатурна тоже не остался без открытий: оказалось что поверхность Энцелада весьма ровная и почти не содержит кратеров (то есть является весьма молодой). Такая поверхность льда обеспечивала Энцеладу место рекордсмена Солнечной системы по альбедо (она составляла 1,38). Это же обеспечивало и звание самого «холодного» спутника Сатурна — температура там не поднималась выше -198°C даже в полдень.
При близкой съёмке кольца Сатурна распались на мириады маленьких колец. Их было так много, что руководитель группы визуализации Брэдфорд Смит бросил их считать в ходе ежедневной пресс-конференции и предложил репортёрам самим это сделать.
В общей сложности было получено около 16 тыс. снимков системы. После пролёта Сатурна платформу с научной аппаратурой заклинило уже на Вояджере-2. Каким-то чудом, это произошло уже после пролёта системы Сатурна, и спустя всего пару дней удалось установить, что платформа нехотя вращается при усиленной тяге двигателей (по всей видимости, закончилась смазка), так что миссию Вояджера-2 можно было продолжать.
Уран, Нептун и далее
Для целей ускорения связи с Вояджером-2 у Урана — 64-метровую и две 26-метровых тарелки сети DSN связали в единую сеть. Это было сделано впервые ради ускорения передачи данных, так как камеры аппарата должны были успеть сделать тысячи снимков системы Урана, а памяти аппарата хватало только на сотню из них, так что система связи оказалась узким местом.
До встречи 24 января 1986 года Вояджера-2 с Ураном практически всё, что было о нём известно — это то, что он вращается «на боку», имеет 9 колец и 5 спутников (даже период его обращения был неизвестен). В ходе пролёта аппарата число спутников разом увеличилось втрое, а к кольцам прибавилось два новых, при этом они сами оказались отличны от таковых же у Юпитера и Сатурна: данные говорили о том, что они моложе планеты и видимо сформировались в результате разрушения спутников приливными силами.
Длительность уранианского дня составляла 17 часов и 12 минут, а климат оказался совсем не жарким: средняя температура в атмосфере составляла -214° по Цельсию и удивительным образом выдерживалась практически точно на всей поверхности, от экватора до полюсов. Но самым удивительным открытием стало то, что Уран имеет магнитное поле в 60 раз большее чем у Земли, которое отстоит от центра планеты примерно на треть радиуса, и отклонено от оси вращения аж на 60° (для Земли этот показатель составляет только 10°). Такое странное поведение ранее не фиксировалось ни у одного тела в Солнечной системе.
Для связи с пролетающим 25 августа 1989 года мимо Нептуна Вояджером-2 уже и этих ухищрений стало недостаточно, и 64-метровые тарелки DSN в Голдстоуне (Калифорния), Мадриде (Испания) и Канберре (Австралия) были модернизированы до внушительных 70-ти метров, а 26-метровые тарелки «подросли» до диаметра в 34 метра.
Модернизация тарелки в Голдстоуне
«В каком-то смысле DSN и Вояджеры росли вместе» — говорит руководитель DSN Сюзанна Додд.Нептун был последней планетой, с которой должен был встретиться Вояджер-2, поэтому было решено пройти невероятно близко рядом с планетой — всего в 5 тыс. км от его поверхности (это было менее трёх минут полёта при скорости аппарата). И данные передаваемые аппаратом того стоили: в центре фотографий Нептуна красовалось «большое тёмное пятно» размеры которого в 2 раза превышали Землю, которое представляло из себя атмосферный антициклон. Он был меньше большого красного пятна Юпитера, но всё равно было рекордным: скорости ветра вокруг пятна достигали 2400 км/ч!
К пролёту Нептуна стоимость проекта достигла 875 млн $, но 30 млн $ на первые два года расширенной межзвёздной миссии были выделены без раздумий, а миссии потребовалась уже четвёртая эмблема:
10 октября и 5 декабря 1989 были навсегда отключены камеры Вояджера-2, а 14 февраля 1990 года Вояджером-1 были сделаны его последние снимки, получившие название «Семейный портрет»: на них изображены все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Марса (свет от которых слишком слаб, чтобы его можно было различить на камерах). В тот же день были отключены камеры и второго аппарата.
Схема съёмки:
Среди этих фотографий выделяется фотография нашей Земли, сделать которую особо просил Карл Саган на протяжении многих лет. Именно с его руки она получила название «бледно-голубая точка»:
Земля на красной линии справа, ниже центра фотографии. Размеры Земли на этом фото составляют 0,12 пикселя. Единственная причина, почему она ещё хоть как-то различима — это то, что она отражает достаточно света, чтобы быть заметной на фоне мрака космоса.
Земля — очень маленькая сцена на безбрежной космической арене. Подумайте о реках крови, пролитых всеми этими генералами и императорами, чтобы, в лучах славы и триумфа, они могли стать кратковременными хозяевами части песчинки. Подумайте о бесконечных жестокостях, совершаемых обитателями одного уголка этой точки над едва отличимыми обитателями другого уголка. О том, как часты меж ними разногласия, о том, как жаждут они убивать друг друга, о том, как горяча их ненависть.
Наше позёрство, наша воображаемая значимость, иллюзия о нашем привилегированном статусе во вселенной — все они пасуют перед этой точкой бледного света. Наша планета — лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нас же самих.
Земля — пока единственный известный мир, способный поддерживать жизнь. Нам больше некуда уйти — по крайней мере, в ближайшем будущем. Побывать — да. Поселиться — ещё нет. Нравится вам это или нет — Земля сейчас наш дом.
Говорят, астрономия прививает скромность и укрепляет характер. Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстранённая картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку — наш единственный дом.
Изначально работники проекта боялись что камеры Вояджера могут быть повреждены из-за света Солнца, которое располагалось слишком близко к Земле с такого расстояния (Вояджер-1 на тот момент был немногим далее 6 млрд км от Земли) — собственно линии на этой фотографии, это как раз блики от Солнца. В 1989 году решение сделать фотографии было принято, но калибровки камер затянулись (так как тарелки DSN были заняты получением информации с Вояджера-2 пролетающего Нептун). После этого появились проблемы с тем, что сотрудников занимавшихся управлением камер Вояджеров уже успели перевести на другие проекты. Вступиться за идею «семейного портрета» даже пришлось тогдашнему руководителю NASA — Ричарду Трули.
17 февраля 1998 года Вояджер-1 стал самым далёким объектом созданным человеком, обойдя в этом звании Пионер-10. К сожалению Пионерам-10 и 11 оказалось не суждено передать информацию о границах гелиосферы Солнца: у Пионера-11 вышел из строя солнечный датчик, из-за чего он «потерялся» в космосе и не смог поддерживать направление своей остронаправленной антенны на Землю (это произошло 30 сентября 1995 года на расстоянии 6,5 млрд км). Пионер-10 проработал до последних своих резервов, но его слабеющий сигнал в конце концов не смогли принимать даже огромные тарелки DSN, и связь с ним была потеряна 23 января 2003 года на расстоянии 11,9 млрд км.
В феврале 2002 года Вояджер-1 вошёл в ударную волну гелиосферы Солнца, а 16 декабря 2004 года — пересёк её впервые среди созданных человеком аппаратов. 30 августа 2007 её пересёк и его собрат, а 6 сентября на Вояджере-2 было отключено записывающее устройство.
31 марта 2006 года радиолюбитель из Бохум (Германия) смог получить данные с Вояджера-1 при помощи 20-метровой тарелки, с применением техники накопления сигнала. Получение данных было подтверждено на станции DSN в Мадриде.
13 августа 2012 года Вояджер-2 побил рекорд продолжительности работы аппарата в космосе. Это был рекорд Пионера-6 который проработал в космосе 12 758 дней — хотя возможно он до сих пор работоспособен (с ним не пытались связаться с 8 декабря 2000 года). Может какие-нибудь энтузиасты решат с ним связаться, и он вернёт себе звание самого долгоживущего космического аппарата? Кто знает…
22 апреля 2010 года на Вояджере-2 обнаружились проблемы с научными данными. 17 мая JPL выяснила причину, которой оказался бит памяти оказавшийся в состоянии тиристорного защёлкивания. 23 мая ПО было переписано с таким расчётом, чтобы этот бит никогда не использовался.
25 августа 2012 года Вояджер-1 пересёк гелиопаузу (подтверждения этому были получены 9 апреля 2013), и оказался в межзвёздной среде. Вояджер-2 должен вскоре последовать за собратом и к этому «последнему рубежу».
Показания плотности космических лучей Вояджера-1 (сверху) и Вояджера-2 (снизу).
Как видно из графиков, оба Вояджера уже вступили в гелиослой отделяющий Солнечную систему от межзвёздной среды, а Вояджер-1 — уже успел из него выйти. Пики в начале графиков показывают повышенную радиацию у Юпитера (связанную с его активным спутником Ио), и Сатурна. Предполагалось (согласно изначальной 5-летней миссии) — что половину радиационной дозы Вояджеры получат именно пролетая Юпитер.
Текущий статус
Изначальную программу полёта рассчитанную на пять лет — они уже перевыполнили в 8 раз (впрочем это далеко до текущего рекорда Оппортьюнити в 53 раза, который всё ещё продолжает работать). Скорости Вояджеров составляют 17,07 км/с и 15,64 км/с соответственно. Их масса (после использования части топлива) составляет 733 и 735 кг. В РИТЭГах остаётся около 73% плутония-238, но выходная мощность питающая аппараты снизилась до 55% (с учётом деградации термоэлектрогенераторов) и составляет 249 Вт от изначальных 450-ти.
Из изначальных 11 приборов включенными остаются только 5: это MAG (магнетометр), LECP (детектор заряженных частиц низкой энергии), CRS (детектор космических лучей), PLS (детектор плазмы), PWS (приёмник плазменных волн). На Вояджере-1 периодически включают ещё UVS (ультрафиолетовый спектрометр).
Члены миссии «Вояджер» 22 августа 2014 года
Будущее аппаратов
В данный момент команда «Вояджеров» борется за живучесть аппаратов, стараясь выкроить максимум из доступной энергии для работы научных приборов и их обогревателей. Лучше всего это процесс описывает Сюзанна Додд:
«Разработчики говорят: 'эта система потребляет 3,2 Вт'. Но в действительности она потребляет 3 Вт, но они должны быть консервативны в процессе разработки, когда они строят аппарат. Теперь мы в той точке миссии когда пытаемся избавиться от лишних резервов, и получить реальные цифры»В ближайшее время на аппаратах должны быть отключены гироскопы, а с 2020 года — придётся приступить уже к отключению некоторых из научных инструментов. Члены команды пока не знают как они поведут себя в условиях дикого холода космоса (так как запасных аппаратов, и даже отдельных их инструментов, которых бы можно было проверить в барокамере — на Земле не сохранилось). Возможно приборы останутся работоспособны в процессе отключения их обогревателей, и тогда момент отключения последних приборов удастся оттянуть с 2025 года до 2030-го.
По оценкам, Вояджер-2 должен выйти за пределы гелиосферы в пределах десятилетия. Точной даты назвать нельзя так как гелиосфера не идеально сферическая, а вытянутая под действием внешних сил межзвёздной среды. Так что Вояджеру-2 должно хватить времени выйти из ударной волны, чтобы приступить к изучению межзвёздного вещества (в точке отличной от собрата) и сделать с ним возможно даже не последнее своё открытие — форму солнечной гелиосферы.
Вояджер-1 должен отдалиться от Земли на один световой день к 2027 году, а Вояджер-2 — к 2035-му. После 2030 года аппараты перейдут в режим радиомаяков (не имея мощности поддерживать работу своих приборов) и проработают так до 2036 года, после чего замолкнут уже навсегда. Таким образом аппараты должны «выйти на пенсию» в возрасте 48-53 лет, а «дожить» они должны до возраста в 59 лет.
Вояджер-1 направляется в точку с координатами 35,55° эклиптической широты, и 260,78° эклиптической долготы, и должен через 40 тыс. лет сблизиться на 1,6 св. года со звездой AC +79 3888 созвездия Жирафа (эта звезда в свою очередь сближается с Солнцем, и в момент пролёта Вояджера-1 будет на расстоянии 3,45 св. лет от нас). Примерно в тот же момент, Вояджер-2 (двигающийся в направлении -47,46° эклиптической широты, и 310,89° эклиптической долготы), приблизится к звезде Росс 248 на расстояние 1,7 св. года, а спустя 296 тыс. лет с текущего момента пролетит в 4,3 св. года от Сириуса.
Руководитель проекта
1972 год в Калтехе, и 2017 год на интервью в университете KAUST
Эдвард Стоун — бессменный руководитель проекта начавший карьеру астрофизика с экспериментов по изучению космических лучей в 1961 году. С 1967 он стал полноправным преподавателем Калтеха, в 1976 — профессором физики, а с 1983 по 1988 год — был председателем кафедры физики, математики и астрономии этого института. С конца 80-х до 2007 года был председателем совета директоров обсерватории Кека. В 1991-2001 годах занимал должность руководителя JPL, в 1996 году его именем был назван астероид №5841. Сейчас он продолжает оставаться исполнительным директором тридцатиметрового телескопа, и преподавателем Калтеха (которым он является аж с 1964 года).
1992 — Magellanic Premium
1999 — Carl Sagan Memorial Award
2007 — Philip J. Klass Award for Lifetime Achievement
2013 — NASA Distinguished Public Service Medal
2014 — Howard Hughes Memorial Award
Послесловие
«Мы всегда были в одном отказе от потери миссии» — говорит Сюзанна ДоддЭти аппараты стартовавшие во времена выхода 4-го эпизода «Звёздных войн» и «Близких контактов третьей степени» — пережили десятки неисправностей и 40 лет пребывания в вакууме при температуре чуть выше абсолютного нуля. Множество раз их миссия оказывалась под вопросом — даже до их непосредственного запуска. И не смотря ни на что, они всё ещё остаются в строю. Пожалуй в качестве гимна миссии нельзя найти ничего лучше, чем любимую композицию Марка Уотни из романа «Марсианин») — «Stayin' alive» Bee Gees:
Ссылки:
Текущий статус миссии (дистанция и скорость относительно Земли, показания датчиков)
Текущее состояние DSN (с кем идёт связь в данный момент).
Данные по космическим лучам
Фотографии аппаратов и снимков, сделанных ими
Подробная статья об аппаратах на galcpase.spb.ru
Описание конструкции аппаратов
Описание вычислительной системы
Описание систем связи некоторых научных миссий (включая Вояджеры)
Комментарии (100)
artskep
05.09.2017 09:11Вояджер-1 начал делать первые снимки Юпитера 6 января 1979-го, с интервалом в 2 часа, и их разрешение сразу превысило разрешение всех доступных фотографий Юпитера на тот момент. С 30 января аппарат перешёл на фотографирование с интервалом в 96 секунд, а 3 февраля стал делать мозаичные снимки 2x2 (так как размер Юпитера стал больше разрешения камеры).
Типа самые лучшие снимки Юпитера с Земли были разрешением меньше одного пикселя? Че-то в этом абзаце не так.
xKiMaNx
05.09.2017 09:32+3Я думаю имелось в виду, что снимки Юпитера начали делать не 2х2 пикселя, а 2х2 фотографии, потому как в одну тот уже не влезал.
voyager-1 Автор
05.09.2017 12:54Аппарат начал делать снимки не сразу как смог различать Юпитер, а значительно позже. Но на 6 января — Юпитер целиком «влезал» в отдельное фото. С 30 января — он уже не помещался в фотографию узкоугольной камеры, и планету начали фотографировать по кускам.
DenimTornado
05.09.2017 10:17+3Офигеть, конечно, то есть на протяжении всех этих лет на пути вояджеров не встретилось ничего, что помешало бы им продолжить путь. Ну там мелкий камушек, ещё что-то… Или за счёт гравитации такой мусор только рядом с крупными объектами находится?
UJIb9I4AnJIbIrUH
05.09.2017 10:41+3Наверно если бы космос представлял собой гигантский склад щебня, то у нас небо бы было просто таки усыпано "падающими звёздами".
Silvatis
05.09.2017 11:06+3в космосе объекты меж собой разделены огромными расстояниями. Это не звездные войны с астероидными полями, где надо старательно маневрировать. Столкнуться с чем — либо, это надо еще постараться.
jabocrack
05.09.2017 11:50+4Даже кольца Сатурна по большей части состоят из пустоты, так что удивительна было бы скорее встреча Вояджеров с мелким камушком или песчинкой в межпланетном пространстве.
lokiby
05.09.2017 12:54+2На самом деле столкновение могло быть, но если это была крошечная песчинка, то такого столкновения могли просто не заметить. Вояджеры ведь не осматривают под микроскопом, а песчинка не даст такой энергии, чтобы аппарат сильно поменял свою траекторию или начал вращаться
voyager-1 Автор
05.09.2017 13:01+3Офигеть, конечно, то есть на протяжении всех этих лет на пути вояджеров не встретилось ничего, что помешало бы им продолжить путь.
Космос — довольно пустое место. При отправлении Пионеров-10 и 11 ещё были сомнения на счёт пояса астероидов (он всё ещё считался плотным), но к отправлению Вояджеров — все уже окончательно убедились, что столкновения быть не должно (его вероятность очень мала, но правда таки есть — с астероидом каким, или кометой).
Ну там мелкий камушек, ещё что-то… Или за счёт гравитации такой мусор только рядом с крупными объектами находится?
Солнечная система существует 4,568 млрд. лет, так что за это время большинство такого «мусора» собралось гравитацией в более крупные объекты. Собственно планеты, и их спутники — это и есть такие самые крупные объекты.
AbnormalHead
05.09.2017 10:49+6В статье столько столько драматизма, что начал переживать за живучесть аппаратов как будто они живые.
Tatooine
05.09.2017 11:44+1Ну согласитесь — амбициозный и грандиозный проект. Первый робкий шаг к межзвездным перелетам.
voyager-1 Автор
05.09.2017 13:35+1Спасибо. Статья изначально рассчитывалась быть очень большой, и хотелось привнести определённую живость красок, чтобы её не скучно было читать.
Наличие автоматических защит в аппаратах делает их в определённой степени схожими с живыми существами (особенно это было по-началу, когда таких систем в космических аппаратах совсем не было — их даже с HAL 9000 в некоторых статьях сравнивали). По поломкам можно даже примерный характер каждого аппарата составить, вот скажем Вояджер-2 — явно не очень разговорчив, по натуре).
clawham
05.09.2017 10:57Инетресует только один огромный вопрос — основная проблема вояджера — холод. нечем греть аппаратуру и питать её — электричесткой энергии мало… но там жве киловата тепла производятся плутонием. почему было не придумать какую-то жидкостную или газовую систему переноса тепла с реактора ко всем важным частям… пусть там был бы какой-то ионный насос который кушал бы хоть 50 ватт электричества но сейчас насколько я понял — на обогрев уходит 90% электроэнергии.зачем греть электричеством имея 2 киловата рядом тепловой энергии. кроме того увеличение нагрузки по теплу на реактор увеличивает и выход электричества! именно отвод тепла — основная проблема термоэлектрических преобразователей в космосе.
Ни у кого нет никаких мыслей почему так не зделали? или таки сделали но и этого не хватает?lokiby
05.09.2017 12:57Скорее всего это сильно усложнило бы весь аппарат в целом, а это могло привести к уменьшению надежности. Плюс программа не была рассчитана на столь долгие сроки.
clawham
05.09.2017 14:42не думаю что пара тепловых трубок усложнили б аппарат. скорее всего проблема в радиации… это ж не ритеги на бете. это альфа а она кагбе очень высокоэнергетическая и порождает при такой-то интенсивности некислый поток и нейтронов и беты и гаммы тормозной они ж не зря его на штангу подальше от всего аппарата вынесли
lokiby
05.09.2017 14:50+1пара тепловых трубок
Думаю там не пара трубок. Ведь подводить пришлось бы к каждому прибору и регулировать температуру клапанами и насосами, а это движущиеся части которые сами по себе могут выйти из строя. Собственно поэтому НАСА в свое время зарубило проект по созданию источника энергии на двигателях Стирлинга вместо термоэлектрических генераторовclawham
05.09.2017 15:13тепловые трубки можно настроить так чтоб температура на гарячем конце была около 100 градусов и не выше.
И говорить о том что аппарат не задумывался как долгоиграющий — нельзя — иначе б небыло пластины золотой на борту да и ориентацию он держит до сих пор на солнце а это гидразин. его итак перерасходовали на старте но оба вояджера все ещё очень точно наведены на солнце и справляются с этой задачей явно успешно. Да может его и не тестировали на такой ресурс но то что все надеятся что он ещё достаточно долго будет существовать — это факт.
Skigh
05.09.2017 11:50+1Только Вояджер 2 полетел на 16 дней РАНЬШЕ (https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_2). Нумерацию сделали по времени прибытия к основным целям.
m_ionin
05.09.2017 11:50+1Прекрасная статья!
Читал и не мог оторваться.
Очень хотелось бы, чтобы технологии шагнули вперед и время достижения планет сократилось. Хотелось бы больше современных аппаратов изучающих планеты и спутники с «близких» расстояний.
Andrey_Kerman
05.09.2017 11:50Спасибо за статью!
А как так вышло, что Вояджер-2 движется в направлении -47,46° эклиптической широты? Он же летел в плоскости эклиптики. Или это как раз встреча с Нептуном отклонила его из этой плоскости?
shedir
05.09.2017 12:05+2Он прошел на северным полюсом Нептуна в примерно 4900 км. Этот маневр и отправил аппарат под эклиптику.
Exchan-ge
05.09.2017 11:51+1Хорошая статья.
Правда, остался один чисто инженерный вопрос — как удалось разместить антенну диаметром 3,66 м в корпусе ракеты диаметром 3,05 м (если верить википедии, конечно)ITbro
05.09.2017 11:56Выдвижная стрела
Фото
voyager-1 Автор
05.09.2017 12:07+1Так получается за счёт того, что обтекатель делается шире ракеты. Сейчас такое практически на всех ракета-носителях делается (Протон-М, Falcon 9, и на разных моделях у китайцев). Так габаритные спутники влезают на ракеты меньших размеров, а повышенная парусность — компенсируется цифровыми системами управления.
Exchan-ge
05.09.2017 13:07+1«Так получается за счёт того, что обтекатель делается шире ракеты»
То, что у вас отмечено как обтекатель — на самом деле 4 ступень ракеты.
Вики, как всегда — предельно точна :)
ClearAirTurbulence
05.09.2017 11:57+1Линде Морабито удалось обнаружить облака на снимках пепла, поднимающиеся на высоту в целых 260 км, что явным образом свидетельствовало об вулканической активности (при этом другое извержение видно на терминаторе, чуть ниже середины фотографии). Таким образом был выявлен виновник столь огромной активности радиационных поясов Юпитера — им оказался Ио.
1. Не совсем понятно, что такое «облака на снимках пепла», если это перевод фразы с английского, хотелось бы увидеть оригинал.
2. Т.е. не было бы Ио, и активность радиационных поясов Юпитера была бы существенно меньше?
Члены команды пока не знают как они поведут себя в условиях дикого холода космоса
40 лет пребывания в вакууме, при температуре чуть выше абсолютного нуля.
ИМХО следует немного иначе формулировать, там не должно быть абсолютного нуля.
Цитата с того же ГТСчитается, что температура в космосе стремится к абсолютному нулю. Во-первых, это не совсем так, поскольку вся известная Вселенная нагрета до 3 К, реликтовым излучением. Во-вторых, вблизи от звезд температура повышается. А мы обитаем довольно близко к Солнцу. Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до указанного +4°С. В тени температура может опускаться до -160° С, например ночью на Луне. Это холодно, но до абсолютного нуля еще далеко.
alff31
05.09.2017 12:02+1Не совсем понятно, что такое «облака на снимках пепла»
Думаю автор просто описался и фраза: «Линде Морабито удалось обнаружить на снимках облака пепла»
voyager-1 Автор
05.09.2017 12:421. Там была описка, alff31 уже на это указал.
2. Да, без потока заряженных частиц — магнитное поле получается безвредно.
ИМХО следует немного иначе формулировать, там не должно быть абсолютного нуля.
+4°С — это на орбите Земли, а далее — получаемая энергия падает относительно квадрата расстояния, так что Юпитер от этой энергии получает уже всего 3,7% (поэтому Juno скажем имеет солнечные батареи на 60 м2, и мощность меньше 500 Вт). Температура зависит от 4 степени излучения, так что температура падает как корень из расстояния (удалились в 4 раза — температура упала в два, удалились в 9 раз — упала в три).
Таким образом если грубо посчитать, с учётом расстояния аппаратов в 115 и 139 а.е. от Земли — температура там, где они находятся — составляет 28,5° и 26,2° Кельвин, или -244,6° и -246,9° Цельсия (это с +2,7° от реликтового излучения). Не абсолютный ноль конечно, но ниже температуры жидкого азота, и выше рабочей температуры высокотемпературных сверхпроводников.
sim2q
05.09.2017 19:32-1> и выше рабочей температуры высокотемпературных сверхпроводников.
Так вот что может быть за проблема с отключениме отопления некоторых приборов, их может просто коротнуть, не говоря уже о том, что параметры полупроводников при таком охлаждении сильно уедут
Caseor
09.09.2017 10:19+1их может просто коротнуть
Очень сомневаюсь, что ВТСП использовались в качестве изоляторов. Диэлектрики с понижением температуры улучшают свои резистивные свойства, в отличии от металлов. Металлы в сверхпроводящее состояние начинают переходить только при 4К, а не 20К.
Kudzo
05.09.2017 12:12+1Спасибо за статью, познавательно.
Когда-то заинтересовался темой после этого видео:
Tatooine
05.09.2017 12:22+1для любопытствующих сайт насы:
Туц!VT100
05.09.2017 13:35+1Сайт центра дальней космической связи и навигации лаборатории реактивного движения NASA (DESCANSO — Deep Space Communications and Navigation Center of Excellence). Справа — список изданий центра.
4-я статья в разделе «Design & Performance Summary Series» — «Voyager Telecommunications».
Desprit
05.09.2017 16:16А не знаете, были ли зафиксированы за это время попытки «вклиниться» в процесс обмена командами с аппаратом или вовсе захватить его?
Gryphon88
05.09.2017 16:24+4Спасибо за статью. Про КА писали много, очень хотелось бы почитать, как работает команда: сохранение преемственности, отношение к наземной матбазе, войны с начальством. Всё-таки 40 лет держать на кончике паяльника сложный научный прибор в миллионах километров от себя — это немного магия.
VokaMut
05.09.2017 16:56Прочитал на одном дыхании.
Такие статьи дают понять 99% программистам, что они не туда вкладывают свои силы.
Земля на красной линии слева, ниже центра фотографии.
А не на красной линии справа? или я не туда смотрю?
4eyes
05.09.2017 17:57+3Почему не туда?
«красная линия слева» — похоже на странную ошибку перевода, т.к. в википедии — на коричневатой полосе справа.
YurixAnd
05.09.2017 19:29+1Земля на красной линии слева, ниже центра фотографии
Может справа, а не слева?
strannic27
05.09.2017 20:42Давно слежу за судьбой «Вояджеров». Интересно, в 2036 году, когда они замолкнут навсегда (для Земли), останется энергии на функционирование трёх бортовых компьютеров (без радиообмена с Землёй)?
voyager-1 Автор
05.09.2017 20:49Мощности на время хватит, но скорее всего аппараты отключат когда энергии станет впритык на передачу (так обычно поступают, когда есть уверенность, что связаться вновь с аппаратом не получится/не потребуется).
Muzzy0
07.09.2017 11:48+1А зачем их, вообще, отключать? Не получится выйти на связь — так не получится… Эвтаназия какая-то.
Valerij56
07.09.2017 21:51+2Чтобы не создавали помех будущим миссиям. Представьте себе, что какой-то аппарат вдруг проработает лишние двадцать лет…
Но в принципе я с вами согласен.
Alter2
05.09.2017 21:14Захватывающая история. Несколько вопросов:
1. «скорость передачи 115,2 кбит/с у Юпитера, и 44,8 кбит/с у Сатурна» — почему совпадает со стандартными скоростями модемов?
2. «Будут остановлены гироскопы» — то есть механические устройства непрерывно вращались 40 лет?!
3. Если мы в состоянии принять сигнал передатчика в 21 ватт с расстояния почти 20 миллардов километров, то получается Земля со своими мегаваттными телерадиопередатчиками и радиотелескопами фонит на всю Галактику, и фронт модулированных радиосигналов уже прошел кучу звездных систем в радиусе 100 световых лет, и лишь вопрос времени когда ждать ответа/гостей?voyager-1 Автор
05.09.2017 22:02+11. Видимо просто совпадение.
2. Гироскопы в основном использовались для стабилизации аппаратов во время съёмок (когда платформа с камерами вращалась, и это вращение надо было компенсировать). После того как аппараты сделали «Семейный портрет» — ими вроде бы не пользовались. Вот магнитофонами вроде пользовались намного чаще, и на Вояджере-1 он насколько знаю, всё ещё работает (на Вояджере-2 его отключили в 2007 году).
3. Мощность сигнала падает от квадрата расстояния. Вояджер-1 сейчас находится в 139 а.е. от Земли, а ближайшая звезда (Проксима Центавра) — это примерно 15 тыс. а.е. Так что эквивалентом 21 Вт Вояджера-1 у Проксимы будет около 250 кВт (а в данный момент скажем тарелка в Мадриде работает с мощностью в 18,81 кВт на передачу, для связи с Вояджером-1).
Самый мощный современный приёмо-передатчик в Арэсибо (305 м в диаметре и целых 2,5 МВт на передачу) может засечь свой аналог с дистанции всего несколько десятков св. лет. И это очень направленный сигнал — то есть мы должны целенаправленно пытаться им с кем-то связаться. А «местную трескотню» — Арэсибо и даже FAST (который пока только на приём будет работать) даже от Проксимы не смогут засечь.
Rusia578
05.09.2017 22:23+13. Если мы в состоянии принять сигнал передатчика в 21 ватт с расстояния почти 20 миллардов километров, то получается Земля со своими мегаваттными телерадиопередатчиками и радиотелескопами фонит на всю Галактику, и фронт модулированных радиосигналов уже прошел кучу звездных систем в радиусе 100 световых лет, и лишь вопрос времени когда ждать ответа/гостей?
На Вояджере антена остронаправленная, а Земля «фонит» в среднем во все стороны.
Akademeg
05.09.2017 22:23- Почти все антенны направленные, то есть мы с Вояджерами, как и с другими спутниками, общаемся узким лучом. Теоретически, есть вероятность перехвата этого луча, но почти ничтожная
voyager-1 Автор
05.09.2017 22:40+11) Обычные сигналы передаются со слишком большой скоростью передачи, и без большого соотношения сигнал/шум на той стороне — становятся таким же белым шумом.
2) Намного проще засечь радиолокаторы СПРН (за счёт их мощности), но они не передают информации, и при первом приближении их сигнал должен смахивать на нейтронные звёзды (за счёт своей периодичности).
3) Проще всего засечь целенаправленный сигнал — но таких посылалось очень мало, и вероятность их обнаружения наверно даже ниже предыдущего пункта.
Muzzy0
07.09.2017 12:02+1Это стандартные скорости не модемов, а UART. Модем — это только одно из множества устройств, которые подключаются к последовательному порту.
И для чего, спрашивается, изобретать велосипед? Чтобы отправить куда подальше штучную, толком неоттестированную разработку?
Есть ещё такое понятие, как бод, т.е. количество изменений физического состояния несущей в секунду.
Ainvain
06.09.2017 09:07Если верить данным по приведенной ссылке, антенны DSN вертятся как бешеные — постоянно переключаются между аппаратами на разных азимутах.
voyager-1 Автор
06.09.2017 09:39+1Не знаю на счёт 70-метровой тарелки в Голдстоуне, но наш РТ-70 (аналог по размеру) — может за 6 минут развернуться на 180° по азимуту, и на 90° по высоте — то есть развернуться в любую точку, в пределах доступной полусферы (это при весе 5 тыс. тонн).
Вообще время таких тарелок довольно дорого стоит, и некоторые научные проекты так и закрывали к сожалению, ради экономии (хотя аппараты продолжали исправно работать уже после окончания основной миссии). Вот и для выше названного «Оппортьюнити» люди на Земле пожалуй большую угрозу для миссии представляют, нежели поломки его собственного оборудования).
4sadas4
06.09.2017 14:44+1Огромное спасибо за статью. У меня возникли вопросы:
если к нам (в Солнечную систему) прилетит подобный аппарат, но иной цивилизации, сможем ли мы его обнаружить, если он не будет «сигналить», (т.е. «мертвый»)?
Получим ли мы «золотую пластину» инопланетян?voyager-1 Автор
06.09.2017 15:20+1Скорее всего нет. Засечь безжизненный аппарат размером с «Вояджер» нам даже на геостационарной орбите будет трудно: вот пару дней назад у lozga было видео, как выглядел AMC-9 в процессе разрушения, снимаемый специальной сетью телескопов (а у Вояджеров отражающая поверхность должна быть ещё в 2-3 раза меньше, так как солнечных батарей у них нет):
Видеоfinnm
06.09.2017 20:24+2пластинки были отличной идеей для пиар компании. дабы проект получил большую поддержку («медийную отдачу») среди масс населения / избирателей и соответственно одобрение/финансирование от государства. руководители проекта/ученые/исследователи прекрасно понимали что никто эти пластинки не получит. вдохновляло их в первую очередь возможность получить те научные знания о которых отлично написано в статье. а идея пластинок появилось емнип на поздних стадиях проекта.
finnm
07.09.2017 13:34+1коряво написал.
дополню.
на просто миссию исследования юпитера и т.д. денег не давали.
несмотря на то что можно было всех за раз облететь за счет расположения планет.
добавили идею пластинок + набора скорости для «полета к звездам».
в первоначальных идеях этого не было.
получили «хайп» и бюджет.
источник не помню. одна из сотен науч. поп. программ )
проект по тем временам очень крутой. да и по сей день.
странно что луноборцы верят в вояджеры.
доказать то нельзя что они сейчас там. в телескоп не видно )
этож просто ретранслятор висит и сумулирует поддельный поток данных )
Mabusius
08.09.2017 11:38О каком таком парадоксе Ферми тогда все говорят, если пришельцы могут абсолютно не скрываясь держать на орбите целый флот тарелок и даже шуршать там по своим маломощным рациям и мы их не обнаружим, даже если захотим, просто потому что космос дохрена огромное и пустое место…
voyager-1 Автор
08.09.2017 11:57Парадокс Ферми предполагает что: 1) развитая цивилизация должна начать расселяться по звёздным системам, и 2) с нами должны хотеть связаться.
Но первое мы благополучно опровергаем уже не один десяток лет, имея все (или почти все) технологии полёта на Марс, но не особо спеша его заселять. А второе — в общем-то тоже под вопросом, потому что «братья наши старшие» могут не особо пожелать с нами идти на контакт наблюдая за тем как мы обращаемся с «братьями нашими меньшими».
Главным доказательством существования разумной жизни во Вселенной является тот факт, что с нами до сих пор никто не пытался связаться.
Как-то так.Tatooine
08.09.2017 12:05+1И еще момент — мы пытаемся мерить внеземные цивилизации земными мерками и понятиями, не думая о том что они могут кардинально отличаться от нас вообще всем
QWhisper
08.09.2017 14:14Мне кажется тут возникнет вопрос в том а имеет ли смысл контакт? У нас даже на нашей планете сложности в понимании из за того, что каждое слово имеет свой контекст, во что и упираются электронные переводчики. А если контекст настолько разный, что мы даже не представляем, как они мыслят, то можно считать, что их нет. Даже более того, вполне может оказаться, что мы их не обнаружим даже наступив на них, например разумная планета или какие нибудь кристаллы минералов которые живут миллион лет.
Так что от части можно ставить знак равенства между «кардинально отличаются» и «отсутствуют» и заниматься работами которые ищут тех кто на нас похож.
Valerij56
08.09.2017 13:40+1Но первое мы благополучно опровергаем уже не один десяток лет, имея все (или почти все) технологии полёта на Марс
Это не совсем так. Технологии мы, может быть, и имеем, но не имеем достаточной экономической мощи, чтобы их реализовать. Аналогичная ситуация с космическим производством.
Вот только сейчас Маск реализует проекты, которые должны снизить стоимость доставки ПН на орбиту ниже тысячи долларов за килограмм. По расчётам экономистов развития космического производства стоит ожидать при снижении цены доставки ниже трёх тысяч долларов. Это означает, что стоит ожидать таких проектов с началом коммерческих полётов Фалькона Хэви. Точно так же, с освоения дозаправки на орбите верхней ступени Фалькона Хэви появятся новые проекты, начиная с полётов к/на Луну, отправки тяжёлых роверов и АМС к Марсу и астероидам станут возможны после снижения стоимости доставки на орбиту.
Главный тормоз освоения космоса сейчас состоит в экономической неэффективности этого вида деятельности. Кардинальное снижение стоимости доставки на орбиту открывает поистине безграничные возможности для освоения космоса.
З.Ы.
Я вполне осознаю, что SpaceX имеет в ближайшие годы огромный технологический отрыв от всех конкурентов, и поэтому у Маска нет особого стимула для снижения цены доставки ПН заказчиков на орбиту. Зато у заказчиков есть огромный стимул отдать Маску долю в коммерческом проекте за скидку на запуски их ПН. Такие сделки имеют обоюдовыгодный характер, так как высокотехнологичная ПН стоит очень дорого и требует уникальных компетенций, которые есть у заказчиков. Заказчики получают скидку, у SpaceX растёт трафик, Маск диверсифицирует свой бизнес, в то же время не размывая капитал, и имеет прибыль либо с оборота проекта либо с продажи полученной доли в нём.
evil_kabab
09.09.2017 16:25Зачем заселять Марс? На Земле достаточно места пока, да и красная планета — малопригодное для жизни место
voyager-1 Автор
09.09.2017 17:00Ну и инопланетяне могут теми же доводами пользоваться, пока не кончится место, или не прилетит какая-нибудь комета из облака Оорта. Вот у нас скажем есть практически всё для создания средств планетарной обороны (ядерные заряды и ракеты способные их доставить в космос). А по факту — даже Р-36орб порезали, и если что — то такую систему придётся создавать с нуля впопыхах, с возможно плачевным результатом.
Valerij56
09.09.2017 17:08+1На самом деле мы сейчас ничего не сможем сделать, чтобы помешать астероиду в несколько километров уничтожить цивилизацию. Термоядерный взрыв а поверхности оставит на нём небольшую воронку, под поверхностью может выбросить несколько сотен или тысяч тонн камней — что слону дробина.
Caseor
09.09.2017 17:20Астероид не нужно уничтожать. Достаточно сместить его траекторию, чтобы он разминулся.
Valerij56
09.09.2017 17:53мы не в состоянии изменить его траекторию, если нашли его перед ударом. А для того, чтобы знать заранее мы должны ещё только изучить его орбиту…
Мы не можем предсказать траекторию опасных астероидов с необходимой точностью на несколько витков.Caseor
09.09.2017 18:07Мы не можем предсказать траекторию опасных астероидов с необходимой точностью на несколько витков.
Кто «вы»? В любом случае это не проблема термоядерного взрыва, а обнаружения заранее. Если увидеть заранее, то достаточно краской облить.voyager-1 Автор
09.09.2017 19:06Средства обнаружения угрозы стоят денег также как и средства отклонения этой угрозы: мы не можем обставить всю землю 100-метровыми телескопами, только ради поиска чего-то летящего из глубин космоса, вроде долгопериодичных комет.
Сейчас такие кометы обнаруживают за пару месяцев до пересечения орбиты Земли (момента возможного столкновения). В современных условиях — за это время мы даже ракету собрать не в состоянии (ну это ладно — под такое дело и из загашников с другого старта снимут).
Но вот испытать систему отклонения за это время не реально, и по факту — её нет, и даже за время точного определения пересечения Земли с орбитой одного из АСЗ (10-20 лет от силы) — это испытать будет трудно. А полагаться на «авось» (то есть на теоретические расчёты) — в вопросе выживания целого вида — как-то глупо.
voyager-1 Автор
09.09.2017 17:33Это правда, но всё же существует диапазон размеров (от нескольких сот метров, до километра примерно) которые могут и нанести значительный ущерб цивилизации, и при этом могут быть обнаружены и отклонены от нас доступными нам на средствами.
Наличие системы планетарной защиты основанной на современных технологиях хотя и не гарантирует выживания при встрече с астероидом, но повышает шансы на благополучный исход. А это уже был бы достаточный повод для её создания, если бы нами управляли по настоящему разумные/адекватные люди. Но судя по последним событиям — нам ещё рано добавлять второе «разумный» в название вида (по правде и первое-то не кажется вполне заслуженным).
Valerij56
09.09.2017 17:04+1Места на Земле достаточно, но глобальная мировая экономика уже упирается в пределы, заданные размером планеты. Больше ей расти уже особо некуда.
В пошлом аналогичные проблемы уже возникали, и решались они войной. Сейчас война не выход, можно необратимо отбросить цивилизацию на сотни лет назад.
finnm
08.09.2017 12:46речь шла о том. что он появиться в солнечной системе.
на орбиту безжизненный аппарат сам по себе не выйдет.
а так-то на около земли мертвый спутник обнаружат.
мусор неплохо отслеживают.
так что. смею вас заверить. на орбите земли все тарелки под контролем. даже мертвые и притаившиеся.
суть парадокса в другом. мыслите глубже и логичнее.
если они на орбите. значит прилетели.
вероятно что летели быстро. не дрейфовали сотни тысяч лет.
а значит тратили колоссальную энергию. (ускорение а затем торможение)
«выхлоп» мы бы заметили.
далее. если обладают такими технологиями. т.е. могут к нам прилететь.
значит и куда угодно могут. значит будут колонии. значит появиться межзвездная связь. которую опять же можно засечь. рассуждения можно долго продолжать.
суть. если цивилизация достигла контроля таких энергий. то ее деятельность заметна издалека. сами себя мы с огромным трудом можем засечь с ближайшей системы. и только целенаправленно.Valerij56
08.09.2017 13:58+1вероятно что летели быстро. не дрейфовали сотни тысяч лет.
Ну, сотни тысяч, наверно, вряд ли, а вот тысячи лет вполне возможно.
Я к тому, что можно представить автоматический зонд, например с термоядерным двигателем. Такой зонд, направленный к соседней звезде, со сроком перелёта в сотни, а, может быть, и тысячи лет, прилетает и начинает исследовать целевую систему. Собранные данные он передат на родину, например, мощным лазерным лучом. У нас в это время, скажем, девятнадцатый век. Через некоторое время он «засыпает», просыпаясь на короткое время: «Я в порядке, значительных изменений нет». Такой зонд (в Солнечной Системе, не на околоземной орбите) для нас будет выглядеть как высохшая комета или астероид на очень вытянутой орбите, и засечь его передачу мы сможем лишь при большой удаче.
Таким образом Иные у других звёзд уже могут знать о нас, или сигнал, посланный проснувшимся от устроенного нами в радиоэфире шума зондом, уже может мчаться к ним между звезд. И это совсем не глупо — «засеять» соседние системы такими «разведчиками», даже если нет цели колонизировать их.finnm
08.09.2017 19:26представлять/мечтать/фантазировать это конечно замечательно.
но как же бритва оккама ?) и технический анализ идеи.
для фантастического рассказа норм.
для реальности звучит слишком сложно и не логично на мой взгляд. «невероятно огромный летающий радиатор с режимом скрытного наблюдения за аборигенами».Valerij56
09.09.2017 00:36+1«невероятно огромный летающий радиатор с режимом скрытного наблюдения за аборигенами»
А зачем? Я думаю, что Иным, если для них становится актуальной задача засеять соседние системы зондами, по силам создать относительно компактный термоядерный двигатель, к примеру концепция которого сейчас исследуется в NASA Marshall Space Flight Center.
И специальный режим «скрытого наблюдения» такому зонду не слишком нужен, так как «аборигены», не достигшие определённого технического уровня, практически не имеют шансов его обнаружить.
voyager-1 Автор
09.09.2017 12:49Если зонд посылается просто для изучения соседней звёздной системы — то смысла в огромных радиаторах действительно нет. А вот если уже известно, что в системе есть довольно развитые аборигены, и цель за ними наблюдать — то они лишними не будут, так как если ваш зонд обнаружат — это нарушит чистоту эксперимента.
Биологи наблюдающие за животными на Земле тоже стараются одеваться в маскировочные костюмы, маскировать камеры под камни/других животных, чтобы цель наблюдений не отвлекалась на вас, а делала то что делает в обычном состоянии.Valerij56
09.09.2017 12:59Я просто думаю, что зонду, после того, как он долетел до цели, особенно большая мощность ни к чему. Это скорее уши, чем что-то ещё.
Mabusius
08.09.2017 15:35Вы мыслите с позиции человека, а это не правильно. Посудите сами — ответ с Альфы Центавра ждать 8 лет! А если учесть что врятли пригодные для жизни планеты есть в каждой системе, то скорее всего в среднем ответ придется ждать сотни, а то и тысячи лет! В такой связи нет вообще никакого смысла. Поэтому… либо у них есть сверхсветовая связь и мы не можем ее засечь просто потому что мы сами не знаем ничего, что быстрее скорости света. Либо связь им и не нужна, потому что они сами по себе, типа кочевники. А тут уже см. теорию палеоконтакта.
ЗЫ Отсутствие доказательств еще не доказательство отсутствия…Valerij56
08.09.2017 17:21+1ИМХО, даже в этом случае, независимо от наличия сверхсветовой связи, для высокоразвитой цивилизации есть смысл «засевать» соседние системы своими автоматическими разведчиками, которые представимы уже сейчас, как я описал немного выше. Появятся быстрая связь и/или перелёты быстрее света — не так важно, вполне вероятно, что в нашей системе уже находится один или несколько таких зондов.
Мы их можем не найти ещё очень долго. Астероиды на вытянутых орбитах исследовать очень сложно, к Солнцу они приближаются изредка, накопленную информацию передают относительно коротким импульсом, и, вероятно, на дальнем участке траектории (проще отделить сигнал от солнечного шума). Поэтому засечь их мы сможем или при огромном везении, или тогда, когда полностью освоим и заселим Систему. Есть ещё один вариант, начать целенаправленно проверять такие объекты, но это тоже не скоро.finnm
08.09.2017 19:34+1соглашусь. это логично. если зонд летел 1000 лет. еще 100 лет данные подождут.
но здесь речь скорее шла о межзвездных коммуникациях между колониями.
но тут ситуация та же. 8 лет ждать ответ это ерунда. да. «привет как дела не напишешь» но обмениваться важной информацией. в первую очередь научной. нисколько не мешает. да пусть хоть 100 лет.
с другой стороны. прежде чем рассуждать о проблемах общения с колонией удаленной на 1000 свет.лет давайте решим проблему как туда добраться чтобы ее создать ?)Valerij56
09.09.2017 00:50Это не вопрос, даже если мы сможем летать на 10-20 световых лет со скоростью 0,01 световой и создавать там колонии. Тогда каждая новая колония через некоторое время после создания, сама начинает запускать к ближним звёздам корабли поколений, которые в полёте должны поддерживать связь со своей родиной. Если при этом колонии поддерживают связь друг с другом, то формируется некая «сетевая цивилизация».
Кстати, это подсказывает способ поиска таких цивилизаций. Если они используют мощные лазеры, то их луч будет направлен на одну из соседних звёзд. Целенаправленно наблюдая за соответствующими звёздными парами можно будет засечь незначительные изменения спектра.
helgisbox
06.09.2017 14:44Потрясающая статья. Вояджеры чуть старше меня, подумать только…
voyager-1 Автор
06.09.2017 15:38+1А я родился после того как они уже пересекли орбиту Урана, и где-то в NASA готовился проект модернизации тарелок DSN для ускорения связи Вояджера-2 у Нептуна. Собственно они к тому моменту уже переписали книги по астрономии, а их макеты — заняли место в музеях).
Фото 1992 года
engine9
Чудесная статья. Спасибо.