14.05.2025, Редакционная Группа NASA Science

Команда миссии хотела починить двигатели, которые несколько десятилетий назад считались непригодными для использования, прежде чем радиоантенна, посылающая команды на зонд, будет отключена для модернизации.

Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии восстановили ряд двигателей на борту космического корабля Voyager 1, которые считались неисправными с 2004 года. Ремонт потребовал креативности и риска, но команда хочет иметь их в качестве резерва для работающих двигателей, в топливных трубках которых накапливается остаток, что может привести к их выходу из строя уже этой осенью.

Кроме того, миссии необходимо было обеспечить готовность давно бездействующих двигателей к 4 мая, когда наземная антенна, посылающая команды Voyager 1 и его близнецу Voyager 2, будет отключена на несколько месяцев для проведения модернизации.

Засорение двигателя

Voyagers были запущены в 1977 году и мчатся через межзвездное пространство со скоростью около 35 000 миль в час (56 000 км/ч). Оба космических аппарата используют набор основных двигателей, чтобы плавно поворачивать их вверх и вниз, а также вправо и влево, чтобы удерживать антенны направленными на Землю для отправки данных и получения команд. Внутри основного набора двигателей находятся другие двигатели, которые управляют вращательным движением космического аппарата. Если смотреть с Земли, вращательное движение вращает антенну, как виниловую пластинку, чтобы удерживать каждый Voyager направленным на путеводную звезду, которую он использует для ориентации. Оба космических аппарата имеют основной и резервный набор двигателей для этих вращательных движений.

Другой набор двигателей, предназначенных для изменения траектории космических аппаратов во время пролетов внешних планет, был восстановлен на космических аппаратах в 2018 и 2019 годах, но они не могут вызывать вращательное движение.

Чтобы справиться с засорением трубок в двигателях, инженеры переключаются между наборами основных, резервных и траекторных двигателей обоих Voyager. Но на Voyager 1 основные двигатели раскрутки перестали работать в 2004 году после потери питания в двух небольших внутренних нагревателях. Инженеры определили, что сломанные нагреватели, вероятно, не подлежат ремонту, и решили положиться исключительно на резервные двигатели раскрутки Voyager 1, чтобы сориентировать звездный трекер.

«Я думаю, в то время команда смирилась с тем, что основные двигатели раскрутки не работают, потому что у них был вполне неплохой резерв, — сказал Карим Бадаруддин, менеджер миссии Voyager в JPL, которая управляет миссией для NASA. — И, честно говоря, они, вероятно, не думали, что Voyager-ы прослужат еще 20 лет».

Но без возможности контролировать крен космического корабля возникло бы множество проблем, которые могли бы поставить под угрозу миссию, поэтому инженерная группа решила пересмотреть ситуацию с отказом двигателей в 2004 году. Они начали подозревать, что неожиданное изменение или помеха в цепях, управляющих питанием нагревателей, фактически перевели выключатель в неправильное положение. Если бы они смогли вернуть переключатель в исходное положение, обогреватели могли бы снова работать, что позволило бы им повторно активировать основные двигатели раскрутки и использовать их в случае полного засорения резервных двигателей раскрутки, которые использовались с 2004 года.

Пауза в общении

Решение требовало решения головоломок. Команде пришлось бы включить бездействующие двигатели раскрутки, а затем попытаться починить и перезапустить нагреватели. Если в это время звездный трекер космического корабля слишком далеко отклонится от путеводной звезды, автоматически включатся давно бездействующие двигатели раскрутки (благодаря программам космического корабля). А если нагреватели все еще были выключены, когда они включились, это могло спровоцировать небольшой взрыв, поэтому команде нужно было направить звездный трекер как можно точнее.

Это была бы гонка в любом случае, но команда столкнулась с дополнительной нехваткой времени: с 4 мая 2025 года по февраль 2026 года станция Deep Space Station 43 (DSS-43), антенна шириной 230 футов (70 метров) в Канберре, Австралия, которая является частью сети Deep Space Network NASA, будет проходить модернизацию. Она будет отключена большую часть этого времени, с короткими периодами работы в августе и декабре.

Хотя сеть дальней космической связи имеет три комплекса, равномерно распределенных по всему земному шару (в Голдстоуне, Калифорния, и Мадриде, а также в Австралии) для обеспечения постоянного контакта с космическими аппаратами по мере вращения Земли, DSS-43 является единственной антенной с достаточной мощностью сигнала для отправки команд «Вояджерам».

«Эти усовершенствования антенн важны для будущих пилотируемых высадок на Луну, а также они увеличивают пропускную способность связи для наших научных миссий в дальнем космосе, некоторые из которых основаны на открытиях, сделанных Voyager, — сказала Сюзанна Додд, менеджер проекта Voyager и директор Межпланетной сети в JPL, которая управляет Сетью дальнего космоса для NASA. — Мы уже сталкивались с подобными простоями, поэтому мы просто готовимся настолько, насколько можем».

Команда хотела убедиться, что давно бездействующие двигатели будут доступны, когда антенна ненадолго возобновит работу в августе, поскольку к этому времени двигатели, которые в настоящее время используются на Voyager 1, могут быть полностью забиты.

Предварительная работа принесла свои плоды: 20 марта команда наблюдала, как космический корабль выполняет команды. Из-за расстояния Voyager радиосигналу требуется более 23 часов, чтобы дойти от космического корабля до Земли, то есть все, что команда увидела, произошло почти на день раньше. Если бы тест не удался, Voyager уже мог бы быть в опасности. Но в течение 20 минут команда увидела, как температура нагревателей двигателей резко возросла, и поняла, что им это удалось.

«Это был такой славный момент. В тот день боевой дух команды был очень высок, — сказал Тодд Барбер, руководитель миссии по двигательным установкам в JPL. — Эти двигатели считались неисправными. И это был законный вывод. Просто один из наших инженеров догадался, что, возможно, была другая причина, и ее можно было устранить. Это было еще одно чудо, спасшее Voyager.

Подробнее о Вояджере

Voyager 1 и 2 находятся примерно в 15 миллиардах миль (25 миллиардах километров) и 13 миллиардах миль (21 миллиарде километров) от Земли соответственно. После исследования четырех внешних планет они стали единственными космическими аппаратами, которые когда-либо отправляли данные из межзвездного пространства, области за пределами планет и за пределами защитного пузыря частиц и магнитных полей, создаваемых Солнцем, называемого гелиосферой.

Более подробную информацию о миссии NASA Voyager можно найти на сайте: https://science.nasa.gov/mission/voyager

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: NASA’s Voyager 1 Revives Backup Thrusters Before Command Pause