Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - Игорь Лисов

В сентябре 2016 г. на «Вояджере-2» и в сентябре 2017 г. на «Вояджере-1» резерв по питанию для нормального включения гироскопов был исчерпан. Аппараты поддерживали ориентацию по данным только от солнечного датчика и датчика Канопуса. Однако для выхода из некоторых нештатных ситуаций гироскопы были и остаются необходимы. Поэтому в алгоритмы защиты FPA на обоих аппаратах была заложена возможность временного запуска гироскопов с предварительным выключением нагревателя в первом отсеке аппаратуры. На «Вояджере-2» соответствующее обновление провели 15 ноября 2016 г., а на «Вояджере-1» – на сутки позже. Испытания нового алгоритма защиты состоялись на первом аппарате 11 января 2017 г.

Но если гироскопы можно с определенными ограничениями включить в аварийной ситуации, то почему бы не использовать их иногда ради науки? И вот уже 9 декабря 2016 г. и 20 января 2017 г. на «Вояджере-2», а 23 января на «Вояджере-1» провели демонстрацию 33-минутной научной мини-программы магнитометра с одним поворотом на 360°. Для второго КА это была первая калибровка более чем за год.

Параллельно специалисты группы управления проверяли тепловой баланс аппарата при включении гироскопов. 12 декабря на «Вояджере-1» их запитали на 2 часа 10 минут. За этим последовал пятичасовой тест отключения нагревателя и включения гироскопов – его провели 26 февраля на втором аппарате и 28 февраля на первом. Семичасовой тест на «Вояджере-1» прошел 12 марта, а на «Вояджере-2» – 15 марта 2017 г.

Границы допустимого охлаждения были установлены, и уже 18 марта на первом КА, а 24 марта на втором провели калибровку магнитометра в два оборота вокруг оси. Потом, правда, решили, что хватит и одного, и с мая 2017 г. такие развороты вновь стали регулярными. Нагреватели первого отсека отключают примерно на полтора часа, столько же работают гироскопы, а сам разворот продолжается примерно 36 минут.

28 ноября 2017 г. на «Вояджере-1» активировали в импульсном режиме четыре двигателя коррекции траектории TCM, в последний раз работавшие 37 лет назад – 8 ноября 1980 г. Дело в том, что с 2014 г. инженеры стали отмечать ухудшение работы штатных двигателей ориентации по каналам тангажа и рысканья. Для того чтобы придать аппарату одну и ту же угловую скорость, им требовалось все большее количество импульсов со все большим расходом топлива.

Специалисты задались вопросом, можно ли заменить эти ЖРД однотипными двигателями коррекции, особенно с учетом того обстоятельства, что те в режиме коротких импульсов раньше не использовались. Чтобы на него ответить, пришлось поднять древнюю документацию и изучать программы на давно забытом варианте ассемблера. Ответ был положительным, оставалось провести эксперимент. Включение выполнили 28 ноября, информация о нем дошла до Пасадены спустя 19 ч 34 мин. Двигатели исправно отработали заданные им импульсы продолжительностью 10 миллисекунд.

Менеджер проекта Сюзанна Додд отметила, что с этими двигателями, которые все еще функциональны после 37-летнего перерыва в использовании, возможно продлить жизнь «Вояджера-1» на два-три года.

«Вояджер-1» перешел на новые двигатели 18 января 2018 г. с началом выполнения бортовой программы A106. У этого решения была своя цена – пришлось вновь включить четыре нагревателя, по одному на двигатель, снизив общий запас по мощности. Когда снимаемая с РИТЭГов мощность опустится до очередного предела, их придется выключить и вернуться к штатным, менее эффективным двигателям ориентации.

На «Вояджере-2» аналогичный эксперимент провели 8 июля 2019 г. и вскоре перешли к регулярному использованию двигателей TCM. Эта четверка благополучно вступила в работу после 30-летнего «простоя».

В августе 2018 г. «Вояджеры» располагали 247–248 Вт мощности. Рассматривалось предложение отключить на «Вояджере-2» неиспользуемое записывающее устройство DTR, установленное во втором отсеке и потребляющее 17,4 Вт, заменив его для сохранения теплового режима нагревателем мощностью 10,2 Вт. Однако расчеты на вновь разработанной в 2014–2016 гг. тепловой модели КА показали, что после этого минимальные температуры на линиях подачи топлива опустятся до уровня замерзания гидразина. Поэтому руководители проекта не дали согласие на такой вариант.

Вместо этого после продолжительных дискуссий с научной группой 9 июня 2019 г. отключили питание замещающего нагревателя прибора CRS, а 26 июня – еще и дополнительного нагревателя. Инструмент для регистрации космических лучей, испытанный 42 года назад до температуры –45 ℃, охладился после этого до –59 ℃, но продолжил передавать информацию.

В мае и июне 2019 г. операторы стали отмечать снижение мощности принимаемого сигнала «Вояджера-1» на 2–5 дБ и колебания в пределах этих границ с периодом примерно в час. С 6 июня данные по частицам стали приходить с пробелами. В начале июля борт удалось «привести в чувство», колебания по рысканью прекратились. В середине августа ситуация повторилась, но проведенная 6 сентября калибровка бортовой антенны HGA и солнечных датчиков позволила снять проблему.

25 января 2020 г. во время разворота с калибровкой магнитометра на «Вояджере-2» сработал алгоритм защиты по питанию. Земля на несколько минут перестала слышать борт, но затем он вышел на связь в инженерном режиме на скорости 40 бит/с. На обмен сообщениями требовалось уже 34 ч 17 мин, так что на поиск и устранение причины ушла неделя.

Выяснилось, что из-за непонятной задержки в исполнении команд в работе одновременно остались две системы со значительным уровнем потребления – JPL не назвала их, но это наверняка были гироскопы и нагреватель первого отсека. 28 января Земля убедилась, что «одну из систем» (то есть гироскопы B и C) удалось выключить разовой командой. Операторы вновь запитали отключенные приборы и с 1 февраля перевели аппарат в режим передачи научной информации CR-5T. Научные группы занялись проверкой состояния приборов после их отключения, а группа управления – контрольным считыванием памяти бортовых процессоров. 3 марта JPL официально объявила, что аппарат вернулся к штатной работе, все пять научных приборов включены и передают нормальные данные.

Тогда же, в январе, на борт ушли инструкции, отодвинувшие срок срабатывания счетчика потери команд на декабрь 2020 г. На 70-метровой австралийской антенне DSS-43 уже давно планировались ремонтные работы, а кроме нее до «Вояджера-2» уже никто не может гарантированно «достучаться». В Южном полушарии Земли нет другого передатчика S-диапазона с необходимыми характеристиками, а со станций Северного полушария аппарат уже практически не виден.

4 марта 2020 г. JPL сообщила о выводе станции DSS-43 на ремонт и модернизацию сроком на 11 месяцев. Предстояло установить два новых передатчика, усовершенствовать системы электропитания, обогрева и охлаждения и другое оборудование. Комплекс дальней связи в окрестностях Канберры продолжал принимать информацию с борта на три 34-метровые антенны, но команды «Вояджеру-2» не передавались. К счастью, все прошло благополучно: ремонт большой антенны удалось завершить за восемь месяцев, и уже 29 октября на борт отправили первую порцию команд, которые аппарат принял и исполнил. Окончательный ввод станции в строй отметили 12 февраля, загрузка на «Вояджер-2» новой бортовой программы B191 состоялась 13 февраля, а исполняться она начала с 22 февраля 2021 г.