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

В 2021 г. на «Вояджере-1» по-прежнему делалась трижды в неделю запись высокоскоростных кадров PWS с регулярными сбросами содержимого устройства магнитной записи DTR на Землю на скорости 1400 бит/с. Следует заметить, что это минимально возможная скорость воспроизведения с записывающего устройства. Обеспечить ее для «Вояджера-1», который к 1 июля 2021 г. удалился от Солнца на 153,2 а.е., а от Земли на 152,4 а.е., уже очень непросто. К примеру, 21 августа 2021 г. в течение шести часов Земля принимала записанную информацию на 1400 бит/с на четыре калифорнийские антенны сразу – 70-метровую DSS-14 плюс три 34-метровых – DSS-24, DSS-25 и DSS-26! Уже близко время, когда Земля утратит такую возможность, и запись кадров на DTR придется прекратить.

Да что там говорить – и обычный 160-битный поток телеметрии приходится уже принимать на «спарку»! На «Вояджере-1» с 2010 г., а на «Вояджере-2» с 2017 г. для этого используются две 34-метровые антенны или же одна 70-метровая, если ее удается получить.

Уже позади сентябрь 2020 г., когда, по опубликованному несколькими годами раньше прогнозу, выработка энергии на борту должна была снизиться до 237 Вт, и на «Вояджере-2», где все еще работают пять приборов, должно было остаться всего 2 Вт запаса. Пришла пора сокращать число работающих инструментов – сначала на «Вояджере-2», а затем и на «Вояджере-1», где их сейчас используется четыре.

«График отключений» для каждого аппарата на период до 2030 г. уже составлен и прописан в аварийных программах BML на случай, если поступление команд прекратится. Пока выполнен лишь первый шаг этого плана: основной дополнительный нагреватель в приборе LECP на «Вояджере-2» был отключен командой с Земли 23 февраля, а на «Вояджере-1» – 16 мая 2021 г. Температуры на логарифмическом усилителе LECP рухнули соответственно с +14° до –54 ℃ и с +15° до –47 ℃. Большая часть измерительных каналов сохранила работоспособность.

Два следующих шага по экономии электроэнергии у «Вояджеров» тоже одинаковы: в этом же приборе предстоит отключить дополнительный нагреватель телескопа LEPT и шаговый двигатель, отвечающий за осмотр им небесной сферы.

После этого на «Вояджере-1» последовательно отключаются:

● замещающий нагреватель CRS;

● LECP полностью;

● CRS полностью;

● записывающее устройство DTR с переводом PWS в низкоскоростной режим работы;

● PWS полностью;

● магнитометр MAG с повторным включением прибора PWS, требующего меньшей мощности;

● PWS окончательно.

На «Вояджере-2» последовательно отключаются:

● дополнительный нагреватель PLS;

● CRS полностью;

● LECP полностью;

● PWS полностью;

● PLS полностью;

● магнитометр MAG с повторным включением PWS;

● PWS окончательно.

Если управляемость сохранится, то какое-то время приборы, скорее всего, будут работать поочередно, в цикле, хотя есть существенный риск, что однажды выключенный инструмент больше не запустится. Если после отключения нагревателя тот или иной прибор прекратит работу, придется решать, что делать: выключить его полностью или пожертвовать чем-то другим и вернуть нагреватель. Впрочем, у плазменно-волновой подсистемы и магнитометра нагревателей нет, так что они в любом случае последние в списке.

Работа служебного борта КА вообще без научной аппаратуры возможна до уровня 200 Вт на «Вояджере-1» и 198 Вт на «Вояджере-2». Оценка, сделанная в феврале 2016 г., гласит, что выработка РИТЭГов снизится до этих величин в 2031–2032 гг. Руководители проекта рассчитывают, что аппараты будут давать полезную информацию до 2025 г. и, возможно, несколько дольше. Они надеются встретить в 2027 г. золотой юбилей запуска обоих КА с несколькими наименее «прожорливыми» инструментами в работе.

Кстати, к этому времени «Вояджер-1» впервые в истории преодолеет рубеж в одни световые сутки от Солнца. Как показывают расчеты, это случится 3 февраля 2027 г.

Вместе с последним научным прибором Земля должна будет отключить и остальные бортовые системы – управляющие компьютеры и передатчики. После этого два «Вояджера» продолжат полет по назначенным им маршрутам уже как памятники человеческому гению и любознательности. Куда же, к каким же звездам они летят?

На первый вопрос ответить легко. «Вояджер-1» движется по гиперболе, уходящей в пределе в точку на небесной сфере с координатами α = 262°, δ = +12° в созвездии Змееносца. Остаточная скорость КА на большом удалении от Солнца составит 16,6 км/с, или 3,50 а.е. в год. «Вояджер-2» идет немного медленнее, его гелиоцентрическая скорость «на бесконечности» составит 14,8 км/с, то есть 3,13 а.е. в год, а траектория направлена в точку α = 338°, δ = –62° в созвездии Тукана. Следует заметить, однако, что эти числа верны лишь для фиксированной на эпоху 2000 года координатной сетки, которая быстро «плывет» из-за прецессии земной оси. Обозначенные ими направления в пространстве и угол между ними, равный 94°, естественно, останутся неизменными, чего нельзя сказать о положениях звезд и о рисунке созвездий: за десятки тысяч лет звезды сдвинутся относительно друг друга, и небо будет похожим на сегодняшнее, но немного другим.

Вот почему намного интереснее и сложнее второй вопрос – о звездах, с которыми сблизятся «Вояджеры».

Как известно, Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью порядка 230 км/с, и в настоящее время полный вектор его скорости направлен в сторону созвездия Геркулеса. «Вояджер-1» движется примерно в эту же сторону немного быстрее Солнца и с отклонением примерно в 23°. «Вояджер-2» идет в поперечном направлении, имея угол 104° с вектором солнечной скорости.

Соседние звезды, в целом подчиняясь общему «хороводу», имеют и собственные скорости относительно Солнца, иногда весьма заметные – намного большие, чем гелиоцентрические скорости «Вояджеров». К примеру, α Центавра расположена сейчас в 4,37 св. года от Солнца и приближается к нему со скоростью 21,4 км/с. Для этой пары объектов, как и для любой другой, можно математически определить момент наиболее тесного сближения: через 28 400 лет α Центавра окажется всего в 2,97 св. года от Солнца. Заметим, что это оценка 2010 г., сделанная Вадимом Бобылевым по данным астрометрического проекта Hipparcos; в 1994 г., когда лучевая скорость и собственное движение звезды были известны менее точно, предсказывалось сближение до 3,26 св. года через 27 700 лет.

Из этого примера становится понятно, насколько сложно спрогнозировать сближения КА со звездами. Мы можем довольно точно рассчитать движение «Вояджеров» относительно Солнца, но не имеем достаточных данных, чтобы надежно определить траектории звезд. Но, даже если считать расчеты точными, остается вопрос о том, кто и с кем сближается: то ли земной аппарат целенаправленно[110] идет к соседней звезде, то ли звезда в силу «начальных условий» приближается к Солнцу… и к «Вояджеру» за компанию!