Голубая точка. Космическое будущее человечества - Карл Эдвард Саган

В апреле 1978 г., почти через восемь месяцев после запуска, на подходе к поясу астероидов аппарат пропустил команду с Земли (это была человеческая ошибка), в результате чего его бортовой компьютер переключился с основного радиоприемника на резервный. В ходе следующего сеанса связи между ЦУП и зондом резервный приемник не смог захватить сигнал с Земли. Отказал конденсатор автоподстройки частоты. Через семь дней, в течение которых «Вояджер-2» оставался недоступен, его программа защиты от отказов внезапно приказала резервному приемнику выключиться, а основному – снова включиться. Удивительно – причина этого до сих пор неизвестна, – но через несколько секунд отказал основной приемник. Он так больше и не заработал. В довершение всего бортовой компьютер теперь упрямо пытался использовать именно основной приемник. В результате этой злосчастной череды человеческих и машинных ошибок корабль находится в серьезной опасности. Никто не мог придумать, как вновь настроить «Вояджер-2» на работу с резервным приемником. Но даже если бы это удалось сделать, резервный приемник не смог бы получать команды с Земли из-за того самого сломавшегося конденсатора. Многие участники проекта тогда решили, что все пропало.

Но спустя неделю, в течение которой упрямо игнорировались все команды, инструкции по автоматическому переключению между приемниками были приняты и запрограммированы в норовистом бортовом компьютере. В течение той же недели инженеры ЛРД разработали новую последовательность управления частотами команд, чтобы убедиться, что важнейшие «приказы» будут правильно интерпретированы поврежденным резервным приемником.

Инженерам удалось восстановить связь с аппаратом, пусть и на примитивном уровне. К сожалению, теперь резервный приемник немного «поплыл», чувствительно реагируя на изменение температуры, вызванное включением-выключением разнообразных компонентов аппарата. В течение следующих месяцев инженеры ЛРД разработали и провели тесты, позволившие подробно изучить температурные тонкости большинства эксплуатационных режимов корабля: в каких условиях могут или не могут приниматься команды, поступающие с Земли?

Располагая этой информацией, удалось полностью обойти проблему с резервным приемником. Впоследствии корабль успешно принял с Земли все команды с инструкциями, как собирать информацию в системах Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Инженеры спасли миссию. Чтобы перестраховаться, в течение большей части дальнейшего полета «Вояджера-2» номинальный объем данных о следующей по курсу планеты обязательно заносился в бортовой компьютер – на случай, если корабль вновь «оглохнет».

Еще одна жуткая поломка произошла в августе 1981 г., сразу после того, как «Вояджер-2» показался из-за Сатурна (если смотреть с Земли). Сканирующая платформа интенсивно вращалась, фокусируясь на кольцах, спутниках и самой планете – период близкого контакта был очень недолгим. И вдруг платформу заклинило. Это было ужасно: мы знали, что корабль пролетает мимо невиданных чудес, которые мы не сможем увидеть в ближайшие годы или десятилетия, а злосчастный аппарат вперился в пустоту, игнорируя все на своем пути.

Вращение сканирующей платформы обеспечивают специальные приводы, работающие на зубчатых передачах. Поэтому для начала инженеры ЛРД организовали имитацию миссии и запустили привод, идентичный тому, что был на корабле. Привод отказал через 348 оборотов; между тем на корабле такой же привод успел совершить 352 оборота. Оказалось, что проблема связана со смазкой. Отлично – и что дальше? Естественно, нельзя было доставить на «Вояджер» масленку.

Инженеры решили проверить, удастся ли запустить отказавший привод, попеременно нагревая и остужая его. Может быть, из-за такого термического воздействия детали привода будут расширяться и сжиматься с разной скоростью и система разблокируется? Эта гипотеза была протестирована в лаборатории на специально изготовленных приводах, и результат оказался триумфальным: действительно, таким образом можно сдвинуть с места сканирующую платформу в космосе. Кроме того, технологи разработали способы заблаговременной диагностики других процессов, которые могли бы спровоцировать отказ привода, чтобы при их возникновении заранее решить проблему. Впоследствии сканирующая платформа «Вояджера-2» работала превосходно. Все снимки, сделанные в системах Урана и Нептуна, получены благодаря этой работе. Инженеры вновь спасли ситуацию.

«Вояджеры-1, 2» проектировались только для исследования систем Юпитера и Сатурна. Действительно, траектории кораблей должны были вынести их к Урану и Нептуну, но официально эти планеты никогда не рассматривались в качестве целей проекта «Вояджер»: не предполагалось, что корабли смогут функционировать так долго. Поскольку мы хотели поближе рассмотреть таинственный спутник Сатурна Титан, «Вояджер-1» повернул к нему от Сатурна и отправился по пути, на котором не лежит ни один из известных миров. Именно «Вояджер-2» добрался до Урана и Нептуна и исследовал их с невероятным успехом. На таких огромных расстояниях солнечный свет становится все слабее, а передача радиосигнала на Землю требует все больше времени. Это были серьезные, пусть и предсказуемые проблемы, и их также предстояло решить инженерам ЛРД.

Поскольку в районе Урана и Нептуна довольно темно, телекамеры «Вояджера» должны были снимать с длительной экспозицией. Но, например, через систему Урана корабль летел так быстро (на скорости около 56 000 км/ч), что изображение получилось бы смазанным и нечетким. Чтобы компенсировать этот эффект, весь зонд при съемке должен был поворачиваться вместе с телекамерой, чтобы ее собственное движение было сведено к нулю – примерно как при съемке уличной панорамы из автомобиля в направлении, противоположном курсу движения машины. Возможно, в теории это просто, но не на практике. Приходится нейтрализовать даже самые слабые движения. При нулевой гравитации даже пуск и остановка бортового магнитофона могут весьма заметно встряхнуть аппарат, и картинка смажется.

Проблему удалось решить, управляя маленькими ракетными двигателями зонда (так называемыми «микродвигателями»), крайне чувствительными устройствами. Небольшие газовые импульсы в начале и в конце каждой последовательности приема данных позволили компенсировать толчки магнитофона, слегка встряхивая весь корабль. Чтобы справиться с малой мощностью радиосигнала, достигающего Земли, инженеры разработали новый, более эффективный способ записи данных, а между радиотелескопами на Земле наладили электронную связь, чтобы повысить их чувствительность. В целом можно было сказать, что на подлете к Урану и Нептуну съемочная система во многих отношениях работала лучше, чем у Сатурна и даже у Юпитера.

Миссия «Вояджеров» еще не закончена. Разумеется, существует вероятность, что уже завтра на корабле откажет какая-нибудь критически важная система, но если учитывать только период полураспада плутониевого топлива, то «Вояджеры» должны быть в состоянии передавать на Землю информацию вплоть до 2015 г.[23]

«Вояджер» – умная машина, причем не без человеческих качеств. Он расширяет наши горизонты до дальних миров. При решении простых задач и краткосрочных проблем «Вояджер» руководствуется собственным интеллектом, но более сложные задачи и долгосрочные трудности требуют участия коллективного разума и опыта инженеров ЛРД. Разумеется, такая тенденция будет все заметнее. «Вояджеры» воплощают технологию начала 1970-х; если бы космический аппарат для такой миссии проектировался сегодня, то он был бы оснащен потрясающими новыми технологиями, касающимися искусственного интеллекта, миниатюризации, скорости обработки данных, возможности самодиагностики и ремонта, а также обучения на собственном опыте. Кроме того, такой зонд обошелся бы гораздо дешевле.