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

История повторилась 13 декабря. Находясь в 970 млн км от Земли, «Вояджер-1» успешно выполнил[73] коррекцию траектории TCM-A7, но не вышел на связь в 21:15 UTC, как ожидалось по графику. Лишь через несколько часов станция DSN под Мадридом уловила очень слабый сигнал с борта. Операторы решили, что аппарат вновь ошибся с опорной звездой, но две попытки покомандовать им так, чтобы вернуть в правильное положение от двух возможных звезд, не принесли успеха, потому что в действительности «Вояджер» находился в аварийной закрутке на Солнце.

16 декабря аппарату было предписано провести поиск Земли коническим сканированием, отклонив остронаправленную антенну на 8° от линии на Солнце и последовательно останавливаясь в 16 различных точках. Из третьей точки Земля услышала мощный сигнал и принимала данные в течение шести минут; после этого аппарат перешел на четвертую точку и сигнал пропал. После того как «Вояджер-1» завершил поиск, Земля вновь задала ему третью точку, и двусторонняя связь со станцией в Канберре была восстановлена.

Операторы проанализировали содержимое памяти компьютеров и данные записывающего устройства и разобрались в сути происшедшего. Наложились две ошибки: сбойная команда изменения режима и ошибка четности, которая не случалась еще ни разу на 37 млн команд, переданных по каналу связи между компьютерами CCS и AACS за два года полета. 19 декабря «Вояджеру» было предписано построить ориентацию по Канопусу, а 20 декабря возобновилась нормальная работа.

Как раз в это время радиоастрономической команде Джеймса Уорвика удалось установить реальный период обращения Сатурна вокруг оси – 10 ч 40 мин. Таков был период километрового излучения, то есть нетеплового радиошума Сатурна с частотами 100–500 кГц, который регистрировался приборами PRA на обоих КА с 1 января 1980 г. Он исходил из области северного полюса Сатурна и, очевидно, контролировался вращающимся магнитным полем планеты.

Об открытии было объявлено 21 мая. До этого наиболее вероятным считался период 10 ч 14 мин, полученный по наземным наблюдениям и данным КА «Пионер-11». Последующие измерения на аппаратуре PRA уточнили значение периода (10 ч 39,4 мин) и подтвердили, что он характерен для полярных и умеренных широт планеты, а более короткий период – для экваториальной зоны. Различие между двумя величинами объяснили тем, что вдоль экватора планеты дуют очень сильные ветры, и так оно и оказалось.

20–21 февраля 1980 г. аппарат успешно провел первый после октябрьского сбоя научный маневр. По окончании он штатно вышел на связь, но телеметрия показала некоторые отклонения в передаче команд между двумя идентичными командными процессорами CCS. Это был уже четвертый подобный случай за год после встречи с Юпитером; пришлось создать специальную группу для поиска причин и мер дополнительной защиты аппарата от сбоев.

20 марта и 22 апреля на «Вояджере-1» выполнили калибровку сканирующей платформы. Был обнаружен самопроизвольный уход на 0,17° по углу места, который случался иногда после заданного движения в сторону отрицательных углов, и найдены способы борьбы с этой неисправностью. Первый из экспериментов сопровождался пробной съемкой Сатурна с расстояния 312 млн км.

2 апреля был проведен тест основного звездного датчика «Вояджера-1» по Канопусу и найдена проблема, приводящая к сокращению его поля зрения. Она не должна была сказаться до пролета Сатурна, но могла «сыграть» после, когда нужно было строить ориентацию по Веге. Было решено до пролета использовать основной датчик, не переключаясь на запасной, который был протестирован и найден исправным.

В целом же, если не считать проблем со звездным датчиком и с платформой, «Вояджер-1» пребывал в добром здравии. В порядке подготовки к встрече с Титаном 3 апреля проверили тест специального режима наблюдений – с использованием «подвижного блока» команд, время исполнения которого можно скорректировать в самый последний момент.

13 и 14 мая «Вояджер-1» еще раз провел стандартный научный маневр с обзором небесной сферы – 10 оборотов по рысканью и 25 по крену – и после 18 ч 47 мин отсутствия вновь вышел на связь.

5–6 августа аппарат был сориентирован для калибровки камеры и радиометра IRIS.

19–20 августа, после семи недель интенсивных тренировок, группа управления совместно с сетью DSN провела 18-часовой заключительный тест пролета Сатурна. В целом тест прошел успешно, но прирост мощности сигнала от объединения антенн был меньше ожидаемого.

22 августа 1980 г. началась первая фаза сближения с планетой – фаза обсервации. До цели оставалось 82 дня полета и 109 млн км.

Фотоснимки Сатурна делались на протяжении двух месяцев один раз в 123,2 минут. Получалось по пять серий кадров за оборот планеты вокруг оси, каждая с пятью цветовыми фильтрами. Еще трижды в день делались снимки с нейтральным фильтром и с большой экспозицией для поиска малых спутников. Семь раз в сутки проводилось сканирование системы УФ-спектрометром UVS в поисках облаков ионов или тороидальных структур, связанных со спутниками. ИК-радиометр IRIS изучал состав атмосферы, тепловые свойства и динамику Сатурна. Дважды в сутки проводились радиоизмерения на PRA в режиме максимальной скорости с целью уточнить период обращения планеты.

Сатурн был менее активен, на его диске было видно меньше деталей, потому что их закрывал плотный слой дымки раза в три мощнее, чем на Юпитере. В южном полушарии на 55° широты было замечено красноватое овальное «пятно Энн» (Anne's Spot) – атмосферный вихрь, аналогичный Большому Красному Пятну Юпитера, но значительно меньшего размера – около 5000–7000 км. Имя объекту присвоили в честь Энн Банкер из JPL, которая увидела его первой.

С 3 сентября по 6 октября Сатурн и КА проходили за Солнцем. Минимальное расстояние между светилом и «Вояджером» составляло 2,04°, и между 17 и 27 сентября связь с Землей была затруднена. Непосредственно перед этим, 12–14 сентября, аппарат с расстояния 81,2 млн км провел съемку 42-часового «мультфильма» – с тремя цветными фильтрами и с интервалами между кадрами 288 секунд. Таким образом, четыре оборота планеты были засняты с шагом 8° по долготе. После соединения с Солнцем сделать задуманное было уже нельзя: кольца не уместились бы в поле зрения камеры. «Вояджер-1» приближался к планете, делая по 1,3 млн км в сутки.

После соединения узкоугольная камера в составе ISS имела разрешение 900 км и давала уже более качественные снимки, чем наземные телескопы. В кольцах стали различаться промежутки, невидимые с Земли, а в делении Кассини, наоборот, показалось узенькое внутреннее колечко.

Самое же удивительное увидел 4 и 5 октября с расстояния 51 млн км Ричард Террайл – загадочные поперечные темные структуры в кольце B, то исчезающие, то появляющиеся вновь. Хотя что-то подобное видели с Земли и зарисовывали еще в XIX в., а в 1977 г. аналогичные наблюдения провел и описал Стивен О'Мира, для астрономов группы «Вояджера» открытие стало совершенно неожиданным. Наблюдаемые детали отдаленно напоминали спицы колеса телеги и вошли в историю проекта под английским именем «споки» (spoke). Брэдфорд Смит, возглавлявший группу интерпретации снимков «Вояджера», признался, что из-за этих споков снятся кошмары. Поразительным свойством «спиц» была их длительная (до трех часов и даже больше) устойчивость, хотя за это время дифференциальное вращение колец должно было «растащить» любой материальный объект.