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

Наиболее загруженной линия оказывалась при передаче телевизионной «картинки» с приемников-видиконов любой из двух камер ISS – узкоугольной и широкоугольной – в реальном масштабе времени. Одна строчка из 800 элементов формировалась за один «тик» в 0,06 секунды, а из 800 строчек за 48 секунд собирался полный кадр. Каждый пиксель оцифровывался по 256 градациям яркости, то есть с радиометрическим разрешением восемь бит. Объем изображения уже в цифровом виде составлял 5 120 000 бит. Легко видеть, что при скорости 115 200 бит/с, все еще доступной при удалении на 5 а.е., то есть до Юпитера, за 48 секунд картинка «уходила» полностью и даже с некоторым запасом. Вместе с нею удавалось передать служебную телеметрию и научные данные с других приборов в объеме 3600 бит/с.

По сравнению с фотополяриметром IPP на «Пионерах» камеры ISS давали более детальное изображение (в 2,5 раза больше точек), с большим числом градаций яркости (вчетверо), и главное – не требовались десятки минут на передачу единственного кадра.

Приборы PRA и PWS в детальном режиме могли выдавать информацию в одном темпе с ISS – 800 строк по 800 восьмибитных чисел за 48 секунд. Разумеется, передавать в очередном «минутном» цикле можно было либо эти данные, либо «картинку».

Аппарат оснащался дублированными командными приемниками диапазона S и дублированными передатчиками диапазонов S и X. В передатчиках S-диапазона были два разных усилителя: один на лампе бегущей волны TWT от компании Watkins-Johnson, второй твердотельный от фирмы Ford Aerospace. Оба комплекта усилителя X-диапазона были выполнены на лампах бегущей волны Watkins-Johnson. Выходная мощность передатчика диапазона S задавалась на уровне 9,4 или 28,3 Вт, передатчика диапазона X – 12 или 21,3 Вт. В любой момент времени мог работать лишь один передатчик.

На облучателе антенны HGA была установлена дополнительная антенна низкого усиления LGA, используемая на начальном этапе полета и в аварийных ситуациях. Обе антенны имели статус отдельной подсистемы.

В паре с радиокомплексом работала подсистема модуляции-демодуляции с блоками дешифровки команд и модуляции телеметрии. Суммарная масса радиосистем «Вояджера» составляла 105,4 кг.

В моменты, когда антенна HGA не была направлена на Землю или КА находился за планетой, прямая передача данных была невозможна; кроме того, суммарная «производительность» приборов могла перекрывать возможности радиоканала. Поэтому «Вояджер» оснастили подсистемой хранения данных на основе записывающего устройства DTR[49] общей емкостью 536 Мбит с цифровой записью на восемь дорожек на магнитную ленту длиной 328 м. Это позволяло сохранять одновременно до 96 снимков. «Магнитофон» мог вести запись со скоростью 115 200 или 7200 бит/с и воспроизводить информацию на скорости от 57 600 до 7200 бит/с. Возможно было также одновременное воспроизведение и запись на 7200 бит/с.

Всего в составе КА было десять подсистем; мы описали только наиболее важные из них.

Одним из условий утверждения проекта MJS-77, помимо упрощения конструкции и уменьшения срока службы аппарата, был отказ от заявленных требований по радиационной стойкости. Однако с учетом высоких уровней радиации, обнаруженных вблизи Юпитера аппаратами-разведчиками «Пионер-10» и «11» в 1973–1974 гг., – на три порядка выше, чем предсказывали специалисты! – новые станции пришлось отчасти перепроектировать под реальные радиационные нагрузки. Подбирались радиационно-стойкие элементы бортовой электроники, вводились поправки на их деградацию, наиболее важные места экранировались, и в результате «Вояджеры» могли благополучно миновать Юпитер, «набрав» дозу в 10 000 раз выше смертельной для человека.

Интересно отметить, что каждый из «Вояджеров» состоял более чем из 65 000 частей, а если мысленно «разобрать» процессоры и память на отдельные транзисторы, то общее количество элементов достигло бы пяти миллионов. Аппарат уникальный по сложности – но и продуманный до мелочей. Без проблем и поломок, конечно же, не обошлось, и все же они работают уже пятый десяток лет!

Приятно называть имена создателей уникальной техники. Харрис Шурмейер, многоопытный руководитель проекта «Рейнджер» (Ranger) и станций «Маринер-6» и «7», исследовавших Марс в 1969 г., возглавлял с 1970 г. проект «Большой тур», а затем стал первым менеджером проекта MJS-77. Незадолго до старта, в 1976 г., его сменил Джон Казани, в 1977 г. – Роберт Паркс, летом 1979 г. – Реймонд Хикок, в 1981 г. – Эскер Дэвис, в 1982 г. – Ричард Лэзер, в 1987 г. – Норман Хейнз, в 1989 г. – Джордж Текстор и в 1998 г. – Эд Масси.

В октябре 2010 г. на эту должность была впервые назначена женщина – Сюзанна Додд. В год старта «Вояджеров» ей было 16 лет, а свою карьеру в JPL она начала в 1984 г. с составления рабочих программ для служебной и научной аппаратуры этих КА.

Научным руководителем проекта в 1972 г. стал 36-летний Эдвард Стоун из Калифорнийского технологического института, до того – руководитель эксперимента CRS по космическим лучам. На протяжении 50 лет он остается на этом посту – еще один фантастический рекорд миссии «Вояджер»! Помощником Стоуна на первых порах был уже упомянутый Джим Лонг. В период исследования Юпитера эти обязанности перешли к Артуру Лейну, а от Сатурна и далее помощником была Эллис Майнер.

Перед запуском стоимость разработки и изготовления двух КА оценивалась в 343 млн долларов, двух ракет «Титан-Центавр» – в 71,6 млн долларов, управления полетом и обработки данных – в 32,7 млн.

С момента утверждения проекта MJS-77 разработчики «держали в уме» возможность ревизии принятого решения и осуществления планов «Большого тура» в полном объеме.