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

А ведь «Вояджерам» повезло! Их траектории и даты запуска были выбраны так, что требуемая характеристическая энергия C3 составляла 105,5 км2/с2 при первом старте и 102,4 км2/с2 при втором. Иначе говоря, «Вояджеру-1» требовалась немного меньшая отлетная скорость, чем «Вояджеру-2», – примерно 15,1 км/с. На это ресурсов «Центавра» хватило впритык – после второго включения в баках ступени TC-6 оставалось топлива на 3,4 секунды работы. А вот если бы такой же отказ «Титана» произошел не во втором пуске, а в первом, вывести «Вояджер-2» на расчетную траекторию не удалось бы…

«Вояджер-1», доставивший своим создателям так много хлопот перед запуском, в космосе работал как часы, как и наземная станция DSS-14, принимавшая с него данные в первые часы полета. Все элементы конструкции раскрылись, закрутка была выполнена по графику через два часа после старта, а еще через несколько часов была построена трехосная ориентация по Солнцу и Канопусу. Правда, при раскрытии штанги магнитометра КА перешел на запасной контур двигателей, но его вновь переключили на основной через двенадцать часов после запуска. Чуть раньше, на десятом часу полета, аппарат пересек орбиту Луны в 92 000 км от нее.

Параметры орбиты «Вояджера-1» на 10 сентября составили:

● наклонение – 1,04°;

● перигелий – 1,008 а.е. (150,8 млн км);

● афелий – 8,937 а.е. (1336,9 млн км);

● период обращения – 4050 суток (11,13 года).

Отклонение траектории от точки прицеливания у Юпитера составляло 429 000 км и + 28 ч 15,5 мин.

Уже с 15 сентября «Вояджер-1» числился в режиме перелета. Крышка радиометра IRIS была отстрелена 13 сентября, в тот же день активировали УФ-спектрометр. По истечении двух недель были включены и проверены все остальные приборы. Как и на «Вояджере-2», неправильно вел себя фотополяриметр: в данном случае он «видел» яркий источник там, где никакого светила не было. Творение Чарльза Лилли и Чарльза Хорда оказалось на редкость капризным…

11 и 13 сентября была проведена разделенная на два импульса коррекция траектории TCM[55] -A1. Первый импульс Земля отслеживала в реальном масштабе времени, второй – нет. Четыре двигателя коррекции проработали в общей сложности около часа. Расчетное суммарное приращение скорости было 15,3 м/с, но в реальности в первом включении оно составило 2,45 м/с, а во втором – 10,11 м/с. Эффективность двигателей оказалась на 22 % меньше расчетной, предположительно из-за взаимодействия реактивных струй с элементами конструкции аппарата. Инженерам JPL пришлось изобрести такую схему маневра, в которой эта проблема не возникает. Недостающие 2,5 м/с удалось добрать 29 октября при проведении коррекции TCM-A2.

18 сентября в порядке калибровки аппаратуры аппарат сделал серию из 18 цветных снимков Земли и Луны в одном кадре с расстояния 11,66 млн км. Никогда еще два этих небесных тела не фотографировали со стороны в виде двух растущих серпов! Большую часть снимков передали 7 и 10 октября через антенну HGA. Операция требовала большой осторожности, так как при нацеливании антенны на Землю она затеняла некоторые части аппарата и нарушала их тепловой режим.

До конца ноября продолжалась калибровка научной аппаратуры «Вояджера-1», шли пробные наблюдения звезд и планет с использованием фотополяриметра и УФ-спектрометра и тесты радиокомплекса.

А тем временем «Вояджер-2» продолжал «задавать жару» своим операторам. 23 сентября произошел отказ в электрических цепях подсистемы полетных данных FDS, после которого перестали поступать 15 из 243 технических параметров состояния КА. Предпринятая 10 октября попытка восстановить работу FDS не удалась: выяснилось, что проблема не в электронном переключателе, а в самом «железе» – в древовидном коммутаторе, так что блок из 256 слов памяти процессора FDS-B был потерян навсегда. А поскольку первоначальная версия его программы занимала всю память, второй отказ в процессоре A стал бы для аппарата роковым. Пришлось срочно разработать урезанный вариант программы FDS.

Дефектный древовидный коммутатор, кроме всего прочего, обслуживал верхние восемь частотных каналов аппаратуры плазменных волн PWS. К счастью, их удалось перекалибровать в полете и использовать, хотя и с некоторой потерей чувствительности.

Первую коррекцию TCM-B1 первоначально планировали в два этапа – 28 августа и на 54-е сутки полета, то есть 13 октября. Первую дату пришлось пропустить, так как операторы были заняты подготовкой к старту «Вояджера-1», и оба этапа объединили в один маневр 12 октября. Неудачный опыт станции № 1 был учтен, циклограмму коррекции изменили. Двигатели включились в 01:47 UTC на 42 минуты, аппарат отработал заданный импульс 10 м/с с точностью 1 %.

Маневр устранил начальную погрешность выведения и немного изменил – по сравнению с проектом – точку прицеливания при встрече с Юпитером 9 июля 1979 г. Как следствие, минимальное расстояние до Ганимеда увеличилось с 55 000 до 60 000 км. Кроме того, баллистики пересмотрели план работы на период отлета от Юпитера – они перенесли коррекцию траектории с 70-го дня после встречи на 11-й. Расчеты показали, что два эти мероприятия позволят сэкономить 8,6 кг гидразина.

31 октября аппарат развернули в пространстве почти на 180°, выбрав в качестве опорной звезды Денеб вместо Канопуса. Из нового положения было удобнее разворачиваться антенной HGA к Земле для сброса записанной информации. Было и еще одно достоинство: немного уменьшился расход топлива на борьбу с возмущениями от Солнца. Из-за давления солнечного света, в обычных земных условиях совершенно незаметного, аппарат быстрее уходил за установленные пределы по углам отклонений от заданной ориентации, а значит, чаще срабатывали двигатели для возвращения его в норму. Так станция летела до 29 ноября, пока геометрия треугольника Солнце – Земля – КА не изменилась, и стало выгоднее вернуться к ориентации по Канопусу.