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

23 ноября плазменный инструмент PLS на «Вояджере-1» перестал передавать осмысленные данные. Проверка показала неисправность модулятора, возможной причиной которой был длительный (19 часов) нагрев прибора солнечными лучами. Ранее PLS уже отказывал дважды – в феврале 1978-го и в августе 1980 г., но в третий раз его пришлось выключить навсегда. Это была единственная потеря станции за время пролета Сатурна и лишь вторая – после фотополяриметра – за всю ее долгую межпланетную жизнь.

Программа исследований системы Сатурна на отлете должна была закончиться 15 декабря, однако было решено снять еще один «фильм из жизни колец», и работу продлили до 19 декабря. В общей сложности «Вояджер-1» сделал в системе Сатурна 17 068 снимков планеты, ее спутников и колец, из которых 44 не удалось принять, а 269 были испорчены из-за непогоды на приемных комплексах и по другим причинам.

Так завершилась основная программа полета «Вояджера-1». Почти все получилось, открытия были одно фантастичнее другого, и главное – удалось провести запланированные исследования Титана. А это означало, что «Вояджеру-2» не надо будет их повторять и что второй аппарат может проследовать через систему Сатурна по опробованной «Пионером-11» трассе и направиться затем к Урану.

Основные результаты встречи с Сатурном были опубликованы в номере Science за 10 апреля, а 19 мая 1981 г. Национальная ассоциация аэронавтики США присудила приз Колльера команде проекта «Вояджер» во главе с Эдвардом Стоуном «за успешный пролет Сатурна и получение новых фундаментальных знаний о Солнечной системе».

С точки зрения баллистики «Вояджер-1» после встречи с Сатурном почти ничего не выиграл: его и без того гиперболическая скорость 20,2 км/с увеличилась примерно до 21,5 км/с, а затем медленно снижалась по мере удаления от Солнца. Асимптота отлетной ветви гиперболы приобрела направление в 35,5° к северу от эклиптики.

В декабре 1980 г. считалось, что «Вояджер-1» может достичь границы Солнечной системы – гелиопаузы – около 1990 г. В реальности это произошло еще на десятилетие позже.

Предварительная программа работы второго «Вояджера» у Сатурна была существенно пересмотрена после первого пролета. «Вояджер-1» принес достаточные общие сведения, и теперь «Вояджер-2» должен был сконцентрироваться на наиболее интересных и спорных вопросах, подвластных его приборам, а именно на изучении сложной системы колец и поиске малых спутников, ответственных за их структуру, детальном изучении «косички» в кольце F и эксцентричных «колечек», проверке электростатической гипотезы образования «спиц» путем наблюдения кольца B с ребра, детальной съемке Энцелада и Тефии, фотографировании вновь открытых спутников, регистрации аэрозолей в атмосфере Титана, исследовании природы электрических разрядов и поиске полярных сияний.

После тщательной отработки на Земле новая программа исследований была записана в память главного бортового компьютера CCS. Среди прочего в нее были включены цветовые и поляризационные измерения в системе Сатурна, поскольку в ходе тестов 2 января 1980 г. фотополяриметр был признан ограниченно работоспособным.

Дважды, 13 марта 1980 г. и 22 мая 1981 г., была обновлена аварийная программа BML. Она гарантировала довольно подробные исследования Сатурна и сбор данных вплоть до Урана даже в том случае, если борт перестанет слышать команды с Земли.

При пролете «Вояджера-1» у Сатурна оказалось, что антенна DSS-12 в Голдстоуне недотягивает по силе сигнала 0,5 дБ по сравнению с другими «тридцатьчетверками». Обследование показало, что установленные при наращивании зеркала с 26 до 34 м два внешних ряда панелей искривились и перекосились. Специально для «Вояджера-2» в феврале – марте 1981 г. станцию отремонтировали с заменой 76 панелей этих двух рядов, что увеличило коэффициент усиления на 0,7 дБ.

Кроме того, к лету 1981 г. на всех трех комплексах дальней связи была установлена аппаратура и внедрено программное обеспечение, которое оперативно определяло рабочую частоту бортового приемника «Вояджера-2» и управляло частотой излучаемого сигнала по соответствующему закону с учетом доплеровского сдвига.

Испытания этих средств проводились 13, 15 и 17 апреля 1981 г. станциями DSN в Голдстоуне и под Канберрой. Тест 15 апреля был привязан к калибровке фотополяриметра по бортовой фотометрической мишени (плата Брюстера), которую предварительно выставили под углом 30° к Солнцу за счет разворотов КА.

9, 13 и 26 марта, а затем еще 15 апреля проводились дифференциальные навигационные измерения расстояния до «Вояджера-2». 29 апреля, 3 и 4 июня состоялись дифференциальные измерения дальности с эталонным источником Δ-DOR. Для этого впервые была использована новая версия бортовой программы FDS 1601.

1 апреля на станциях в Австралии и Испании начались повторные испытания техники и тренировки персонала по объединению сигнала двух антенн. Калифорнийская станция подключилась к этим тренировкам 20 апреля, и они продолжались до начала встречи с Сатурном.

19 мая 1981 г. Голдстоун и Мадрид провели совместный тест выдачи аварийных команд с двух 64-метровых антенн на антенну низкого усиления LGA на борту «Вояджера». Мощности одной такой антенны по расчетам хватило бы только до середины 1982 г.

* * *

А пока Земля готовилась к новой встрече с Сатурном, «Вояджер-2» все еще продолжал исследования… Юпитера, который миновал полтора года назад. Характерные шумы плазменно-волнового инструмента PWS показали, что 18 февраля 1981 г. на удалении около 500 млн км от планеты аппарат вновь вошел в хвост магнитосферы Юпитера, который покинул в августе 1979 г. Такое уже было с «Пионером-10», и неудивительно, что двумя годами раньше один из авторов эксперимента PWS – Фредерик Скарф – сделал аналогичное предсказание и в отношении «Вояджера-2». В последующие месяцы были отмечены еще по крайней мере два повторных «погружения» в этот очень длинный хвост!

Впрочем, Юпитером проводимые работы не ограничивались: 11 декабря 1980 г. узкоугольная камера ISS снимала Уран и Нептун.

10 июля и 16 декабря 1980 г. «Вояджер-2» провел малые научные маневры с четырьмя разворотами по рысканью и четырьмя по крену. По окончании второго антенна HGA оказалась не направленной на Землю, так что передачу записанных данных пришлось повторить 17 декабря. 18 марта 1981 г. состоялся очередной малый научный маневр, а 16 апреля приборы калибровались по бортовой мишени.

Началом непосредственной подготовки второго «Вояджера» к пролету у Сатурна можно считать выполненную вечером 26 февраля 1981 г. предварительную коррекцию траектории TCM-B7. Двигатели станции отработали 215 секунд, изменив ее скорость на 0,574 м/с.

5–6 мая «Вояджер-2» и группа управления провели частичную репетицию пролетной программы.

28–29 мая был сделан обзор небесной сферы фиксированными инструментами – в ходе которого «Вояджер-2» ушел со связи на 18 ч 53 мин, чтобы сделать 10 полных оборотов по рысканью и 25 вокруг продольной оси. Завершив научный маневр, аппарат вновь построил ориентацию по Канопусу.