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

Тогда же ученых заинтересовало фоновое УФ-излучение межзвездного водорода. В период с 24 октября по 2 ноября 1990 г. провели первую серию совместных экспериментов, в ходе которых каждый КА сначала вел измерения в направлении, противоположном местоположению партнера, а затем с ориентацией спектрометром в сторону второго аппарата. Излучение фона восстанавливалось после вычитания информации об общем участке пространства между ними. Таким способом исследователи пытались зафиксировать «набегающий» межзвездный ветер.

Формально наблюдения в УФ-диапазоне были исключены из программы штаб-квартирой NASA в 1993 г., но в действительности они продолжались как обеспечивающие для достижения основной цели полета. «Вояджеры» картировали в ультрафиолете гелиосферу, наблюдали оба полюса Галактики и Солнце. С 8 июля по 17 августа 1994 г. второй КА почти непрерывно отслеживал Юпитер – до, во время и после падения на него фрагментов ядра кометы Шумейкеров – Леви 9. Одновременно велась регистрация события в радиодиапазоне, но ни UVS, ни PRA не зарегистрировали какой-либо реакции далекой планеты на это событие.

По мере удаления от Земли измерения с передачей данных в специальном «ультрафиолетовом» режиме UV-5A становились все более редкими и сложными в организации. На «Вояджере-2» они не проводились после трехсуточного сеанса 24–27 января 1998 г. На «Вояджере-1» в последний раз режим ультрафиолетовых наблюдений со сканированием небесной сферы был реализован 20–21 мая 2003 г. на удалении 89 а.е. от Солнца; полный набор информации от UVS в формате UV-5A принимался на испанской станции DSS-63. После этого ограниченная информация от UVS снималась лишь в составе 160-битного формата CR-5T.

С той конфигурацией борта, которую построили в 1990 г., с потреблением на уровне 309–311 Вт, аппараты прожили до осени 1995 г. К этому времени «Вояджер-1» располагал 342 Вт мощности, а «Вояджер-2» – 346 Вт.

17 октября 1995 г. состоялось первое на межзвездном этапе отключение потребителей на «Вояджере-1». Питание сняли с дополнительного нагревателя фотополяриметра PPS, резервного нагревателя радиометра IRIS и нагревателя оптики узкоугольного канала системы ISS, а взамен включили замещающий нагреватель УФ-спектрометра. Полезный эффект от этих мер составил 13 Вт.

23 января 1996 г. на «Вояджере-2» выключили замещающие нагреватели видиконов обоих каналов ISS, сэкономив 11 Вт. На первом аппарате эту операцию выполнили двумя с половиной годами позже, 27 июля 1998 г.

Наконец, на ноябрь 1998 г. запланировали кардинальное снижение потребления на «Вояджере-2». В связи с прекращением использования УФ-спектрометра предстояло отключить не только сам прибор, но и всю сканирующую платформу с суммарным потреблением 43,9 Вт. Сюда попали UVS и его замещающий нагреватель (по 2,4 Вт), замещающие нагреватели электроники обоих каналов ISS (по 10,5 Вт), замещающий нагреватель IRIS (7,8 Вт) и компоненты привода платформы по азимуту.

Отключение, намеченное на 12 ноября 1998 г., обернулось серьезными проблемами. Накануне на борт загрузили мини-программу с необходимыми командами, аппарат ее принял и начал исполнять. И вот 12 ноября в 07:57 UTC, в момент, соответствующий прохождению на борту команды на отключение нагревателя IRIS, испанская станция DSN перестала слышать сигнал «Вояджера».

Как мы помним, командный приемник «Вояджера-2» вел прием на частоте, выбираемой им самостоятельно и довольно-таки случайно. Поэтому на борт отправили серию сразу из 720 команд для включения передатчика X-диапазона – но ответа не получили. Анализ возможных вариантов работы КА в защитном режиме навел на мысль об отключении генератора S-диапазона, используемого для задания несущей частоты в обоих диапазонах радиокомплекса. В ночь с 13 на 14 ноября на протяжении шести часов на борт отправляли новую серию из 360 команд с шагом в 1 Гц по частоте, а 15 ноября в 02:18 UTC на Земле получили сигнал служебной телеметрии на 40 бит/с. Из факта приема следовало, что причину сбоя определили правильно, а из содержания передачи было видно, что отключение платформы и спектрометра UVS прошло по графику. 16 ноября аппарат перевели в нормальный рабочий режим с передачей в режиме CR-5T через запасной передатчик X-диапазона TWTA-1.

По состоянию на конец 1998 г. РИТЭГи вырабатывали 324 Вт на «Вояджере-1» и 326 Вт на «Вояджере-2», при этом потребление было на уровне 284 и 255 Вт соответственно.

Отключение сканирующей платформы и спектрометра UVS на «Вояджере-1» планировалось на конец 2000 г., однако по просьбе научного руководителя эксперимента и с согласия группы научного планирования их временно оставили в работе. Причиной стал непредвиденный и интересный избыток УФ-излучения с направления полета КА, который, как мы помним, постепенно опережает Солнце в движении вокруг центра Галактики.

Складывающийся из-за этого дефицит энергии на «Вояджере-1» первоначально был покрыт выключением 11 июля 2000 г. неисправной плазменной подсистемы PLS[105]. Следующими шагами режима экономии стали обесточивание замещающих нагревателей широкоугольного и узкоугольного каналов ISS (по 10,5 Вт; 21 мая 2002 г. и 24 января 2005 г.), а также нагревателей приводов сканирующей платформы (суммарно 10,3 Вт; 29 июля и 24 сентября 2003 г.).

В 2002 г. NASA продолжало финансировать пять научных групп, занятых обработкой информации с приборов LECP (заряженные частицы), CRS (галактические и аномальные космические лучи), PLS (тепловая плазма), PWS (плазменные волны и осцилляции) и MAG (магнитное поле). Группы PRA и UVS распались, однако информация с этих инструментов все еще принималась и отправлялась Майклу Кайзеру в Центр Годдарда и Джею Холбергу в Аризонский университет.

После прекращения сканирования небесной сферы в 2003 г. спектрометр UVS постоянно смотрел примерно вдоль вектора скорости «Вояджера-1» и навстречу потоку межзвездного вещества. Он пережил охлаждение с –27° до –55 ℃ в январе 2005 г. и еще на 27° в декабре 2011 г. из-за выключений нагревателей, и лишь в октябре 2014 г. было отмечено резкое падение уровня сигнала, осложнившее интерпретацию данных.

Анализируя данные UVS на «Вояджере-1» за 2003–2014 гг., международная группа исследователей (Ольга Катушкина и Вячеслав Измоденов из ИКИ, Эрик Кемерэ из французской группы LATMOS, Розина Лаллеман из Парижской обсерватории в Медоне и Билл Сандел из Университета Аризоны) обнаружили, что регистрируемая интенсивность излучения в линии Лайман-α (121,6 нм), отнесенная к потоку солнечного излучения в этой же линии, оставалась практически постоянной с 2003 по 2009 г., то есть на расстояниях от 90 до 115 а.е. от светила. Ученые предложили два возможных объяснения: либо «работает» плотный слой атомов водорода вблизи гелиопаузы, рассеивающий солнечное излучение, либо существует внешний источник – галактический или внегалактический.