Voyagers - Vuelo de por vida

Inicio de Voyager 2 20 de agosto de 1977

Hoy se cumple el 40 aniversario del lanzamiento de Voyager 1, y su hermano gemelo Voyager 2 celebró el aniversario 16 días antes. Utilizando un desfile único de planetas gigantes (que ocurre una vez cada 175 años ), lograron cambiar nuestra idea del sistema solar y hacer tantos descubrimientos como ningún aparato podría haber hecho antes o después de ellos.

En su cuenta están : el descubrimiento del primer rayo y el primer volcán fuera de la Tierra; el descubrimiento del primer criovolcán , y el único objeto del sistema solar (con la excepción de la Tierra), en cuya superficie pueden existir mares líquidos; descubrimiento de 3 lunas de Júpiter, 4 lunas de Saturno, 11 lunas de Urano y 6 lunas de Neptuno; determinación de los poseedores de registros del sistema solar: por la fuerza del campo magnético, la velocidad del viento, el albedo de superficie, la masa entre los satélites; descubrimiento de los límites de la onda de choque y la heliopausa en la heliosfera solar.

Sin exagerar, podemos decir que estos dos aparatos nos mostraron que el sistema solar no es tan inanimado como nos parecía. Y allanó el camino para una galaxia de nuevos dispositivos que fue a estudiar lo que los Voyagers no lograron aprender por completo.

Antecedentes

En el verano de 1961, Michael Minovich , un estudiante graduado de la Universidad de California en Los Ángeles, comenzó a buscar una solución al problema de los tres cuerpos . Utilizó para este propósito la Universidad IBM 7090 , la computadora más poderosa que existía en ese momento. A fines del verano, pudo establecer que, bajo ciertas condiciones de encuentro con el planeta, la nave espacial aumenta la velocidad y, en otras, la pierde. Durante una pasantía en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (en adelante JPL) en el verano del próximo año, convenció a su jefe para que le diera datos más precisos sobre las posiciones de los planetas, y sus cálculos fueron confirmados.



Este descubrimiento hizo que Mercurio y los planetas gigantes estuvieran disponibles para la investigación en ese momento con tecnología imperfecta (la era de los satélites apenas comenzaba en ese momento, y la NASA no pudo garantizar el funcionamiento de los dispositivos científicos durante más de varios meses, por lo que los planetas gigantes se consideraron fuera de su alcance). Sin embargo, JPL en ese momento se estaba preparando intensamente para el programa Apollo, y su apertura no recibió la debida atención. Pero ya después de 10 años, los cálculos realizados por él en 1963 formarán la base de las misiones Mariner-10 (que realizaron la segunda maniobra gravitacional después de la Luna-3) y los aparatos Pioneer-10 y 11 (por primera vez cruzaron el cinturón de asteroides).

En el verano de 1964, otro practicante de JPL, Gary Flendro , se interesó en la idea de Minovich, quien comenzó a buscar una aplicación práctica para esta idea. Comenzó a dibujar gráficos de la posición futura de los planetas y pronto descubrió que a fines de los años 70 todos los planetas detrás del cinturón de asteroides (incluido Plutón en ese momento) se suponían que se reunirían en un sector estrecho del cielo. Esto proporcionó una oportunidad única para "saltar" de un planeta a otro con la ayuda de maniobras gravitacionales, para estudiarlos todos a la vez (al mismo tiempo que reducía el tiempo de vuelo de 13 años a 8, lo que aumentaba las posibilidades de éxito).

Tal oportunidad no podía perderse, y Minovich, con el apoyo del Asesor Presidencial sobre Política Espacial Maxwell Hunter, pudo convencer a la NASA de establecer el programa Big Journey , que preveía el lanzamiento de seis vehículos a lo largo de las rutas Júpiter-Saturno-Plutón y Urano-Neptuno-Plutón. Desafortunadamente, un proyecto tan ambicioso no estaba destinado a hacerse realidad: la reducción general en el presupuesto de la NASA (que estaba en pleno apogeo en ese momento junto con el cierre del programa Apollo) también golpeó este proyecto.



Como resultado, el 1 de julio de 1972, se dio preferencia al proyecto tres veces más barato Mariner-Jupiter-Saturn 77, en el que solo quedaban tres dispositivos. Y en 1975, la misión de Voyager 3 a Júpiter y Urano también fue cancelada. Por lo tanto, las referencias a Urano, Neptuno y Plutón, se eliminaron por completo del programa, y ​​la duración del programa se redujo a 5 años.

Sin embargo, la NASA recurrió al truco: aunque ambos dispositivos estaban destinados oficialmente exclusivamente a la exploración de Júpiter, Saturno y su satélite Titán, los desarrolladores de los dispositivos los diseñaron inicialmente con la expectativa de que pudieran llegar a los planetas distantes en funcionamiento: la trayectoria del Voyager-1 permitió ya durante el vuelo, elija entre la investigación de Titán o Plutón, y la Voyager-2, que lo aseguró, si el hermano desarrollaba su programa de investigación sin fallas, podría ir a reunirse con Urano y Neptuno. Durante la preparación del programa, se consideraron 10 mil trayectorias posibles antes de que dos de ellas se convirtieran en trayectorias aprobadas de los aparatos.


13-15 de diciembre de 1972: primera reunión científica sobre el proyecto.

En diciembre de 1972, volando junto a Júpiter, el Pioneer 10 sufrió un mal funcionamiento de la computadora, durante el cual se perdieron las imágenes tomadas a corta distancia de Io; Además, el dispositivo recibió un oscurecimiento de los sensores de asteroides y meteoritos. La causa de estas lesiones fueron los cinturones de radiación de Júpiter, que resultaron ser 1 millón de veces más poderosos que los de la Tierra. Los desarrolladores se enfrentaron al grave problema de la protección radiológica de los dispositivos, con lo que (como sabemos ahora) se las arreglaron notablemente bien. Ya en marzo de 1977 (seis meses antes del lanzamiento de los dispositivos), se decidió reemplazar el nombre Mariner-Jupiter-Saturn 77 (nombrado oficialmente como MSJ-77 ) por algo más armonioso. Así, aparecieron los Voyager.

Diseño de aparatos

Ahora las capacidades de los dispositivos solo pueden causar una sonrisa, pero en el momento de su creación eran el pináculo de la ingeniería: los primeros medios de protección contra la radiación y las descargas electrostáticas comenzaron a utilizarse ampliamente en ellos; aparecieron por primera vez un sistema de protección automática contra fallas, y electrónica programable en el sistema de orientación; se convirtieron en la primera aplicación "espacial" de los códigos Reed-Solomon y la técnica de combinar antenas de radio individuales en conjuntos para la comunicación con naves espaciales. Cada dispositivo contiene alrededor de 65 mil partes, y las computadoras dentro de los dispositivos contienen alrededor de 5 millones de componentes electrónicos. La construcción de dos Voyagers tomó 5 años de trabajo, aproximadamente 1.5 mil ingenieros y aproximadamente $ 200 millones.

En términos de comunicaciones, los dispositivos siempre han estado a la vanguardia: para acelerar la comunicación con ellos, las antenas de radio de la red de comunicaciones del espacio profundo de la NASA (en lo sucesivo, DSN), que ahora se utilizan en todos los proyectos científicos de la NASA fuera de la órbita de la Tierra, se han modernizado. De hecho, se convirtieron en los "padrinos" de la mayoría de los proyectos para investigar objetos fuera del cinturón de asteroides, tanto en términos de comunicación como en la justificación científica de proyectos futuros.



Sistema de comunicación: dado que los desarrolladores inicialmente calcularon que sus dispositivos deberían alcanzar los límites lejanos del sistema solar, las antenas ocupan un lugar clave en los dispositivos: su diámetro es de 3.66 m, y ellos mismos consisten en un núcleo de aluminio recubierto con una mezcla de grafito y epoxi.



Los comandos de la Tierra se transmiten en la banda de radio S a uno de los dos receptores duplicados, y los transmisores de la banda X también se utilizan para transmitir datos a la Tierra. Un transmisor S y ambos transmisores X usan tubos de onda viajera como amplificador. La potencia de los amplificadores es de 9.4 y 21.3 W, mientras que solo uno de los receptores o transmisores puede funcionar a la vez.

Inicialmente, el sistema de comunicación fue diseñado para la velocidad de transmisión de 115.2 kbit / s para Júpiter y 44.8 kbit / s para Saturno con una probabilidad de errores de 5 * 10 ^-3 (que fue proporcionada por los códigos de corrección Reed-Solomon ). Para la comunicación entre Urano y Neptuno, la velocidad de comunicación se redujo y la transmisión de imágenes requirió compresión, por lo que los errores de transferencia de datos se volvieron aún más críticos, y se agregaron códigos convolucionales a los códigos Reed-Solomon (esto proporcionó una probabilidad de error de 10 ^-6 con un pequeño creciente complejidad computacional).

La fuente de energía consistía en tres generadores termoeléctricos de MHW (similares se utilizaron solo en satélites LES 8/9 ), y tenían 40,6 cm de diámetro y 51 cm de longitud. Cada uno pesa 37,7 kg (incluyendo aproximadamente 4,5 kg plutonio-238), y la potencia era de más de 156 vatios al inicio (a unos 2,4 kW de calor).

Apariencia:



Y diseño:



El sistema de orientación incluye 16 motores de orientación de un componente (que trabajan en la descomposición de hidrazina) con un empuje de solo 85 gramos cada uno; tres giroscopios con una precisión de una diezmilésima de grado (uno de los cuales era de repuesto); Sensores Canopus y Sun (que se encuentra en el orificio de la antena):



Una computadora es tres computadoras duplicadas separadas. El primero de ellos (CCS) desempeña un papel de equipo y monitorea el estado de los dispositivos (es idéntico al utilizado en el programa Viking ); el otro (Sistema de datos de vuelo - FDS) realiza las tareas de formación y transmisión de telemetría (fue desarrollado específicamente para dispositivos); y el tercero (Sistema de Control de Actitud y Articulación - AACS) controla el sistema de orientación y la plataforma con instrumentos científicos.



"64 0 kilobytes es suficiente para todos", pensaron los desarrolladores, e hicieron la memoria de los dispositivos que consta de 4 mil palabras de 18 bits (aproximadamente 69,63 KB). El oscilador maestro del procesador funciona a una frecuencia de 4 MHz, pero la frecuencia de reloj del procesador en sí es de solo 250 kHz, mientras que solo puede realizar 8 mil operaciones por segundo. En el momento del lanzamiento de los dispositivos, de las 4 mil palabras disponibles, solo dos quedaron libres, pero durante el paso de Urano y Neptuno, la situación era aún peor, ya que era necesario introducir el código en este volumen para corregir las irregularidades en la rotación de la plataforma Voyager-2.

Dispositivo de grabación: es una grabadora de cinta con transmisión por correa, y una cinta magnética de media pulgada (12,7 mm) de ancho y 328 m de largo. La cinta está dividida en 8 bandas, de las cuales solo una se puede leer a la vez. La capacidad de memoria total es de 536 millones de bits (aproximadamente 63.9 MB), esto es suficiente para grabar 100 fotos de cámaras de televisión. La velocidad de escritura es 115.2 y 7.2 kbps, y la velocidad de lectura es 57.6; 33,6; 21,6 y 7,2 kbps.



Software: almacenado en memoria regrabable, y esta oportunidad se utilizó durante la misión innumerables veces tanto para mejorar el rendimiento como para corregir fallas. Inicialmente, todo el código para los dispositivos fue escrito en Fortran 5, luego fue portado a Fortran 77, y en este momento, parte de él ha sido portado a C, mientras que la otra parte permanece en Fortran. Los dispositivos tienen 7 rutinas responsables de corregir muchas fallas posibles. Después del vuelo de Neptuno en 1990, el código fue reescrito para que los dispositivos continuaran transmitiendo datos, incluso si los dispositivos no podían recibir comandos de la Tierra.

Equipo científico: incluyó 11 instrumentos con un peso de 105 kg, la mayoría de los cuales se colocan en una plataforma de 2,3 m de largo, en el lado opuesto al RTG (para protegerlo de la radiación). El peso total de la plataforma giratoria es de 103 kg, y la precisión de su posicionamiento es superior a una décima de grado. El motor de la plataforma gira en una proporción de 1/9000, de modo que en el momento del lapso de Neptuno, había realizado 5 millones de revoluciones en 12 años, sin fallas y sin mantenimiento.

Los dispositivos admiten dos cámaras con un ángulo de visión estrecho y amplio (3 ° y 0,4 °) con una resolución de 800 líneas. Al mismo tiempo, la nitidez de la cámara de ángulo estrecho es suficiente para leer el periódico desde una distancia de 1 km. Los magnetómetros de alta y baja sensibilidad se colocan en un brazo de fibra de vidrio de 13 metros de largo (diseñado para estudiar los campos magnéticos de los planetas y el viento solar); su precisión de posicionamiento es de 2 °.

Espectrómetros infrarrojos y ultravioleta (para medir la temperatura y la composición atmosférica), fotopolarímetro (para medir la textura y la densidad de las atmósferas), espectrómetro de plasma (para medir iones y electrones en el medio ambiente), detector de partículas cargadas de baja energía (para medir la dirección del movimiento de iones y electrones). ), un receptor de ondas de plasma (para medir la densidad y las ondas en el plasma circundante), un detector de rayos cósmicos y un sistema que utiliza un sistema de comunicación estándar de dispositivos para estudiar el medio entre los dispositivos y la Tierra. Así como la radio, que se hicieron "Sinfonía de los planetas" .



Detector de partículas cargadas de baja energía: incluye un motor paso a paso que permite que el detector gire 360 ​​°. Ha sido probado durante 500 mil pasos (para que pueda llegar a Saturno), ahora ya ha completado más de 6 millones de pasos.

Registros de oro : en ellos hay registros de Beethoven, Mozart, Stravinsky y el ciego Willie Johnson (la lista general está aquí , pero puedes escucharlos aquí ); 116 imágenes de la Tierra, personas y animales; grabaciones de los sonidos del viento, el trueno, el canto de algunas aves y animales; grabaciones de saludos en 55 idiomas y una apelación de Jimmy Carter (quien era el presidente de los Estados Unidos en ese momento); así como la posición de nuestro sistema solar con respecto a 14 púlsares. En la parte posterior hay una instrucción sobre cómo registrar datos.


El anverso con notas y el reverso con instrucciones.

Lanzamiento ... y los primeros problemas

El lanzamiento de los Voyagers exigió el uso del cohete más poderoso que existía en ese momento en la NASA: el vehículo de lanzamiento Titan IIIE de cinco velocidades y 633 toneladas, que funcionaba con 4 componentes de combustible diferentes: el acelerador y el segundo bloque de refuerzo eran combustible sólido (pero con una composición diferente), el primero y el segundo los escalones estaban llenos de aerosina y tetróxido de diazot, y el bloque de refuerzo de oxígeno-hidrógeno Centaurus desempeñó el papel de la tercera etapa.

Pocas personas saben que toda la misión podría terminar en un gran fiasco, en el primer mes. Al comienzo de la Voyager 2, las primeras 4 etapas funcionaron perfectamente: el cohete de lanzamiento funcionó durante 468 segundos de acuerdo con el plan, y el Centaur, que se encendió 4 segundos después de separarse de él, después de trabajar durante el set de 101 segundos, transfirió el dispositivo a la órbita de estacionamiento. Después de 43 minutos, volvió a encender, y después de trabajar durante 339 segundos, cambió el bloque de refuerzo de combustible sólido Star-37E con Voyager-2 a la trayectoria de despegue. Luego, entró en funcionamiento la computadora de a bordo Voyager-2, que incluía una unidad de aceleración, que después de 89 segundos, llevó el dispositivo a la trayectoria de una reunión con Júpiter.

Pero la separación de Voyager-2 y Star-37E, con la posterior apertura de las varillas del dispositivo, no salió tan bien como quisiéramos: inmediatamente después de estas manipulaciones, el dispositivo comenzó a girar, y 16 segundos después de la separación de los AACS principales, se negó a funcionar (ya que ambos CCS transmitieron él al mismo tiempo un equipo para preparar motores de orientación). Esto finalmente salvó el dispositivo, ya que el segundo AACS no tenía información de giroscopios, y comenzó la orientación desde cero. Fue posible llevar a cabo la orientación, pero tomó 3,5 horas, y los problemas no terminaron allí: los datos del instrumento decían que una de las barras no se había revelado completamente. Se decidió empujar la barra para que se bloquee, usando la rotación del aparato con motores de orientación, junto con el disparo de la cubierta del espectrómetro IRIS, pero la computadora Voyager-2 canceló este comando, considerándolo peligroso. De todos modos, para el 1 de septiembre, fue posible establecer que la barra está realmente en su lugar y llevar a cabo después de las verificaciones de inicio, de modo que el equipo de Voyagers tuvo varios días de descanso entre la transferencia de Voyager-2 a la hibernación y el inicio de Voyager-1.

Al comienzo de la Voyager 1, por el contrario, la separación y operación de los bloques de refuerzo fue impecable, pero la fuga del oxidante en la segunda etapa del Titan IIIE condujo al hecho de que se apagó antes de lo debido, y el vehículo de lanzamiento no le dio al Centaurus hasta 165.8 m / s. La computadora de la etapa superior detectó un mal funcionamiento y extendió el tiempo de operación al ingresar a la órbita de estacionamiento. Pero la segunda puesta en marcha de combustible fue suficiente para la etapa superior: en el momento en que se apagaron los motores, al Centaurus le quedaban solo 3,4 segundos de combustible. Si la Voyager-2 voló sobre este cohete, el bloque de aceleración se cerraría sin ganar la velocidad necesaria (al salir de la Tierra, la velocidad de la Voyager-2 debería haber sido de 15,2 km / s, mientras que la velocidad de la Voyager-1 fue de solo 15, 1 km / s).

El 18 de septiembre, durante la calibración de los instrumentos, Voyager-1 tomó una foto conjunta de la Tierra y la Luna en una sola toma ( por primera vez entre dispositivos automáticos), la distancia a la Tierra ya era de 11,66 millones de km:



El 10 de diciembre, ambos vehículos ingresaron al cinturón de asteroides , y 9 días después (aún dentro de él) el Voyager-1 superó al Voyager-2, en el camino hacia su primer objetivo común (esto sucedió debido a una ruta de vuelo más suave del Voyager-1). Por lo tanto, ya había llegado a Júpiter antes que su prójimo, y sabiendo esto, los creadores de los dispositivos fueron a su extraña numeración.

El 23 de febrero de 1978, la plataforma rotativa Voyager 1 se atascó en una posición. El 17 de marzo, este mal funcionamiento fue superado con la ayuda de movimientos cuidadosos de la plataforma de un lado a otro.

En el verano de 1978, el Voyager-2 se olvidó varias veces de transmitir una señal de prueba, y una semana después (cuando el medidor llegó a su fin), el dispositivo consideró que el transmisor primario estaba fuera de servicio y cambió a uno de repuesto. Al darse cuenta de esto, los operadores le dieron al dispositivo un comando para cambiar al transmisor principal, pero el dispositivo estaba completamente en silencio: se produjo un cortocircuito durante la conmutación de los transmisores, y fallaron ambos fusibles en el transmisor principal.El segundo transmisor fue un poco más afortunado: el condensador de acoplamiento (responsable de ajustar la frecuencia) falló, pero permaneció operativo.

Desde este momento hasta ahora, para comunicarse con Voyager-2, debe calcular la frecuencia exacta de la transmisión de la señal teniendo en cuenta la velocidad de la nave espacial, el movimiento de la Tierra alrededor del Sol e incluso la temperatura del dispositivo receptor dentro de la nave espacial (ya que su cambio no contabilizado es de solo 0.25 ° C conduce al hecho de que la conexión con el dispositivo desaparece).

Acercamiento con Júpiter

El retraso de la señal durante la comunicación de los dispositivos durante el paso de Júpiter ya debería haber sido de 38 minutos, por lo que todo debía prepararse de antemano: si los científicos se equivocaban con algunas fracciones de grado en la posición de las cámaras, el dispositivo despegaría un espacio ilimitado en lugar de Júpiter y sus satélites. Entonces, la actualización del software para aumentar la nitidez de la imagen se descargó a los dispositivos a fines de agosto de 1978, y el programa de vuelo de los dispositivos se elaboró ​​con unos días de anticipación.

La Voyager 1 comenzó a tomar las primeras fotos de Júpiter el 6 de enero de 1979, con un intervalo de 2 horas, y su resolución inmediatamente excedió la resolución de todas las fotos disponibles de Júpiter en ese momento. Desde el 30 de enero, el dispositivo cambió a fotografía con un intervalo de 96 segundos, y el 3 de febrero comenzó a tomar imágenes de mosaico de 2x2 (ya que el tamaño de Júpiter se hizo más grande que la resolucióncámaras). Desde el 21 de febrero, cambió a mosaico 3x3, y el acercamiento máximo con Júpiter ocurrió el 5 de marzo.


Fotografías de Júpiter con un intervalo de un día joviano (10 horas) tomadas del 6 de enero al 3 de febrero de 1979 por la Voyager 1.

Además de las fotos de Júpiter, la Voyager 1 tomó fotos de sus anillos y satélites, entre los cuales había una increíble variedad de superficies. El 27 de febrero, comenzaron las conferencias de prensa diarias de JPL, presentando nuevos descubrimientos a la prensa. Terminaron solo el 6 de marzo, cuando se anunció oficialmente que la Voyager 1 voló sobre Júpiter.

"Creo que hemos tenido más de una década de descubrimientos en este período de dos semanas", dijo Edward Stone en la última conferencia.

Sin embargo, como pronto se hizo evidente, eso no fue todo: ya volando lejos del sistema, el Voyager-1 tomó una foto de Io desde 4.5 millones de kilómetros, que reveló lo que los filtros de posprocesamiento habían descartado como ruido inútil: Linda Morabito logró encontrar en imágenes de nubes de cenizas que se elevan a una altura de 260 km, lo que indica claramente la actividad volcánica (en este caso, otra erupción es visible en el terminador, justo debajo del centro de la foto). Por lo tanto, se identificó al culpable de una actividad tan enorme de los cinturones de radiación de Júpiter: resultó ser Io.



La Voyager 2 se acercó lo más posible a Júpiter el 9 de julio, y aunque lo más reciente fue para su colega, y los operadores lo condujeron dos veces más lejos de Júpiter (tratando de protegerlo): el segundo dispositivo no se quedó sin descubrimientos: descubrió 3 satélites nuevos y uno nuevo El anillo de Júpiter. A partir de las fotografías de Io (con las que se acercó a solo 1 millón de kilómetros de distancia), fue posible establecer que la superficie del satélite había cambiado, por lo que los volcanes de Io continuaron activos entre los vuelos de los Voyager. Las imágenes de Europa (tomadas a partir de 206 mil km) mostraron una superficie sorprendentemente lisa del hielo, rota solo en algunos lugares por grietas. En total, los dispositivos recibieron casi 19 mil imágenes de Júpiter, sus anillos y satélites.



Fotografías de Europa tomadas por científicos interesados ​​en la Voyager-1, y las cámaras del segundo aparato fueron enviadas a examinar su superficie con más detalle. Pero los datos en ese momento no fueron suficientes para confirmar la presencia de un océano subsuperficial en Europa, incluida la nave espacial Galileo que posteriormente fue a confirmar esta teoría .

Acercamiento con Saturno

Saturno resultó ser un planeta muy frío pero problemático: la temperatura de las capas superiores de su atmósfera era de -191 ° C, y solo en el polo norte la temperatura aumentó a + 10 ° C; pero los vientos furiosos allí alcanzaron 1800 km / h en el ecuador. Las imágenes de la Voyager 1 mostraron que la órbita de Encelado atraviesa las regiones más densas del anillo E enrarecido de Saturno.

Pero el objeto más sorprendente del sistema resultó ser Mimas, desde el cual el dispositivo voló 88.44 mil km: el satélite de 396 kilómetros de diámetro se parecía sorprendentemente a la Estrella de la Muerte de Star Wars con su cráter de 100 kilómetros (el quinto episodio del cual salió en solo seis meses) antes del vuelo de la Voyager-1 de Saturno):



El último objetivo de la Voyager 1 era Titán, considerado el satélite más grande del sistema solar (en ese momento). El vuelo del dispositivo a solo 6490 km de su superficie dio noticias casi sensacionales: las estimaciones actualizadas de su masa indican que la corona del satélite más grande del sistema solar tendría que ser entregada a Titán a favor de Ganímedes . Pero la atmósfera del Titán resultó ser aún más sorprendente: por el contrario, resultó ser más densa de lo calculado y, junto con las estimaciones de su composición y temperatura, esto significaba que podrían existir lagos y mares de hidrocarburos líquidos en su superficie.

Después de Saturno, las formas de los aparatos divergieron: el acercamiento a Titán se le dio a la Voyager-1 a un gran precio: dejó el plano eclíptico y ya no pudo seguir estudiando los planetas. Afortunadamente, Voyager-1 desempeñó su papel de "excelente", por lo que Voyager-2 no necesitó ser redirigido a una reunión con Titán, y se puso en marcha (ya solo) para continuar el Big Tour.

El vuelo del Voyager 2 a Saturno el 26 de agosto de 1981 tampoco se quedó sin descubrimientos: resultó que la superficie de Encelado es muy lisa y casi no contiene cráteres (es decir, es muy joven). Tal superficie de hielo proporcionó a Encelado un lugar en el sistema solar como un campeón de albedo (era 1,38). Esto también aseguró el título del satélite "más frío" de Saturno: la temperatura allí no aumentó por encima de -198 ° C incluso al mediodía.

En los primeros planos , los anillos de Saturno se dividen en miríadas de anillos pequeños. Había tantos de ellos que el jefe del equipo de visualización, Bradford Smith, los arrojó a contar durante la conferencia de prensa diaria e invitó a los periodistas a hacer esto por sí mismos.



En total, se obtuvieron alrededor de 16 mil instantáneas del sistema. Después del paso de Saturno, la plataforma con equipo científico ya estaba atascada en la Voyager-2. Por algún milagro, esto sucedió después del paso del sistema Saturno, y solo un par de días después, fue posible establecer que la plataforma giraba de mala gana con un mayor empuje del motor (aparentemente, la lubricación había terminado), de modo que la misión Voyager 2 podía continuar.

Urano, Neptuno y más allá

Para acelerar la comunicación con Voyager 2, Urano conectó una placa de 64 metros y dos placas de 26 metros de la red DSN en una sola red. Esto se hizo por primera vez para acelerar la transferencia de datos, ya que las cámaras del aparato tuvieron que tomar miles de fotos del sistema de Urano, y solo un centenar de ellas tenían suficiente memoria, por lo que el sistema de comunicación resultó ser un cuello de botella.

Antes de la reunión de Voyager 2 con Urano el 24 de enero de 1986, casi todo lo que se sabía de él era que gira "de lado", tiene 9 anillos y 5 satélites (incluso se desconocía el período de su circulación). Durante el paso del dispositivo, el número de satélites se triplicó a la vez, y dos nuevos se agregaron a los anillos, mientras que ellos mismos eran diferentes de los de Júpiter y Saturno: los datos indicaron que eran más jóvenes que el planeta y aparentemente se formaron como resultado de la destrucción de los satélites por las fuerzas de las mareas .

La duración del día de Urania fue de 17 horas y 12 minutos, y el clima no fue caluroso en absoluto: la temperatura promedio en la atmósfera fue de -214 ° C y sorprendentemente se mantuvo casi exactamente en toda la superficie, desde el ecuador hasta los polos. Pero el descubrimiento más sorprendente fue que Urano tiene un campo magnético 60 veces más grande que el de la Tierra, que es aproximadamente un tercio del radio del centro del planeta y se desvió del eje de rotación hasta 60 ° (para la Tierra esta cifra es solo 10 °). Tal comportamiento extraño no fue registrado previamente en ningún cuerpo en el sistema solar.



No menos extraño fue el satélite más cercano de Juran: Miranda . Este satélite de forma irregular, de solo 235 km de diámetro, tenía quizás la superficie más sorprendente entre todos los objetos del sistema solar: algunas partes del satélite estaban densamente salpicadas de cráteres, otras casi no las tenían, pero estaban salpicadas de redes de profundos cañones y repisas. Todo en la superficie de Miranda habló sobre la historia geológica activa e inusual del satélite:



Para comunicarse con Neptune Voyager 2 volando después del 25 de agosto de 1989, incluso estos trucos no fueron suficientes, y las placas DSN de 64 metros en Goldstone (California), Madrid (España) y Canberra (Australia) se actualizaron a unos impresionantes 70 metros, y las placas de 26 metros "crecieron" hasta un diámetro de 34 metros.


Modernización de la placa Goldstone

"En cierto modo, DSN y Voyagers crecieron juntos", dice la CEO de DSN, Suzanne Dodd .

Neptuno fue el último planeta que el Voyager 2 se encontró, por lo que se decidió acercarse increíblemente al planeta, a solo 5 mil km de su superficie (a menos de tres minutos de vuelo a la velocidad del dispositivo). Y los datos transmitidos por el dispositivo valieron la pena: en el centro de las fotografías de Neptuno había un "gran punto oscuro" cuyas dimensiones eran 2 veces el tamaño de la Tierra, que era un anticiclón atmosférico. Era más pequeño que la gran mancha roja de Júpiter, pero todavía era un récord: ¡la velocidad del viento alrededor del lugar alcanzó los 2400 km / h!



En el lapso de Neptuno, el costo del proyecto alcanzó los $ 875 millones, pero $ 30 millones durante los primeros dos años de la misión interestelar ampliada se asignaron sin dudarlo, y la misión ya necesitaba un cuarto emblema:



El 10 de octubre y el 5 de diciembre de 1989, las cámaras Voyager-2 se apagaron permanentemente, y el 14 de febrero de 1990, Voyager-1 tomó sus últimas imágenes, llamadas "Retrato de familia" : representan todos los planetas del sistema solar, con la excepción de Mercurio y Marte (luz de lo cual es demasiado débil para distinguirse en las cámaras). El mismo día, las cámaras y la segunda unidad se apagaron.


Esquema de tiro:


Entre estas fotografías se encuentra una fotografía de nuestra Tierra, que Karl Sagan solicitó especialmente durante muchos años. Fue con su mano que ella fue llamada el "punto azul pálido" :



Tierra en la línea roja a la derecha, debajo del centro de la foto. Las dimensiones de la Tierra en esta foto son 0,12 píxeles. La única razón por la que todavía se puede distinguir de alguna manera es porque refleja suficiente luz para ser notable en el fondo de la oscuridad del espacio.


Inicialmente, los trabajadores del proyecto temían que las cámaras de la Voyager pudieran dañarse debido a la luz del Sol, que estaba demasiado cerca de la Tierra desde esa distancia (la Voyager-1 en ese momento estaba un poco más allá de los 6 mil millones de kilómetros de la Tierra), en realidad las líneas en esta foto, es como veces el resplandor del sol. En 1989, se tomó la decisión de tomar fotografías, pero las calibraciones de la cámara se retrasaron (ya que las placas DSN estaban ocupadas recibiendo información del Voyager 2 volando Neptuno). Después de eso, hubo problemas con el hecho de que los Voyagers ya habían logrado transferir al personal involucrado en la administración de las cámaras a otros proyectos. Para embarcarse en la idea de un "retrato de familia" incluso tuvo el entonces jefe de la NASA - Richard Truly .

El 17 de febrero de 1998, la Voyager 1 se convirtió en el objeto más distante creado por el hombre, superando a Pioneer 10 en este rango. Desafortunadamente, los Pioneros-10 y 11 no estaban destinados a transmitir información sobre los límites de la heliosfera solar: el Pioneer-11 falló el sensor solar, lo que causó que se "perdiera" en el espacio y no pudo mantener la dirección de su antena apuntada a la Tierra (esto sucedió 30 de septiembre de 1995 a una distancia de 6.500 millones de km). El Pioneer 10 funcionó hasta sus últimas reservas, pero al final incluso las enormes placas DSN no pudieron recibir su señal de debilitamiento, y la comunicación con él se perdió el 23 de enero de 2003 a una distancia de 11.9 mil millones de kilómetros.

En febrero de 2002, la Voyager-1 entró en la onda de choque de la heliosfera solar y, el 16 de diciembre de 2004, la cruzó por primera vez entre dispositivos artificiales. El 30 de agosto de 2007, su hermano y su hermano lo cruzaron, y el 6 de septiembre, el dispositivo de grabación se apagó en la Voyager 2.

El 31 de marzo de 2006, un radioaficionado de Bochum (Alemania) pudo recibir datos de Voyager-1 utilizando una placa de 20 metros utilizando la técnica de acumulación de señal. La recepción de datos se confirmó en la estación DSN de Madrid.

El 13 de agosto de 2012, Voyager 2 batió el récord de la duración de la nave espacial. Este fue el récord de Pioneer 6, que trabajó en el espacio durante 12.758 días, aunque es posible que todavía esté operativo (no intentaron contactarlo el 8 de diciembre de 2000). ¿Quizás algunos entusiastas decidan contactarlo, y él recuperará el título de la nave espacial más longeva? Quien sabe ...

22 de abril de 2010 en Voyager 2, se descubrieron problemas con los datos científicos. El 17 de mayo, JPL descubrió la razón por la cual el bit de memoria resultó estar en un estado de tiristor. El 23 de mayo, el software fue reescrito de tal manera que este bit nunca se usó.

El 25 de agosto de 2012, la Voyager 1 cruzó la heliopausa (se recibió confirmación de esto el 9 de abril de 2013) y terminó en un medio interestelar. Voyager 2 pronto seguirá a su compañero a esta "última frontera" .



Indicaciones de la densidad de rayos cósmicos de Voyager 1 (arriba) y Voyager 2 (abajo).

Como se puede ver en los gráficos, ambos Voyager ya han entrado en la capa helio que separa el Sistema Solar del medio interestelar, y la Voyager-1 ya ha logrado salir de él. Los picos al comienzo de los gráficos muestran un aumento de la radiación en Júpiter (asociado con su satélite activo Io ) y Saturno. Se supuso (de acuerdo con la misión inicial de 5 años) que la mitad de la dosis de radiación de los Voyagers se recibiría volando Júpiter.

Estado actual

El programa de vuelo inicial está diseñado para cinco años: ya han excedido 8 veces (sin embargo, esto está lejos del récord actual de Oportunidades en 53 veces, que aún continúa funcionando). Las velocidades de Voyager son 17.07 km / sy 15.64 km / s, respectivamente. Su masa (después de usar parte del combustible) es de 733 y 735 kg. Alrededor del 73% del plutonio-238 permanece en los RTG, pero la potencia de salida de los dispositivos de suministro de energía disminuyó al 55% (teniendo en cuenta la degradación de los generadores termoeléctricos ) y asciende a 249 W desde los 450 iniciales.

De los 11 dispositivos originales, solo quedan 5: MAG (magnetómetro), LECP (detector de partículas cargadas de baja energía), CRS (detector de rayos cósmicos), PLS (detector de plasma), PWS (receptor de ondas de plasma). En Voyager 1, incluya periódicamente otro UVS (espectrómetro ultravioleta).


Miembros de la Misión Voyager el 22 de agosto de 2014

El futuro de los dispositivos.

En este momento, el equipo de Voyagers está luchando por la supervivencia de los dispositivos, tratando de encontrar el máximo de la energía disponible para el funcionamiento de los dispositivos científicos y sus calentadores. Susanna Dodd describe mejor este proceso:

“Los desarrolladores dicen: 'Este sistema consume 3,2 vatios'. Pero en realidad, consume 3 vatios, pero deben ser conservadores durante el proceso de desarrollo cuando construyen el dispositivo. Ahora estamos en ese punto de la misión cuando estamos tratando de deshacernos del exceso de reservas y obtener números reales ".

En un futuro cercano, los giroscopios deberían estar apagados en los dispositivos, y desde 2020, uno tendrá que comenzar a apagar algunos de los instrumentos científicos. Los miembros del equipo aún no saben cómo se comportarán en las condiciones del frío salvaje del espacio (ya que no había vehículos de repuesto supervivientes, ni siquiera sus herramientas individuales que podrían verificarse en la cámara de presión). Quizás los dispositivos permanecerán operativos en el proceso de apagar sus calentadores, y luego el momento de desconectar los últimos dispositivos puede retrasarse de 2025 a 2030.

Se estima que la Voyager 2 debería ir más allá de la heliosfera en una década. La fecha exacta no se puede llamar ya que la heliosfera no es perfectamente esférica, sino que se alarga bajo la influencia de fuerzas externas del medio interestelar . Entonces, el Voyager-2 debería tener tiempo suficiente para salir de la onda de choque para comenzar a estudiar la materia interestelar (en un punto diferente al de su compañero) y hacer incluso el último descubrimiento con ella: la forma de la heliosfera solar.

La Voyager 1 debería alejarse de la Tierra a la luz del día para 2027, y la Voyager 2 para 2035. Después de 2030, los dispositivos cambiarán al modo de baliza (sin poder para soportar el funcionamiento de sus dispositivos) y funcionarán de esta manera hasta 2036, después de lo cual se apagarán para siempre. Por lo tanto, los dispositivos deben "retirarse" a la edad de 48-53 años, y deben "sobrevivir" a la edad de 59 años.

La Voyager-1 se envía a un punto con coordenadas de 35.55 ° de latitud eclíptica y 260.78 ° de longitud eclíptica, y después de 40 mil años debería acercarse a 1.6 St. años con la estrella AC +79 3888 de la constelación Giraffe (esta estrella, a su vez, se acerca al Sol, y en el momento del vuelo de la Voyager 1 estará a una distancia de 3.45 años luz de nosotros). Aproximadamente en el mismo momento, la Voyager 2 (moviéndose en la dirección de la latitud eclíptica de -47.46 ° y la longitud eclíptica de 310.89 °), se acercará a la estrella Ross 248 a una distancia de 1.7 St. años, y después de 296 mil años a partir de ahora, volará a 4.3 St. años de Sirius .

Gerente de proyecto

1972 en Caltech y 2017 en una entrevista en la Universidad KAUST

Edward Stone es un gerente de proyecto permanente que comenzó su carrera como astrofísico con experimentos sobre el estudio de los rayos cósmicos en 1961. Desde 1967 se convirtió en profesor titular de Caltech, en 1976, profesor de física, y de 1983 a 1988, fue presidente del departamento de física, matemáticas y astronomía de este instituto. Desde finales de los años 80 hasta 2007, fue presidente de la Junta Directiva del Observatorio Keck . En 1991-2001, se desempeñó como jefe de JPL, en 1996, el asteroide No. 5841 recibió su nombre. Ahora sigue siendo el director ejecutivo del telescopio de treinta metros y el maestro de Caltech (que ha sido desde 1964).

Epílogo

"Siempre hemos estado en una negación de perder una misión", dice Suzanne Dodd

Estos dispositivos, que comenzaron durante el lanzamiento del cuarto episodio de Star Wars y Encuentros cercanos del tercer grado , sobrevivieron a docenas de fallas y 40 años en el vacío a una temperatura justo por encima del cero absoluto. Muchas veces su misión fue cuestionada, incluso antes de su lanzamiento inmediato. Y no importa qué, todavía permanecen en servicio. Quizás nada mejor se puede encontrar en el himno de la misión que la canción favorita de Mark Watney de la novela marciana ) - "Stayin 'alive" de Bee Gees:

Referencias

El estado actual de la misión (distancia y velocidad con respecto a la Tierra, lecturas del sensor)
El estado actual del DSN (con quien se está comunicando actualmente).
Datos de rayos cósmicos

Fotos de dispositivos e imágenes tomadas por ellos.
Un artículo detallado sobre dispositivos en galcpase.spb.ru

Descripción del diseño del aparato.
Descripción del sistema informático.
Descripción de los sistemas de comunicación de algunas misiones científicas (incluidas Voyagers)