Voyagers - Vol à vie

Début de Voyager 2 20 août 1977

Aujourd'hui marque le 40e anniversaire du lancement de Voyager 1, et son frère jumeau Voyager 2 a célébré l'anniversaire 16 jours plus tôt. À l'aide d'un défilé unique de planètes géantes (qui se déroule une fois tous les 175 ans ), ils ont réussi à renverser notre idée du système solaire et à faire autant de découvertes qu'aucun appareil n'aurait pu faire avant ou après eux.

À leur compte: la découverte du premier éclair et du premier volcan en dehors de la Terre; la découverte du premier cryovolcan , et seul objet du système solaire (à l'exception de la Terre), à ​​la surface duquel des mers liquides peuvent exister; découverte de 3 lunes de Jupiter, 4 lunes de Saturne, 11 lunes d'Uranus et 6 lunes de Neptune; détermination des détenteurs de records du système solaire: par l'intensité du champ magnétique, la vitesse du vent, l' albédo de surface, la masse parmi les satellites; découverte des limites de l'onde de choc et de l'héliopause à l'héliosphère solaire.

Sans exagération, nous pouvons dire que ces deux appareils nous ont montré que le système solaire n'est pas du tout aussi inanimé qu'il nous semblait. Et a ouvert la voie à une galaxie de nouveaux appareils qui sont allés étudier ce que les Voyagers n'ont pas réussi à apprendre.

Contexte

À l'été 1961, Michael Minovich , un étudiant diplômé de l'Université de Californie à Los Angeles, a commencé à chercher une solution au problème des trois corps . Il a utilisé à cet effet l' IBM 7090 University - l'ordinateur le plus puissant qui existait à l'époque. À la fin de l'été, il a pu établir que, dans certaines conditions de rencontre avec la planète, l'engin spatial recevait une augmentation de vitesse, et dans d'autres, il la perd. Lors d'un stage au Jet Propulsion Laboratory (ci-après JPL) à l'été de l'année prochaine, il a convaincu son patron de lui fournir des données plus précises sur la position des planètes, et ses calculs ont été confirmés.



Cette découverte a rendu Mercury et les planètes géantes disponibles pour la recherche à ce moment-là, la technologie imparfaite (l'ère des satellites ne faisait que commencer à ce moment-là, et la NASA ne pouvait pas garantir le fonctionnement des appareils scientifiques pendant plus de plusieurs mois, donc les planètes géantes étaient considérées comme hors de portée). Cependant, le JPL se préparait à ce moment intensivement pour le programme Apollo, et son ouverture n'a pas reçu l'attention voulue. Mais après 10 ans, les calculs effectués par lui en 1963 formeront la base des missions Mariner-10 (qui ont effectué la deuxième manœuvre gravitationnelle après la Lune-3) et des appareils Pioneer-10 et 11 (pour la première fois traversé la ceinture d'astéroïdes).

À l'été 1964, un autre praticien du JPL, Gary Flendro , s'est intéressé à l'idée de Minovich, qui a commencé à chercher une application pratique pour cette idée. Il a commencé à dessiner des graphiques de la position future des planètes et a rapidement découvert qu'à la fin des années 70, toutes les planètes derrière la ceinture d'astéroïdes (y compris Pluton à l'époque) étaient censées se rassembler dans un secteur étroit du ciel. Cela a fourni une occasion unique de «sauter» d'une planète à une autre à l'aide de manœuvres gravitationnelles, de les étudier toutes en même temps (en réduisant en même temps le temps de vol de 13 ans à 8 ans, ce qui a augmenté les chances de succès).

Une telle occasion ne pouvait pas être manquée et Minovich, avec le soutien du conseiller présidentiel pour la politique spatiale Maxwell Hunter, a réussi à convaincre la NASA de mettre en place le programme Big Journey , qui prévoyait le lancement de six véhicules sur les routes Jupiter-Saturn-Pluton et Uranus-Neptune-Pluton. Malheureusement, un projet aussi ambitieux n'était pas destiné à se réaliser: la réduction globale du budget de la NASA (qui battait son plein à l'époque ainsi que la clôture du programme Apollo) a également touché ce projet.



En conséquence, le 1er juillet 1972, la préférence a été donnée à un projet Mariner-Jupiter-Saturn 77 trois fois moins cher, dans lequel il ne restait que trois appareils. Et en 1975, la mission de Voyager 3 vers Jupiter et Uranus a également été annulée. Ainsi, les références à Uranus, Neptune et Pluton - ont été complètement supprimées du programme, et la durée du programme - a été réduite à 5 ans.

Cependant, la NASA a fait le tour: bien que les deux appareils aient été officiellement destinés exclusivement à l'exploration de Jupiter, Saturne et son satellite Titan, les développeurs des appareils les ont initialement conçus dans l'espoir qu'ils pourraient atteindre les planètes lointaines en ordre de marche: la trajectoire Voyager-1 permettait déjà pendant le vol, choisissez entre la recherche de Titan ou de Pluton, et Voyager-2, qui l'a assuré, si le frère élaborait son programme de recherche sans échec, pourrait aller rencontrer Uranus et Neptune. Lors de la préparation du programme, 10 000 trajectoires possibles ont été envisagées avant que deux d'entre elles ne deviennent des trajectoires approuvées des appareils.


13-15 décembre 1972 - première réunion scientifique sur le projet.

En décembre 1972, survolant Jupiter, le Pioneer 10 a subi un dysfonctionnement informatique, au cours duquel les photos d'Io prises à bout portant ont été perdues; en outre, l'appareil a reçu un assombrissement des capteurs d'astéroïdes et de météorites. La cause de ces blessures était les ceintures de rayonnement de Jupiter, qui se sont révélées être 1 million de fois plus puissantes que celles de la Terre. Les développeurs ont été confrontés au problème aigu de la radioprotection des appareils, avec lequel (comme nous le savons maintenant), ils se sont remarquablement bien débrouillés. Déjà en mars 1977 (six mois avant le lancement des appareils), il a été décidé de remplacer le nom Mariner-Jupiter-Saturn 77 (officiellement nommé MSJ-77 ) par quelque chose de plus harmonieux. Ainsi, les Voyagers sont apparus.

Conception d'appareils

Maintenant, les capacités des appareils ne peuvent que faire sourire, mais au moment de leur création, ils étaient le summum de l'ingénierie: les premiers moyens de protection contre les rayonnements et les décharges électrostatiques ont commencé à être largement utilisés en eux; ils sont d'abord apparus un système de protection automatique contre les pannes, et une électronique programmable dans le système d'orientation; ils sont devenus la première application «spatiale» des codes Reed-Solomon et de la technique de combinaison d'antennes radio individuelles en réseaux pour la communication avec les engins spatiaux. Chaque appareil contient environ 65 000 pièces et les ordinateurs à l'intérieur des appareils contiennent environ 5 millions de composants électroniques. La construction de deux Voyagers a nécessité 5 ans de travail, environ 1,5 mille ingénieurs et environ 200 millions de dollars.

En termes de communications, les appareils ont toujours été à l'avant-garde: pour accélérer la communication avec eux, les antennes radio du réseau de communications spatiales de la NASA (ci-après dénommé DSN), qui sont désormais utilisées dans tous les projets scientifiques de la NASA en dehors de l'orbite terrestre, ont été modernisées. En fait, ils sont devenus les «parrains» de la plupart des projets de recherche d'objets en dehors de la ceinture d'astéroïdes, à la fois en termes de communication et de justification scientifique de projets futurs.



Système de communication: puisque les développeurs ont initialement calculé que leurs appareils devraient atteindre les confins du système solaire, les antennes occupent une place clé dans les appareils: leur diamètre est de 3,66 m, et elles sont elles-mêmes constituées d'un noyau en aluminium recouvert d'un mélange de graphite et d'époxy.



Les commandes de la Terre sont transmises dans la bande radio S à l'un des deux récepteurs dupliqués, et des émetteurs en bande X sont également utilisés pour transmettre des données à la Terre. Un émetteur S et les deux émetteurs X utilisent des tubes à ondes progressives comme amplificateur. La puissance des amplificateurs est de 9,4 et 21,3 W, alors qu'un seul des récepteurs ou émetteurs peut fonctionner à la fois.

Initialement, le système de communication a été conçu pour une vitesse de transmission de 115,2 kbit / s pour Jupiter et de 44,8 kbit / s pour Saturne avec une probabilité d'erreurs binaires de 5 * 10 ^-3 (fournie par les codes de correction Reed-Solomon ). Pour la communication entre Uranus et Neptune, la vitesse de communication a chuté encore plus et la transmission d'image a nécessité une compression, de sorte que les erreurs de transfert de données sont devenues encore plus critiques, et des codes convolutionnels ont été ajoutés au-dessus des codes Reed-Solomon (cela a fourni une probabilité d'erreur de 10 ^-6 avec un petit complexité informatique croissante).

La source d'énergie se composait de trois générateurs thermoélectriques MHW (similaires ont été utilisés uniquement sur les satellites LES 8/9 ), et ayant 40,6 cm de diamètre et 51 cm de longueur. Chacun d'eux pèse 37,7 kg (dont environ 4,5 kg plutonium-238), et la puissance était de plus de 156 watts au départ (à environ 2,4 kW de thermique).

Apparence:



Et design:



Le système d'orientation comprend 16 moteurs d'orientation à un composant (travaillant sur la décomposition de l'hydrazine) avec une poussée de seulement 85 grammes chacun; trois gyroscopes d'une précision d'un dix millième de degré (dont un de rechange); Capteurs Canopus et Sun (qui étaient situés dans le trou d'antenne):



Un ordinateur est constitué de trois ordinateurs dupliqués distincts. Le premier d'entre eux (CCS) joue un rôle d'équipe et surveille l'état des appareils (il est identique à celui utilisé dans le programme Viking ); l'autre (Flight Data System - FDS) effectue les tâches de formation et de transmission de la télémétrie (il a été développé spécifiquement pour les appareils); et le troisième (Système de contrôle d'attitude et d'articulation - AACS) contrôle le système d'orientation et la plate-forme avec des instruments scientifiques.



«64 0 kilo-octets sont suffisants pour tout le monde», pensaient les développeurs, et ont fait la mémoire des appareils composée de 4 000 mots de 18 bits (environ 69,63 Ko). L'oscillateur maître du processeur fonctionne à une fréquence de 4 MHz, mais la fréquence d'horloge du processeur lui-même n'est que de 250 kHz, alors qu'il ne peut effectuer que 8 000 opérations par seconde. Au moment du lancement des appareils, sur les 4000 mots disponibles - seuls deux restaient libres, mais lors du passage d'Uranus et de Neptune - la situation était encore pire, car il fallait insérer plus de code dans ce volume pour corriger les irrégularités dans la rotation de la plateforme Voyager-2.

Appareil d'enregistrement: il s'agit d'un magnétophone à entraînement par courroie et d'une bande magnétique d'un demi-pouce (12,7 mm) de large et de 328 m de long. La largeur de la bande est divisée en 8 bandes, dont une seule peut être lue à la fois. La capacité de mémoire totale est de 536 millions de bits (environ 63,9 Mo), ce qui est suffisant pour enregistrer 100 photos à partir de caméras de télévision. La vitesse d'écriture est de 115,2 et 7,2 kbps, et la vitesse de lecture est de 57,6; 33,6; 21,6 et 7,2 kbps.



Logiciel: stocké dans une mémoire réinscriptible, et cette opportunité a été utilisée pendant la mission d'innombrables fois à la fois pour améliorer les performances et pour réparer les pannes. Initialement, tout le code des appareils a été écrit en Fortran 5, puis il a été porté sur Fortran 77, et pour le moment, une partie a été porté sur C, tandis que l'autre partie reste sur Fortran. Les appareils ont 7 routines responsables de la correction de nombreuses pannes possibles. Après le vol de Neptune en 1990, le code a été réécrit afin que les appareils continuent de transmettre des données, même si les appareils ne pouvaient pas recevoir de commandes de la Terre.

Matériel scientifique: inclus 11 instruments de 105 kg, dont la plupart sont situés sur une plateforme de 2,3 m de long, à l'opposé du RTG (pour le protéger des radiations). Le poids total de la plate-forme tournante est de 103 kg et la précision de son positionnement est supérieure à un dixième de degré. Le moteur de la plate-forme tourne dans un rapport de 1/9000, de sorte qu'au moment de Neptune, il avait fait 5 millions de révolutions en 12 ans - sans échecs et sans maintenance.

Les appareils peuvent accueillir deux caméras avec un angle de vision étroit et large (3 ° et 0,4 °) avec une résolution de 800 lignes. Dans le même temps, la netteté de la caméra à angle étroit suffit pour lire le journal à une distance de 1 km. Les magnétomètres haute et basse sensibilité sont placés sur une flèche en fibre de verre de 13 mètres de long (conçue pour étudier les champs magnétiques des planètes et le vent solaire); leur précision de positionnement est de 2 °.

Spectromètres infrarouges et ultraviolets (pour mesurer la température et la composition atmosphérique), photopolarimètre (pour mesurer la texture et la densité des atmosphères), spectromètre à plasma (pour mesurer les ions et les électrons dans l'environnement), détecteur de particules chargées à faible énergie (pour mesurer la direction du mouvement des ions et des électrons ), un récepteur d'ondes de plasma (pour mesurer la densité et les ondes dans le plasma environnant), un détecteur de rayons cosmiques et un système utilisant un système de communication standard d'appareils pour étudier le milieu entre les appareils et la Terre. Ainsi que la radio, qui ont été faites "Symphonie des planètes" .



Détecteur de particules chargées à faible énergie: il comprend un moteur pas à pas qui permet au détecteur de tourner à 360 °. Il a été testé pour 500 000 pas (afin qu'il puisse atteindre Saturne), maintenant il a déjà effectué plus de 6 millions de pas.

Disques d'or : sur eux sont des disques de Beethoven, Mozart, Stravinsky et aveugle Willie Johnson (la liste générale est ici , mais vous pouvez les écouter ici ); 116 images de la Terre, des personnes et des animaux; enregistrements des sons du vent, du tonnerre, des chants de certains oiseaux et animaux; des enregistrements de salutations en 55 langues et un appel de Jimmy Carter (qui était alors président des États-Unis); ainsi que la position de notre système solaire par rapport à 14 pulsars. Au dos, il y a une instruction sur la façon d'enregistrer les données.


Le recto avec des notes et le dos avec des instructions

Lancement ... et les premiers problèmes

Le lancement des Voyagers a exigé l'utilisation de la fusée la plus puissante qui existait à l'époque à la NASA: le lanceur Titan IIIE à cinq vitesses de 633 tonnes, qui était propulsé par 4 composants de carburant différents: l'accélérateur et le deuxième bloc d'appoint étaient à combustible solide (mais avec une composition différente), le premier et le deuxième les étapes ont été remplies d'aérosine et de tétroxyde de diazot, et le bloc d'appoint oxygène-hydrogène Centaurus a joué le rôle de la troisième étape.

Peu de gens savent que toute la mission pourrait se terminer par un énorme fiasco, dès le premier mois. Au début de Voyager 2, les 4 premières étapes ont parfaitement fonctionné: la fusée de lancement a fonctionné pendant 468 secondes selon le plan, et le Centaur, qui s'est allumé 4 secondes après s'être séparé de lui, après avoir travaillé pendant 101 secondes, a transféré l'appareil sur l'orbite de stationnement. Après 43 minutes, il s'est rallumé et après avoir travaillé pendant 339 secondes, il a commuté le bloc d'appoint à combustible solide Star-37E avec Voyager-2 sur la trajectoire de décollage. Ensuite, l'ordinateur de bord Voyager-2 est entré en service, qui comprenait l'unité d'accélération, qui après 89 secondes, a amené l'appareil à la trajectoire de la rencontre avec Jupiter.

Mais la séparation de Voyager-2 et Star-37E, avec l'ouverture ultérieure des tiges de l'appareil ne s'est pas déroulée aussi bien que nous le souhaiterions: immédiatement après ces manipulations, l'appareil a commencé à tourner, et 16 secondes après la séparation de l'AACS principal, il a refusé de fonctionner du tout (puisque les deux CCS ont transmis lui en même temps une équipe pour préparer les moteurs d'orientation). Cela a finalement sauvé l'appareil, car le deuxième AACS n'avait aucune information des gyroscopes, et il a commencé l'orientation à partir de zéro. Il a été possible de réaliser l'orientation, mais cela a pris 3,5 heures, et les problèmes ne se sont pas arrêtés là: les données de l'instrument ont indiqué qu'une des tiges n'était pas entièrement divulguée. Il a été décidé de pousser la barre pour qu'elle se verrouille, en utilisant la rotation de l'appareil avec des moteurs d'orientation, ainsi que le tournage du couvercle du spectromètre IRIS, mais l'ordinateur Voyager-2 a annulé cette commande, la considérant comme dangereuse. Le 1er septembre, il était tout de même possible d'établir que la barre était bien en place et de procéder après les vérifications de départ, de sorte que l'équipe Voyagers disposait de plusieurs jours de répit entre le transfert de Voyager-2 en hibernation et le début de Voyager-1.

Au début de Voyager 1, au contraire, la séparation et le fonctionnement des blocs de surpression étaient impeccables, mais la fuite de l'oxydant sur le deuxième étage du Titan IIIE a conduit à ce qu'il s'arrête plus tôt qu'il ne le devrait, et le lanceur n'a pas donné au Centaurus autant que 165,8 m / s. L'ordinateur de l'étage supérieur a détecté un dysfonctionnement et a prolongé la durée de fonctionnement lors de l'entrée dans l'orbite de stationnement. Mais le deuxième démarrage de carburant était suffisant pour l'étage supérieur: au moment où les moteurs étaient éteints, le Centaurus n'avait plus que 3,4 secondes de carburant. Si Voyager-2 volait sur cette fusée, le bloc d'accélération s'arrêterait sans gagner la vitesse nécessaire (en quittant la Terre, la vitesse de Voyager-2 aurait dû être de 15,2 km / s, alors que la vitesse de Voyager-1 n'était que de 15, 1 km / s).

Le 18 septembre, lors de l'étalonnage des instruments, Voyager-1 a pris une photo conjointe de la Terre et de la Lune en un seul coup ( pour la première fois parmi les appareils automatiques), la distance à la Terre était déjà de 11,66 millions de km:



Le 10 décembre, les deux véhicules sont entrés dans la ceinture d'astéroïdes , et 9 jours plus tard (toujours à l'intérieur) Voyager-1 a dépassé Voyager-2, en route vers leur premier objectif commun (cela s'est produit en raison d'une trajectoire de vol plus douce de Voyager-1). Ainsi, il avait déjà atteint Jupiter avant son prochain, et sachant cela, les créateurs des appareils sont allés à leur étrange numérotation.

Le 23 février 1978, la plate-forme rotative Voyager 1 s'est bloquée dans une position. Le 17 mars, ce dysfonctionnement a été résolu grâce à des mouvements prudents de la plate-forme d'avant en arrière.

Au cours de l'été 1978, Voyager-2 a été oublié à plusieurs reprises de transmettre un signal de test, et une semaine plus tard (lorsque le compteur a pris fin), l'appareil a considéré que l'émetteur principal était hors service et est passé à un émetteur de rechange. Remarquant cela, les opérateurs ont donné l'ordre à l'appareil de passer à l'émetteur principal, mais l'appareil était complètement silencieux: un court-circuit s'est produit lors de la commutation des émetteurs, et les deux fusibles de l'émetteur principal sont tombés en panne.Le deuxième émetteur a eu un peu plus de chance: le condensateur d'accouplement (responsable du réglage de la fréquence) est tombé en panne, mais il est resté opérationnel.

De ce moment jusqu'à maintenant - pour communiquer avec Voyager-2, vous devez calculer la fréquence exacte de la transmission du signal en tenant compte de la vitesse de l'engin spatial, du mouvement de la Terre autour du Soleil et même de la température de l'appareil récepteur à l'intérieur de l'engin spatial (puisque son changement non comptabilisé n'est que de 0,25 ° C conduit au fait que la connexion avec l'appareil disparaît).

Rapprochement avec Jupiter

Le retard du signal lors de la communication des appareils lors du passage de Jupiter aurait déjà dû être de 38 minutes, donc tout devait être préparé à l'avance: si les scientifiques se trompaient de quelques fractions de degré dans la position des caméras, l'appareil prendrait son envol sans limites au lieu de Jupiter et de ses satellites. Ainsi, la mise à jour logicielle pour augmenter la netteté de l'image a été téléchargée sur les appareils fin août 1978, et le programme de vol des appareils a été établi quelques jours à l'avance.

Voyager 1 a commencé à prendre les premières photos de Jupiter le 6 janvier 1979, avec un intervalle de 2 heures, et leur résolution a immédiatement dépassé la résolution de toutes les photos disponibles de Jupiter à cette époque. Depuis le 30 janvier, l'appareil est passé à la photographie avec un intervalle de 96 secondes, et le 3 février a commencé à prendre des images en mosaïque 2x2 (car la taille de Jupiter est devenue plus grande que la résolutioncaméras). Depuis le 21 février, il est passé à la mosaïque 3x3, et le rapprochement maximal avec Jupiter a eu lieu le 5 mars.


Photos de Jupiter avec un intervalle d'un jour jovien (10 heures) prises du 6 janvier au 3 février 1979 par Voyager 1.

En plus des photos de Jupiter, Voyager 1 a pris des photos de ses anneaux et satellites, parmi lesquels il y avait une incroyable variété de surfaces. Le 27 février, les conférences de presse quotidiennes du JPL ont commencé, présentant de nouvelles découvertes à la presse. Ils ne se sont terminés que le 6 mars, lorsqu'il a été officiellement annoncé que Voyager 1 a survolé Jupiter.

"Je pense que nous avons eu plus d'une décennie de découvertes au cours de cette période de deux semaines", a déclaré Edward Stone lors de la dernière conférence.

Cependant, il est vite devenu clair que ce n'était pas tout: déjà en s'éloignant du système, Voyager-1 a pris un instantané de Io à partir de 4,5 millions de km, qui a révélé ce qui avait été rejeté par les filtres de post-traitement comme un bruit inutile: Linda Morabito a réussi à détecter sur des images de nuages ​​de cendres s'élevant à une hauteur de 260 km, ce qui indique clairement une activité volcanique (dans ce cas, une autre éruption est visible sur le terminateur, juste en dessous du milieu de la photo). Ainsi, le coupable d'une telle activité énorme des ceintures de rayonnement de Jupiter a été révélé - Io s'est avéré être.



Voyager 2 est devenu aussi proche que possible de Jupiter le 9 juillet, et bien que son camarade ait été le plus «délicieux», et les opérateurs l'ont conduit deux fois plus loin de Jupiter (en essayant de le protéger) - le deuxième appareil n'a pas été laissé sans découvertes: il a découvert 3 nouveaux satellites et un nouveau L'anneau de Jupiter. À partir des photographies d'Io (avec lesquelles il est devenu proche à seulement 1 million de kilomètres), il a été possible d'établir que la surface du satellite avait changé, de sorte que les volcans d'Io continuaient d'être actifs entre les vols des Voyagers. Des photos de l'Europe (prises à partir de 206 000 km) montraient une surface de glace étonnamment lisse, cassée seulement à certains endroits par des fissures. Au total, les appareils ont reçu près de 19 000 images de Jupiter, de ses anneaux et de ses satellites.



Des photos de l'Europe prises par des scientifiques intéressés par Voyager-1, et les caméras du deuxième appareil ont été envoyées pour examiner sa surface plus en détail. Mais les données à ce moment-là n'étaient pas suffisantes pour confirmer la présence d'un océan souterrain en Europe, y compris l' engin spatial Galileo qui est ensuite allé confirmer cette théorie .

Rapprochement avec Saturne

Saturne s'est avérée être une planète très froide mais troublée: la température des couches supérieures de son atmosphère était de -191 ° C, et ce n'est qu'au pôle nord que la température a augmenté jusqu'à + 10 ° C; mais les vents qui y faisaient rage - ont atteint 1800 km / h dans l'équateur. Les images de Voyager 1 ont montré que l' orbite d'Encelade traverse les régions les plus denses de l'anneau E raréfié de Saturne.

Mais l'objet le plus étonnant du système s'est avéré être Mimas, à partir duquel l'appareil a parcouru 88,44 milliers de kilomètres: le satellite de 396 kilomètres de diamètre ressemblait étonnamment à l'étoile de la mort de Star Wars avec son cratère de 100 kilomètres (dont le cinquième épisode est sorti en seulement six mois avant le vol de Voyager-1 de Saturne):



Le dernier objectif de Voyager 1 était Titan, considéré comme le plus grand satellite du système solaire (à l'époque). Le vol de l'appareil à seulement 6490 km de sa surface a donné des nouvelles presque sensationnelles: des estimations actualisées de sa masse indiquaient que la couronne du plus grand satellite du système solaire devrait être donnée à Titan en faveur de Ganymède . Mais l'atmosphère du Titan s'est avérée encore plus surprenante: au contraire, elle s'est avérée plus dense que calculée, et, avec les estimations de sa composition et de sa température, cela signifiait que des lacs et des mers d'hydrocarbures liquides pouvaient exister à sa surface.

Après Saturne, les voies des appareils ont divergé: l'approche de Titan a été donnée à Voyager-1 à un grand prix - il a quitté le plan écliptique et ne pouvait plus continuer à étudier les planètes. Heureusement, Voyager 1 a joué son rôle «excellent», donc Voyager 2 n'a pas eu besoin d'être redirigé vers une rencontre avec Titan, et il est parti (déjà seul) pour continuer le Big Tour.

Le vol de Voyager 2 devant Saturne le 26 août 1981 n'a pas non plus été laissé sans découvertes: il s'est avéré que la surface d'Encelade est très lisse et ne contient presque pas de cratères (c'est-à-dire qu'elle est très jeune). Une telle surface de glace a fourni à Encelade une place dans le système solaire en tant que champion de l' albédo (il était de 1,38). Cela a également assuré le titre de satellite "le plus froid" de Saturne - la température ne dépassait pas -198 ° C même à midi.

En gros plan , les anneaux de Saturne se divisent en une myriade de petits anneaux. Il y en avait tellement que le chef de l'équipe de visualisation, Bradford Smith, les a jetés au compte lors de la conférence de presse quotidienne et a invité les journalistes à le faire eux-mêmes.



Au total, environ 16 000 instantanés du système ont été obtenus. Après le passage de Saturne, la plate-forme avec des équipements scientifiques s'est déjà bloquée sur Voyager-2. Par miracle, cela s'est produit après le passage du système Saturne, et seulement quelques jours plus tard, il a été possible d'établir que la plate-forme tournait à contrecœur avec une poussée accrue du moteur (apparemment, la lubrification était terminée), afin que la mission Voyager 2 puisse continuer.

Uranus, Neptune et au-delà

Afin d'accélérer la communication avec Voyager 2, Uranus a connecté une plaque de 64 mètres et deux plaques de 26 mètres du réseau DSN en un seul réseau. Cela a été fait pour la première fois afin d'accélérer le transfert de données, car les caméras de l'appareil devaient prendre des milliers de photos du système Uranus, et seulement une centaine d'entre elles avaient suffisamment de mémoire, de sorte que le système de communication s'est avéré être un goulot d'étranglement.

Avant la rencontre de Voyager 2 avec Uranus le 24 janvier 1986, presque tout ce qu'on savait de lui, c'est qu'il tourne «sur le côté», a 9 anneaux et 5 satellites (même la période de sa circulation était inconnue). Pendant le passage de l'appareil, le nombre de satellites a triplé à la fois, et deux nouveaux ont été ajoutés aux anneaux, alors qu'ils étaient eux-mêmes différents de ceux de Jupiter et de Saturne: les données indiquaient qu'ils étaient plus jeunes que la planète et apparemment formés à la suite de la destruction de satellites par les forces de marée .

La durée de la journée uranienne était de 17 heures et 12 minutes, et le climat n'était pas chaud du tout: la température moyenne dans l'atmosphère était de -214 ° Celsius et étonnamment maintenue presque exactement sur toute la surface, de l'équateur aux pôles. Mais la découverte la plus surprenante a été qu'Uranus a un champ magnétique 60 fois plus grand que celui de la Terre, qui est à environ un tiers du rayon du centre de la planète et dévié de l'axe de rotation jusqu'à 60 ° (pour la Terre ce chiffre n'est que de 10 °). Un tel comportement étrange n'a été enregistré auparavant dans aucun corps du système solaire.



Le satellite le plus proche de Juran - Miranda n'était pas moins étrange. Ce satellite de forme irrégulière, de seulement 235 km de diamètre, avait peut-être la surface la plus étonnante de tous les objets du système solaire: certaines parties du satellite étaient densément parsemées de cratères, d'autres n'en avaient presque pas, mais étaient parsemées de réseaux de canyons et de rebords profonds. Tout à la surface de Miranda parlait de l'histoire géologique active et inhabituelle du satellite:



Pour communiquer avec Neptune Voyager 2 volant le 25 août 1989, même ces astuces n'étaient pas suffisantes, et les plaques DSN de 64 mètres à Goldstone (Californie), Madrid (Espagne) et Canberra (Australie) ont été améliorées à 70 mètres impressionnants, et des plaques de 26 mètres "ont grandi" pour atteindre un diamètre de 34 mètres.


Modernisation de la plaque Goldstone

«D'une certaine manière, DSN et Voyagers ont grandi ensemble», explique Suzanne Dodd, PDG de DSN.

Neptune était la dernière planète que Voyager 2 devait rencontrer, il a donc été décidé de s'approcher incroyablement de la planète - à seulement 5 000 km de sa surface (c'était moins de trois minutes de vol à la vitesse de l'appareil). Et les données transmises par l'appareil en valaient la peine: au centre des photographies de Neptune, il y avait une «grande tache sombre» dont les dimensions étaient 2 fois la taille de la Terre, qui était un anticyclone atmosphérique. Elle était plus petite que la grande tache rouge de Jupiter, mais c'était tout de même un record: la vitesse du vent autour de la tache atteignait 2400 km / h!



À la date de Neptune, le coût du projet a atteint 875 millions de dollars, mais 30 millions de dollars pour les deux premières années de la mission interstellaire élargie ont été alloués sans hésitation, et la mission avait déjà besoin d'un quatrième emblème:



Le 10 octobre et le 5 décembre 1989, les caméras Voyager-2 ont été éteintes de façon permanente, et le 14 février 1990, Voyager-1 a pris ses dernières photos, appelées "Portrait de famille" : elles représentent toutes les planètes du système solaire, à l'exception de Mercure et Mars (lumière dont il est trop faible pour être distingué sur les caméras). Le même jour, les caméras et la deuxième unité ont été éteintes.


Schéma de prise de vue:


Parmi ces photographies se trouve une photographie de notre Terre, que Karl Sagan a surtout demandée pendant de nombreuses années. C'est avec sa main qu'elle s'appelait le «point bleu pâle» :



Terre sur la ligne rouge à droite, en dessous du centre de la photo. Les dimensions de la Terre sur cette photo sont de 0,12 pixels. La seule raison pour laquelle il se distingue encore d'une manière ou d'une autre est qu'il réfléchit suffisamment de lumière pour être perceptible sur le fond de l'obscurité de l'espace.


Initialement, les travailleurs du projet avaient peur que les caméras Voyager soient endommagées à cause de la lumière du Soleil, qui était trop proche de la Terre à une telle distance (Voyager-1 à cette époque était à un peu plus de 6 milliards de kilomètres de la Terre) - en fait, les lignes de cette photo, c'est comme fois l'éblouissement du soleil. En 1989, la décision de prendre des photos a été prise, mais les étalonnages de la caméra ont été retardés (car les plaques DSN étaient occupées à recevoir des informations de Voyager 2 volant à Neptune). Après cela, il y avait des problèmes avec le fait que les Voyagers avaient déjà réussi à transférer le personnel impliqué dans la gestion des caméras vers d'autres projets. Pour se lancer dans l'idée d'un "portrait de famille", il fallait même le chef de la NASA - Richard Truly .

Le 17 février 1998, Voyager 1 est devenu l'objet le plus éloigné créé par l'homme, battant Pioneer 10 dans ce rang. Malheureusement, les Pionniers 10 et 11 n'étaient pas destinés à transmettre des informations sur les limites de l'héliosphère solaire: le Pionnier 11 a échoué le capteur solaire, à cause duquel il a été "perdu" dans l'espace et n'a pas pu maintenir la direction de son antenne pointée vers la Terre (cela s'est produit 30 septembre 1995 à une distance de 6,5 milliards de km). Le Pioneer 10 a fonctionné jusqu'à ses dernières réserves, mais au final même d'énormes plaques DSN n'ont pas pu recevoir son signal d'affaiblissement, et la communication avec lui a été perdue le 23 janvier 2003 à une distance de 11,9 milliards de km.

En février 2002, Voyager-1 est entré dans l' onde de choc de l' héliosphère solaire et, le 16 décembre 2004, l'a traversée pour la première fois parmi des appareils fabriqués par l'homme. Le 30 août 2007, son frère et son frère l'ont traversé et le 6 septembre, l'appareil d'enregistrement a été éteint sur Voyager 2.

Le 31 mars 2006, un radio-amateur de Bochum (Allemagne) a pu recevoir des données de Voyager-1 à l'aide d'une plaque de 20 mètres en utilisant la technique d'accumulation de signal. La réception des données a été confirmée à la station DSN de Madrid.

Le 13 août 2012, Voyager 2 a battu le record de la durée de l'engin spatial. Il s'agit du record de Pioneer 6 qui a travaillé dans l'espace pendant 12 758 jours - bien qu'il soit possible qu'il soit toujours opérationnel (ils n'ont pas essayé de le contacter le 8 décembre 2000). Peut-être que certains passionnés décident de le contacter et qu'il retrouvera le titre du vaisseau spatial le plus ancien? Qui sait ...

Le 22 avril 2010 à Voyager 2, des problèmes de données scientifiques ont été découverts. Le 17 mai, le JPL a découvert la raison pour laquelle le bit de mémoire s'est avéré être dans un état de rupture de thyristor. Le 23 mai, le logiciel a été réécrit de telle manière que ce bit n'a jamais été utilisé.

Le 25 août 2012, Voyager 1 a traversé l'héliopause (confirmation confirmée le 9 avril 2013) et s'est retrouvée dans un milieu interstellaire. Voyager 2 devrait bientôt suivre son compatriote dans cette «dernière frontière» .



Indications de la densité des rayons cosmiques de Voyager 1 (ci-dessus) et Voyager 2 (ci-dessous).

Comme on peut le voir sur les graphiques, les deux Voyagers sont déjà entrés dans l'héliolayer séparant le système solaire du milieu interstellaire, et Voyager-1 a déjà réussi à s'en sortir. Les pics au début des graphiques montrent une augmentation du rayonnement à Jupiter (associé à son satellite actif Io ) et à Saturne. Il a été supposé (selon la mission initiale de 5 ans) que la moitié de la dose de rayonnement des Voyagers serait reçue par le vol de Jupiter.

Statut actuel

Le programme de vol initial est conçu pour cinq ans - il a déjà dépassé 8 fois (cependant, il est loin du record Opportunity actuel de 53 fois, qui continue de fonctionner). Les vitesses du Voyager sont respectivement de 17,07 km / s et 15,64 km / s. Leur masse (après utilisation d'une partie du carburant) est de 733 et 735 kg. Environ 73% du plutonium-238 reste dans les RTG, mais la puissance de sortie des dispositifs d'alimentation a diminué à 55% (en tenant compte de la dégradation des générateurs thermoélectriques ) et s'élève à 249 W par rapport aux 450 initiaux.

Sur les 11 appareils d'origine, seulement 5 restent allumés: MAG (magnétomètre), LECP (détecteur de particules chargées à basse énergie), CRS (détecteur de rayons cosmiques), PLS (détecteur de plasma), PWS (récepteur d'ondes de plasma). Au Voyager 1, inclure périodiquement un autre UVS (spectromètre ultraviolet).


Membres de la mission Voyager le 22 août 2014

L'avenir des appareils

Actuellement, l'équipe des "Voyagers" se bat pour la survie des appareils, essayant de trouver le maximum de l'énergie disponible pour le fonctionnement des appareils scientifiques et de leurs radiateurs. Ce processus est mieux décrit par Susanna Dodd:

"Les développeurs disent:" Ce système consomme 3,2 watts. " Mais en réalité, il consomme 3 watts, mais ils devraient être prudents pendant le processus de développement lorsqu'ils construisent l'appareil. Nous en sommes maintenant au stade de la mission où nous essayons de nous débarrasser des réserves excédentaires et d'obtenir des chiffres réels. »

Dans un avenir proche, les gyroscopes devraient être éteints sur les appareils, et à partir de 2020, il faudra commencer à éteindre certains des instruments scientifiques. Les membres de l'équipe ne savent pas encore comment ils se comporteront dans les conditions du froid sauvage de l'espace (car il n'y avait pas de véhicules de rechange survivants, ni même leurs outils individuels qui pouvaient être vérifiés dans la chambre de pression). Peut-être que les appareils resteront opérationnels dans le processus de mise hors tension de leurs radiateurs, puis le moment de déconnecter les derniers appareils peut être retardé de 2025 à 2030.

On estime que Voyager 2 devrait dépasser l'héliosphère d'ici une décennie. La date exacte ne peut pas être appelée car l'héliosphère n'est pas parfaitement sphérique, mais allongée sous l'influence des forces externes du milieu interstellaire . Voyager-2 devrait donc avoir suffisamment de temps pour sortir de l'onde de choc afin de commencer à étudier la matière interstellaire (à un point différent de son camarade) et même de faire la dernière découverte avec elle - la forme de l'héliosphère solaire.

Voyager 1 devrait s'éloigner de la Terre d'un jour d'ici 2027 et Voyager 2 d'ici 2035. Après 2030, les appareils passeront en mode balise (sans pouvoir prendre en charge le fonctionnement de leurs appareils) et fonctionneront de cette façon jusqu'en 2036, après quoi ils s'éteindront pour toujours. Ainsi, les appareils doivent "prendre leur retraite" à l'âge de 48-53 ans, et ils doivent "survivre" à l'âge de 59 ans.

Voyager-1 est envoyé à un point avec des coordonnées de 35,55 ° de latitude écliptique et 260,78 ° de longitude écliptique, et après 40 000 ans, il devrait se rapprocher de 1,6 St. ans avec l'étoile AC +79 3888 de la constellation de la Girafe (cette étoile, à son tour, s'approche du Soleil, et au moment du vol Voyager 1 elle sera à une distance de 3,45 années-lumière de nous). À peu près au même moment, Voyager 2 (se déplaçant dans la direction de -47,46 ° de latitude écliptique et de 310,89 ° de longitude écliptique), s'approche de l'étoile Ross 248 à une distance de 1,7 St. ans, et après 296 mille ans à partir de maintenant, il volera à 4,3 St. ans de Sirius .

Chef de projet

1972 à Caltech, et 2017 dans une interview à l'Université KAUST

Edward Stone est un chef de projet permanent qui a commencé sa carrière comme astrophysicien avec des expériences sur l'étude des rayons cosmiques en 1961. De 1967, il est devenu professeur titulaire de Caltech, en 1976 - professeur de physique, et de 1983 à 1988 - a été président du département de physique, mathématiques et astronomie de cet institut. De la fin des années 80 à 2007, il a été président du conseil d'administration de l'observatoire de Keck . En 1991-2001, il a dirigé le JPL, en 1996, l'astéroïde n ° 5841 porte son nom. Maintenant, il continue d'être le directeur exécutif du télescope de trente mètres et le professeur de Caltech (qu'il est depuis 1964).

Postface

«Nous avons toujours refusé de perdre une mission», déclare Suzanne Dodd

Ces appareils, qui ont commencé lors de la sortie du 4ème épisode de Star Wars et Close Encounters of the Third Degree , ont survécu à des dizaines de dysfonctionnements et 40 ans sous vide à une température juste au-dessus du zéro absolu. Plusieurs fois, leur mission a été remise en question - avant même leur lancement immédiat. Et quoi qu'il en soit, ils restent en service. On ne trouve peut-être rien de mieux dans l'hymne de la mission que la chanson préférée de Mark Watney dans le roman martien ) - "Stayin 'alive" de Bee Gees:

Références:

L' état actuel de la mission (distance et vitesse par rapport à la Terre, lectures des capteurs)
L'état actuel du DSN (qui communique actuellement avec).
Données des rayons cosmiques

Photos d' appareils et photos prises par eux
Un article détaillé sur les appareils sur galcpase.spb.ru

Description de la conception de l'appareil
Description du système informatique
Description des systèmes de communication de certaines missions scientifiques (dont Voyagers)