Voyagers - Penerbangan Seumur Hidup

Mulai dari Voyager 2 20 Agustus 1977

Hari ini menandai peringatan 40 tahun peluncuran Voyager 1, dan saudara kembarnya Voyager 2 merayakan peringatan 16 hari sebelumnya. Dengan menggunakan parade unik planet-planet raksasa (yang terjadi setiap 175 tahun ), mereka berhasil membalikkan gagasan kita tentang tata surya, dan membuat banyak penemuan karena tidak ada peralatan yang dapat dibuat sebelum atau sesudahnya.

Pada akun mereka adalah : penemuan petir pertama dan gunung berapi pertama di luar Bumi; penemuan cryovolcano pertama, dan satu-satunya objek tata surya (dengan pengecualian Bumi), pada permukaan laut cair yang bisa ada; penemuan 3 bulan Jupiter, 4 bulan Saturnus, 11 bulan Uranus dan 6 bulan Neptunus; penentuan pemegang rekor tata surya: dengan kekuatan medan magnet, kecepatan angin, albedo permukaan, massa di antara satelit; penemuan batas gelombang kejut dan heliopause di heliosfer surya.

Tanpa berlebihan, kita dapat mengatakan bahwa kedua perangkat ini menunjukkan kepada kita bahwa tata surya sama sekali tidak bernyawa seperti yang tampak bagi kita. Dan membuka jalan bagi galaksi perangkat baru yang mempelajari apa yang tidak bisa dipelajari sepenuhnya oleh Voyagers.

Latar belakang

Pada musim panas 1961, Michael Minovich , seorang mahasiswa pascasarjana di University of California di Los Angeles, mulai mencari solusi untuk masalah tiga tubuh . Dia menggunakan IBM 7090 University untuk tujuan ini - komputer paling kuat yang ada saat itu. Pada akhir musim panas, ia dapat menetapkan bahwa dalam kondisi tertentu untuk memenuhi planet ini, pesawat ruang angkasa menerima peningkatan kecepatan, dan di bawah yang lain kehilangan itu. Selama magang di Jet Propulsion Laboratory (selanjutnya disebut JPL) pada musim panas tahun depan, ia meyakinkan bosnya untuk memberinya data yang lebih akurat tentang posisi planet-planet, dan perhitungannya dikonfirmasi.



Penemuan ini membuat Merkurius, dan planet-planet raksasa tersedia untuk penelitian pada waktu itu teknologi yang tidak sempurna (era satelit baru saja dimulai pada saat itu, dan NASA tidak dapat menjamin pengoperasian perangkat ilmiah selama lebih dari beberapa bulan, sehingga planet-planet raksasa dianggap tidak terjangkau). Namun, JPL pada saat itu sedang mempersiapkan program Apollo secara intensif, dan pembukaannya tidak mendapat perhatian. Tetapi sudah setelah 10 tahun, perhitungan yang dibuat olehnya pada tahun 1963 akan membentuk dasar dari misi Mariner-10 (yang melakukan manuver gravitasi kedua setelah Bulan-3) dan peralatan Pioneer-10 dan 11 (untuk pertama kalinya melintasi sabuk asteroid).

Pada musim panas 1964, praktisi JPL lain, Gary Flendro , menjadi tertarik pada gagasan Minovich, yang mulai mencari aplikasi praktis untuk ide ini. Dia mulai menggambar grafik posisi masa depan planet-planet dan segera menemukan bahwa pada akhir 70-an semua planet di belakang sabuk asteroid (termasuk Pluto) seharusnya berkumpul di sektor sempit langit. Ini memberikan peluang unik untuk "melompat" dari satu planet ke planet lain dengan bantuan manuver gravitasi, untuk mempelajarinya sekaligus (sekaligus mengurangi waktu penerbangan dari 13 tahun menjadi 8 tahun, yang meningkatkan peluang keberhasilan).

Peluang seperti itu tidak dapat dilewatkan, dan Minovich, dengan dukungan Penasihat Presiden untuk Kebijakan Luar Angkasa Maxwell Hunter, mampu meyakinkan NASA untuk membuat program Big Journey , yang membayangkan peluncuran enam kendaraan di sepanjang rute Jupiter-Saturn-Pluton dan Uranus-Neptune-Pluton. Sayangnya, proyek ambisius seperti itu tidak ditakdirkan untuk menjadi kenyataan: pengurangan keseluruhan dalam anggaran NASA (yang sedang berjalan lancar pada saat bersamaan dengan penutupan program Apollo) juga menghantam proyek ini.



Akibatnya, pada 1 Juli 1972, preferensi diberikan kepada proyek Mariner-Jupiter-Saturn 77 tiga kali lebih murah, di mana hanya tiga perangkat yang tersisa. Dan pada tahun 1975, misi Voyager 3 ke Jupiter dan Uranus juga dibatalkan. Dengan demikian, referensi ke Uranus, Neptunus dan Pluto - sepenuhnya dihapus dari program, dan durasi program - dikurangi menjadi 5 tahun.

Namun, NASA melakukan trik: meskipun kedua perangkat secara resmi dimaksudkan khusus untuk eksplorasi Jupiter, Saturnus dan satelitnya Titan, para pengembang perangkat awalnya merancang mereka dengan harapan bahwa mereka dapat mencapai planet-planet yang jauh dalam urutan kerja: lintasan Voyager-1 diizinkan. sudah selama penerbangan, pilih antara penelitian Titan atau Pluto, dan Voyager-2, yang mengasuransikannya, jika saudara itu mengerjakan program penelitiannya tanpa kegagalan, bisa pergi untuk bertemu dengan Uranus dan Neptunus. Selama persiapan program, 10 ribu lintasan yang mungkin dipertimbangkan sebelum dua dari mereka menjadi lintasan yang disetujui dari aparatur.


13-15 Desember 1972 - pertemuan ilmiah pertama tentang proyek tersebut.

Pada bulan Desember 1972, terbang melewati Jupiter, Pioneer 10 mengalami kerusakan komputer, di mana foto-foto Io yang diambil dari jarak dekat hilang; selain itu, perangkat menerima sensor asteroid dan meteorit yang gelap. Penyebab cedera ini adalah sabuk radiasi Jupiter, yang ternyata 1 juta kali lebih kuat dari Bumi. Para pengembang dihadapkan pada masalah akut perlindungan radiasi perangkat, yang (seperti yang kita ketahui sekarang) mereka atasi dengan sangat baik. Sudah pada bulan Maret 1977 (enam bulan sebelum perangkat diluncurkan), diputuskan untuk mengganti nama Mariner-Jupiter-Saturn 77 (secara resmi disebut sebagai MSJ-77 ) dengan sesuatu yang lebih harmonis. Jadi, Voyagers muncul.

Desain peralatan

Sekarang kemampuan perangkat hanya dapat menyebabkan senyum, tetapi pada saat penciptaannya, itu adalah puncak rekayasa: sarana perlindungan pertama terhadap radiasi dan pelepasan elektrostatik mulai banyak digunakan di dalamnya; mereka pertama kali muncul sistem perlindungan otomatis terhadap kegagalan, dan elektronik yang dapat diprogram dalam sistem orientasi; mereka menjadi aplikasi "ruang" pertama dari kode Reed-Solomon dan teknik menggabungkan antena radio individu ke dalam array untuk komunikasi dengan pesawat ruang angkasa. Setiap perangkat berisi sekitar 65 ribu komponen, dan komputer di dalam perangkat tersebut berisi sekitar 5 juta komponen elektronik. Pembangunan dua Voyagers membutuhkan waktu 5 tahun kerja, sekitar 1,5 ribu insinyur, dan sekitar $ 200 juta.

Dalam hal komunikasi, perangkat selalu berada di garis depan: untuk mempercepat komunikasi dengan mereka, antena radio dari jaringan komunikasi luar angkasa NASA (selanjutnya disebut sebagai DSN), yang sekarang digunakan dalam semua proyek ilmiah NASA di luar orbit bumi, telah dimodernisasi. Bahkan, mereka menjadi "bapak baptis" dari sebagian besar proyek untuk meneliti benda-benda di luar asteroid baik dari segi komunikasi dan dalam pembenaran ilmiah dari proyek masa depan.



Sistem komunikasi: sejak pengembang awalnya menghitung bahwa perangkat mereka harus mencapai batas jauh dari tata surya, antena menempati tempat utama dalam perangkat: diameternya 3,66 m, dan mereka sendiri terdiri dari inti aluminium yang dilapisi dengan campuran grafit dan epoksi.



Perintah dari Bumi ditransmisikan dalam pita S-radio ke salah satu dari dua penerima yang digandakan, dan pemancar X-band juga digunakan untuk mengirimkan data ke Bumi. Satu pemancar S dan pemancar X menggunakan tabung gelombang bepergian sebagai penguat. Kekuatan amplifier adalah 9,4 dan 21,3 W, sementara hanya satu penerima atau pemancar dapat beroperasi pada suatu waktu.

Awalnya, sistem komunikasi dirancang untuk kecepatan transmisi 115,2 kbit / dt untuk Jupiter, dan 44,8 kbit / dt untuk Saturnus dengan probabilitas kesalahan bit 5 * 10 ^-3 (yang disediakan oleh kode koreksi Reed-Solomon ). Untuk komunikasi antara Uranus dan Neptunus, kecepatan komunikasi masih turun, dan transmisi gambar memerlukan kompresi, sehingga kesalahan transfer data menjadi lebih kritis, dan kode konvolusional ditambahkan di atas kode Reed-Solomon (ini memberikan probabilitas kesalahan bit 10 ^-6 dengan yang kecil). meningkatkan kompleksitas komputasi).

Sumber energi terdiri dari tiga generator termoelektrik MHW (serupa hanya digunakan pada satelit LES 8/9 ), dan memiliki diameter 40,6 cm dan panjang 51 cm. Masing-masing berbobot 37,7 kg (termasuk sekitar 4,5 kg plutonium-238), dan daya lebih dari 156 watt pada awalnya (sekitar 2,4 kW termal).

Penampilan:



Dan desain:



Sistem orientasi mencakup 16 mesin orientasi satu komponen (bekerja pada dekomposisi hidrazin) dengan daya dorong masing-masing hanya 85 gram; tiga giroskop dengan akurasi seperseribu derajat (salah satunya adalah cadangan); Sensor Canopus dan Sun (yang terletak di lubang antena):



Komputer adalah tiga komputer yang digandakan terpisah. Yang pertama dari mereka (CCS) melakukan peran tim, dan memantau status perangkat (identik dengan yang digunakan dalam program Viking ); yang lain (Sistem Data Penerbangan - FDS) melakukan tugas membentuk dan mengirimkan telemetri (dikembangkan khusus untuk perangkat); dan yang ketiga (Attitude and Articulation Control System - AACS) mengendalikan sistem orientasi dan platform dengan instrumen ilmiah.



"64 0 kilobyte sudah cukup untuk semua orang", pikir pengembang, dan membuat memori perangkat yang terdiri dari 4 ribu kata 18-bit (sekitar 69,63 KB). Osilator master prosesor beroperasi pada frekuensi 4 MHz, tetapi frekuensi clock prosesor itu sendiri hanya 250 kHz, sementara itu hanya dapat melakukan 8 ribu operasi per detik. Pada saat meluncurkan perangkat, dari 4 ribu kata yang tersedia - hanya dua yang tetap bebas, tetapi selama bagian dari Uranus dan Neptunus - situasinya bahkan lebih buruk, karena itu perlu untuk mendorong kode ke dalam volume ini untuk memperbaiki penyimpangan dalam rotasi platform Voyager-2.

Alat perekam: ini adalah alat perekam dengan penggerak sabuk, dan pita magnetik setengah inci (12,7 mm) lebar dan panjang 328 m. Lebar pita itu dibagi menjadi 8 strip, yang hanya satu yang dapat dibaca pada satu waktu. Total kapasitas memori adalah 536 juta bit (sekitar 63,9 MB) - ini cukup untuk merekam 100 foto dari kamera televisi. Kecepatan tulis adalah 115.2 dan 7.2 kbps, dan kecepatan baca adalah 57.6; 33.6; 21,6 dan 7,2 kbps.



Perangkat lunak: disimpan dalam memori yang dapat ditulis ulang, dan kesempatan ini digunakan selama misi berkali-kali untuk meningkatkan kinerja dan untuk memperbaiki kegagalan. Awalnya, semua kode untuk perangkat ditulis dalam Fortran 5, kemudian porting ke Fortran 77, dan saat ini, sebagian telah porting ke C, sedangkan bagian lainnya tetap di Fortran. Perangkat memiliki 7 rutinitas yang bertanggung jawab untuk memperbaiki banyak kemungkinan kegagalan. Setelah penerbangan Neptunus pada tahun 1990, kode itu ditulis ulang sehingga perangkat terus mengirimkan kembali data, bahkan jika perangkat tidak dapat menerima perintah dari Bumi.

Peralatan ilmiah: termasuk 11 instrumen dengan berat 105 kg, yang sebagian besar terletak di platform sepanjang 2,3 m, di sisi berlawanan dari RTG (untuk melindunginya dari radiasi). Berat total platform yang berputar adalah 103 kg, dan keakuratan posisi berada di atas sepersepuluh derajat. Mesin platform berputar dalam rasio 1/9000, sehingga pada saat rentang Neptunus, itu telah membuat 5 juta putaran dalam 12 tahun - tanpa kegagalan dan tanpa pemeliharaan.

Perangkat mengakomodasi dua kamera dengan sudut pandang sempit dan lebar (3 ° dan 0,4 °) dengan resolusi 800 garis. Pada saat yang sama, ketajaman kamera sudut sempit sudah cukup untuk membaca koran dari jarak 1 km. Magnetometer sensitivitas tinggi dan rendah ditempatkan pada boom fiberglass sepanjang 13 meter (dirancang untuk mempelajari medan magnet planet dan angin matahari); akurasi posisi mereka adalah 2 °.

Spektrometer inframerah dan ultraviolet (untuk mengukur suhu dan komposisi atmosfer), photopolarimeter (untuk mengukur tekstur dan kepadatan atmosfer), spektrometer plasma (untuk mengukur ion dan elektron di lingkungan), detektor partikel bermuatan energi rendah (untuk mengukur arah pergerakan ion dan elektron) ), penerima gelombang plasma (untuk mengukur kepadatan, dan gelombang dalam plasma sekitarnya), detektor sinar kosmik, dan sistem yang menggunakan sistem komunikasi standar perangkat untuk mempelajari medium antara perangkat dan Bumi. Serta radio, yang dibuat "Symphony of the planet . "



Detektor Partikel Dibebankan Energi Rendah: Ini mencakup motor stepper yang memungkinkan detektor berputar 360 °. Telah diuji untuk 500 ribu langkah (sehingga dapat mencapai Saturnus), sekarang telah menyelesaikan lebih dari 6 juta langkah.

Catatan emas : pada mereka adalah catatan Beethoven, Mozart, Stravinsky dan Willie Johnson yang buta (daftar umumnya ada di sini , tetapi Anda dapat mendengarkannya di sini ); 116 gambar Bumi, manusia dan hewan; rekaman suara angin, guntur, nyanyian beberapa burung dan binatang; Rekaman ucapan dalam 55 bahasa dan permohonan oleh Jimmy Carter (yang adalah presiden AS pada waktu itu) serta posisi tata surya kita relatif terhadap 14 pulsar. Di belakang ada instruksi tentang cara merekam data.


Bagian depan dengan catatan, dan bagian belakang dengan instruksi

Luncurkan ... dan masalah pertama

Peluncuran Voyagers menuntut penggunaan roket paling kuat yang ada pada saat itu di NASA: kendaraan peluncuran Titan IIIE lima kecepatan 633 ton, yang ditenagai oleh 4 komponen bahan bakar berbeda: akselerator dan blok penguat kedua adalah bahan bakar padat (tetapi dengan komposisi berbeda), yang pertama dan kedua langkah-langkahnya dipenuhi dengan aerosin dan diazot tetroksida, dan blok penguat oksigen-hidrogen Centaurus memainkan peran tahap ketiga.

Hanya sedikit orang yang tahu bahwa seluruh misi dapat berakhir dengan kegagalan besar, kembali pada bulan pertama. Pada awal Voyager 2, 4 tahap pertama bekerja dengan sempurna: roket peluncuran bekerja selama 468 detik sesuai rencana, dan Centaur, yang dihidupkan 4 detik setelah dipisahkan darinya, setelah bekerja untuk set kedua 101 untuknya, memindahkan perangkat ke orbit parkir. Setelah 43 menit, ia menyalakan lagi, dan setelah bekerja selama 339 detik, ia mengganti blok penguat bahan bakar padat Star-37E dengan Voyager-2 ke lintasan take-off. Selanjutnya, komputer on-board Voyager-2 mulai beroperasi, yang mencakup unit akselerasi, yang setelah 89 detik, dan membawa perangkat ke lintasan pertemuan dengan Jupiter.

Tetapi pemisahan Voyager-2 dan Star-37E, dengan pembukaan batang perangkat berikutnya tidak berjalan semulus yang kita inginkan: segera setelah manipulasi ini, perangkat mulai berputar, dan 16 detik setelah pemisahan AACS utama, ia menolak untuk bekerja sama sekali (karena kedua CCS ditransmisikan dia pada saat yang sama tim untuk menyiapkan mesin orientasi). Ini akhirnya menyelamatkan perangkat, karena AACS kedua tidak memiliki informasi dari giroskop, dan ia memulai orientasi dari awal. Itu mungkin untuk melakukan orientasi, tetapi butuh 3,5 jam, dan masalahnya tidak berakhir di sana: data instrumen mengatakan bahwa salah satu batang tidak sepenuhnya diungkapkan. Diputuskan untuk mendorong bilah sehingga terkunci, menggunakan rotasi peralatan dengan mesin orientasi, bersama dengan penembakan penutup spektrometer IRIS, tetapi komputer Voyager-2 membatalkan perintah ini, menganggapnya berbahaya. Pada 1 September, semua sama, adalah mungkin untuk menetapkan bahwa bilah sebenarnya ada di tempat, dan untuk melakukan setelah cek awal, sehingga tim Voyagers memiliki beberapa hari jeda antara transfer Voyager-2 ke hibernasi dan awal Voyager-1.

Pada awal Voyager 1, sebaliknya, pemisahan dan pengoperasian blok penguat sempurna, tetapi kebocoran oksidator pada tahap kedua Titan IIIE menyebabkan fakta bahwa itu ditutup lebih awal dari yang seharusnya, dan kendaraan peluncuran tidak memberikan Centaurus sebanyak 165,8 m / s. Komputer tingkat atas mendeteksi kerusakan dan memperpanjang waktu pengoperasian saat memasuki orbit parkir. Tetapi start-up kedua bahan bakar sudah cukup untuk tahap atas: pada saat mesin dimatikan, Centaurus hanya memiliki 3,4 detik bahan bakar yang tersisa. Jika Voyager-2 terbang dengan roket ini, blok akselerasi akan mati tanpa mendapatkan kecepatan yang diperlukan (ketika meninggalkan Bumi, kecepatan Voyager-2 seharusnya 15,2 km / s, sedangkan kecepatan Voyager-1 hanya 15, 1 km / s).

18 September, selama kalibrasi instrumen, Voyager-1 mengambil foto bersama Bumi dan Bulan dalam satu pemotretan ( untuk pertama kalinya di antara perangkat otomatis), jarak ke Bumi sudah 11,66 juta km:



Pada 10 Desember, kedua kendaraan memasuki sabuk asteroid , dan 9 hari kemudian (masih di dalamnya) Voyager-1 menyusul Voyager-2, dalam perjalanan menuju tujuan bersama pertama mereka (ini terjadi karena jalur penerbangan yang lebih lembut dari Voyager-1). Dengan demikian, ia telah mencapai Yupiter di hadapan sesamanya, dan mengetahui hal ini, pencipta alat-alat itu pergi ke penomoran yang aneh.

Pada 23 Februari 1978, platform putar Voyager 1 macet di satu posisi. Pada 17 Maret, kerusakan ini diatasi dengan bantuan gerakan hati-hati dari platform bolak-balik.

Pada musim panas 1978, Voyager-2 dilupakan beberapa kali untuk mengirimkan sinyal uji, dan seminggu kemudian (ketika meter berakhir), perangkat menganggap pemancar utama rusak, dan beralih ke yang cadangan. Memperhatikan hal ini, operator memberi perintah pada perangkat untuk beralih ke pemancar utama, tetapi perangkat itu benar-benar diam: korsleting terjadi selama pemindahan pemancar, dan kedua sekering pada pemancar utama gagal. : ( ), .

— -2 , ( 0,25°C , ).

38 , : - — , . 1978 , .

-1 6 1979- 2 , . 30 96 , 3 2x2 ( kamera). Sejak 21 Februari, ia beralih ke mosaik 3x3, dan pemulihan hubungan maksimum dengan Jupiter terjadi pada 5 Maret.


Gambar Jupiter dengan interval satu hari Jovian (10 jam) diambil dari 6 Januari hingga 3 Februari 1979 oleh Voyager 1.

Selain foto-foto Jupiter, Voyager 1 mengambil foto cincin dan satelitnya, di antaranya ada berbagai permukaan yang menakjubkan. Pada 27 Februari, konferensi pers harian JPL dimulai, menyajikan penemuan baru kepada pers. Mereka berakhir hanya pada 6 Maret, ketika secara resmi diumumkan bahwa Voyager 1 terbang di atas Jupiter.

"Saya pikir kami telah memiliki lebih dari satu dekade penemuan selama periode dua minggu ini," kata Edward Stone pada konferensi terakhir.

, , : , -1 4,5 , , , : 260 , ( , ). — .



-2 9 , «» , ( ) — : 3 . ( 1 ) , . ( 206 . ) , . 19 . , .



-1 , . , «» .

Saturnus ternyata adalah planet yang sangat dingin tetapi bermasalah: suhu lapisan atas atmosfernya adalah -191 ° C, dan hanya di kutub utara suhunya naik menjadi + 10 ° C; tapi angin kencang di sana - mencapai 1800 km / jam di garis katulistiwa. Gambar Voyager 1 menunjukkan bahwa orbit Enceladus melewati wilayah terpadat dari cincin E Saturnus yang langka.

Tetapi objek yang paling menakjubkan dalam sistem ternyata adalah Mimas, dari mana perangkat terbang 88,44 ribu km: satelit berdiameter 396 kilometer itu secara mengejutkan menyerupai Death Star dari Star Wars dengan kawah 100 kilometer ( episode kelima yang keluar hanya dalam enam bulan) sebelum penerbangan Voyager-1 dari Saturnus):



Tujuan terakhir Voyager 1 adalah Titan, yang dianggap sebagai satelit terbesar di tata surya (pada waktu itu). Penerbangan perangkat hanya 6490 km dari permukaannya memberikan berita yang hampir sensasional: perkiraan terbaru dari massanya membaca bahwa mahkota satelit terbesar di tata surya harus diberikan kepada Titan untuk kepentingan Ganymede . Tetapi atmosfer Titan ternyata lebih mengejutkan: sebaliknya, ternyata lebih padat daripada yang dihitung, dan, bersama dengan perkiraan komposisi dan suhu, ini berarti bahwa danau dan laut hidrokarbon cair bisa ada di permukaannya.

Setelah Saturnus, cara-cara para aparat menyimpang: pendekatan ke Titan diberikan kepada Voyager-1 dengan harga tinggi - ia meninggalkan pesawat ekliptik dan tidak bisa lagi terus mempelajari planet-planet. Untungnya, Voyager 1 memainkan perannya "luar biasa", jadi Voyager 2 tidak perlu diarahkan ke pertemuan dengan Titan, dan ia berangkat (sudah sendirian) untuk melanjutkan Tur Besar.

Penerbangan Voyager 2 melewati Saturnus pada 26 Agustus 1981, juga tidak dibiarkan tanpa penemuan: ternyata permukaan Enceladus sangat halus dan hampir tidak mengandung kawah (artinya, masih sangat muda). Permukaan es seperti itu memberi Enceladus tempat di tata surya sebagai juara albedo (1,38). Ini juga memastikan judul satelit "terdingin" Saturnus - suhu di sana tidak naik di atas -198 ° C bahkan pada siang hari.

Dari dekat , cincin Saturnus terbelah menjadi berjuta cincin kecil. Ada begitu banyak dari mereka sehingga kepala tim visualisasi, Bradford Smith, melemparkan mereka untuk menghitung selama konferensi pers harian dan mengundang wartawan untuk melakukan ini sendiri.



Secara total, sekitar 16 ribu foto dari sistem diperoleh. Setelah lewatnya Saturnus, platform dengan peralatan ilmiah macet di Voyager-2. Dengan beberapa keajaiban, ini terjadi setelah lewatnya sistem Saturnus, dan hanya beberapa hari kemudian adalah mungkin untuk menetapkan bahwa platform itu enggan untuk berputar dengan dorongan mesin yang meningkat (kemungkinan besar, pelumasan sudah berakhir), sehingga misi Voyager-2 dapat dilanjutkan.

Uranus, Neptunus dan Beyond

Untuk mempercepat komunikasi dengan Voyager 2, Uranus menghubungkan pelat 64-meter dan dua-26-meter dari jaringan DSN ke dalam satu jaringan. Ini dilakukan untuk pertama kalinya untuk mempercepat transfer data, karena kamera peralatan harus mengambil ribuan gambar sistem Uranus, dan hanya seratus dari mereka yang memiliki cukup memori, sehingga sistem komunikasi berubah menjadi hambatan.

Sebelum pertemuan Voyager 2 dengan Uranus pada 24 Januari 1986, hampir semua yang diketahui tentangnya adalah bahwa ia berputar "di sisinya", memiliki 9 cincin dan 5 satelit (bahkan periode peredarannya tidak diketahui). Selama lewatnya perangkat, jumlah satelit tiga kali lipat sekaligus, dan dua yang baru ditambahkan ke cincin, sementara mereka sendiri berbeda dari Jupiter dan Saturnus: data menunjukkan bahwa mereka lebih muda dari planet ini dan tampaknya terbentuk sebagai akibat dari perusakan satelit oleh kekuatan pasang surut .

Durasi hari Uranian adalah 17 jam dan 12 menit, dan iklimnya tidak panas sama sekali: suhu rata-rata di atmosfer adalah -214 ° Celcius dan secara mengejutkan disimpan hampir persis di seluruh permukaan, dari khatulistiwa ke kutub. Tetapi penemuan yang paling mengejutkan adalah bahwa Uranus memiliki medan magnet 60 kali lebih besar dari Bumi, yaitu sekitar sepertiga jari-jari dari pusat planet dan menyimpang dari poros rotasi sebanyak 60 ° (untuk Bumi angka ini hanya 10 °). Perilaku aneh seperti itu sebelumnya tidak direkam dalam benda apa pun di tata surya.



Yang tidak kalah aneh adalah satelit terdekat Juran - Miranda . Satelit berbentuk tidak teratur ini, hanya berdiameter 235 km, mungkin memiliki permukaan yang paling menakjubkan di antara semua objek tata surya: beberapa bagian dari satelit itu penuh dengan kawah, yang lain hampir tidak memilikinya, tetapi dihiasi dengan jaringan ngarai dan tepian yang dalam. Segala sesuatu di permukaan Miranda berbicara tentang sejarah geologi aktif dan tidak biasa dari satelit:



Untuk berkomunikasi dengan Neptunus Voyager 2 terbang melewati 25 Agustus 1989, bahkan trik ini tidak cukup, dan pelat DSN 64 meter di Goldstone (California), Madrid (Spanyol) dan Canberra (Australia) ditingkatkan menjadi 70 meter yang mengesankan, dan pelat 26 meter "tumbuh" dengan diameter 34 meter.


Modernisasi Plat Goldstone

"Di satu sisi, DSN dan Voyagers tumbuh bersama," kata CEO DSN Suzanne Dodd .

Neptunus adalah planet terakhir yang Voyager 2 temui, sehingga diputuskan untuk pergi sangat dekat dengan planet ini - hanya 5 ribu km dari permukaannya (kurang dari tiga menit penerbangan dengan kecepatan perangkat). Dan data yang ditransmisikan oleh perangkat itu sepadan: di tengah foto-foto Neptunus ada "titik gelap besar" yang dimensinya 2 kali ukuran Bumi, yang merupakan anticyclone atmosfer. Itu lebih kecil dari titik merah besar Jupiter, tetapi itu masih merupakan catatan: kecepatan angin di sekitar titik itu mencapai 2.400 km / jam!



Pada rentang Neptunus, biaya proyek mencapai $ 875 juta, tetapi $ 30 juta untuk dua tahun pertama misi antarbintang diperluas dialokasikan tanpa ragu-ragu, dan misi sudah membutuhkan lambang keempat:



Pada tanggal 10 Oktober dan 5 Desember 1989, kamera Voyager-2 dimatikan secara permanen, dan pada tanggal 14 Februari 1990, Voyager-1 mengambil gambar terakhirnya, yang disebut "Family Portrait" : mereka menggambarkan semua planet di tata surya, kecuali Mercury dan Mars (cahaya) dari yang terlalu lemah untuk dibedakan pada kamera). Pada hari yang sama, kamera dan unit kedua dimatikan.


Skema penembakan:


Di antara foto-foto ini terdapat foto Bumi kita, yang secara khusus diminta oleh Karl Sagan selama bertahun-tahun. Dengan tangannya dia disebut "titik biru pucat" :



Tanah di garis merah di sebelah kanan, di bawah tengah foto. Dimensi Bumi dalam foto ini adalah 0,12 piksel. Satu-satunya alasan mengapa ia masih bisa dibedakan adalah karena ia memantulkan cukup banyak cahaya untuk dapat terlihat dengan latar belakang kegelapan ruang.


Awalnya, para pekerja proyek takut bahwa kamera Voyager bisa rusak karena cahaya Matahari, yang terlalu dekat dengan Bumi dari jarak seperti itu (Voyager-1 pada waktu itu sedikit lebih jauh dari 6 miliar km dari Bumi) - sebenarnya garis-garis dalam foto ini, seperti kali melotot dari matahari. Pada tahun 1989, keputusan untuk mengambil foto dibuat, tetapi kalibrasi kamera tertunda (karena pelat DSN sibuk menerima informasi dari Voyager 2 yang terbang Neptunus). Setelah itu, ada masalah dengan fakta bahwa Voyagers sudah berhasil memindahkan staf yang terlibat dalam mengelola kamera ke proyek lain. Untuk memulai gagasan tentang "potret keluarga" bahkan memiliki kepala NASA saat itu - Richard Truly .

Pada 17 Februari 1998, Voyager 1 menjadi objek paling jauh yang diciptakan manusia, mengalahkan Pioneer 10 di peringkat ini. Sayangnya, Perintis-10 dan 11 tidak ditakdirkan untuk mengirimkan informasi tentang batas-batas heliosfer surya: Pioneer-11 gagal sensor matahari, yang menyebabkannya "tersesat" di ruang angkasa dan tidak dapat mempertahankan arah antena yang diarahkan ke Bumi (ini terjadi 30 September 1995 pada jarak 6,5 miliar km). Pioneer 10 bekerja hingga cadangan terakhirnya, tetapi pada akhirnya pelat DSN yang besar pun tidak dapat menerima sinyal yang melemah, dan komunikasi dengannya hilang pada 23 Januari 2003 pada jarak 11,9 miliar km.

Pada Februari 2002, Voyager-1 memasuki gelombang kejut heliosfer matahari, dan pada 16 Desember 2004 - melintasinya untuk pertama kalinya di antara perangkat buatan manusia. Pada 30 Agustus 2007, saudara lelakinya dan saudara lelakinya melewatinya, dan pada tanggal 6 September, alat perekam dimatikan di Voyager 2.

Pada 31 Maret 2006, seorang amatir radio dari Bochum (Jerman) dapat menerima data dari Voyager-1 menggunakan pelat 20 meter menggunakan teknik akumulasi sinyal. Penerimaan data dikonfirmasi di stasiun DSN di Madrid.

Pada 13 Agustus 2012, Voyager 2 memecahkan rekor selama pesawat ruang angkasa. Ini adalah catatan Pioneer 6 yang bekerja di ruang angkasa selama 12.758 hari - walaupun mungkin masih beroperasi (mereka tidak mencoba mengontaknya pada 8 Desember 2000). Mungkin beberapa penggemar memutuskan untuk menghubunginya, dan ia akan mendapatkan kembali gelar pesawat ruang angkasa yang paling lama hidup? Siapa tahu ...

22 April 2010 di Voyager 2, masalah dengan data ilmiah ditemukan. Pada 17 Mei, JPL menemukan alasan bahwa memori tersebut ternyata dalam keadaan snap thyristor. Pada 23 Mei, perangkat lunak itu ditulis ulang sedemikian rupa sehingga bit ini tidak pernah digunakan.

Pada 25 Agustus 2012, Voyager 1 melewati heliopause (konfirmasi ini diterima pada 9 April 2013), dan berakhir di media antarbintang. Voyager 2 akan segera mengikuti rekannya ke "perbatasan terakhir" ini .



Indikasi kepadatan sinar kosmik Voyager 1 (di atas) dan Voyager 2 (di bawah).

Seperti yang dapat dilihat dari grafik, kedua Voyagers telah memasuki heliolayer yang memisahkan tata surya dari medium antarbintang, dan Voyager-1 telah berhasil keluar darinya. Puncak pada awal grafik menunjukkan peningkatan radiasi di Jupiter (terkait dengan satelit aktif Io ), dan Saturnus. Diasumsikan (sesuai dengan misi 5 tahun pertama) bahwa setengah dari dosis radiasi Voyager akan diterima dengan menerbangkan Jupiter.

Status saat ini

Program penerbangan awal dirancang selama lima tahun - mereka telah melampaui 8 kali (namun, ini jauh dari catatan Peluang saat ini sebanyak 53 kali, yang masih terus bekerja). Kecepatan voyager masing-masing adalah 17,07 km / s dan 15,64 km / s. Massa mereka (setelah menggunakan bagian dari bahan bakar) adalah 733 dan 735 kg. Sekitar 73% dari plutonium-238 tetap di RTG, tetapi daya output dari perangkat catu daya turun menjadi 55% (dengan mempertimbangkan degradasi generator termoelektrik ) dan berjumlah 249 W dari 450 awal.

Dari 11 perangkat asli, hanya 5 tetap pada: MAG (magnetometer), LECP (pendeteksi partikel bermuatan energi rendah), CRS (detektor sinar kosmik), PLS (detektor plasma), PWS (penerima gelombang plasma). Di Voyager 1, secara berkala sertakan UVS lain (spektrometer ultraviolet).


Anggota Misi Voyager pada 22 Agustus 2014

Masa depan perangkat

Saat ini, tim Voyagers sedang berjuang untuk bertahan hidup dari perangkat, berusaha untuk menemukan maksimum dari energi yang tersedia untuk pengoperasian perangkat ilmiah dan pemanas mereka. Proses ini dijelaskan oleh Susanna Dodd:

“Pengembang mengatakan: 'Sistem ini mengkonsumsi 3,2 watt.' Namun pada kenyataannya, ini mengkonsumsi 3 watt, tetapi mereka harus konservatif selama proses pengembangan ketika mereka membangun perangkat. Sekarang kita berada pada titik itu dalam misi ketika kita mencoba untuk menyingkirkan kelebihan cadangan dan mendapatkan angka nyata. "

Dalam waktu dekat, giroskop harus dimatikan pada perangkat, dan mulai tahun 2020, orang harus mulai mematikan beberapa instrumen ilmiah. Anggota tim belum tahu bagaimana mereka akan berperilaku dalam kondisi dinginnya ruang (karena tidak ada kendaraan cadangan, atau bahkan alat individu mereka yang dapat diperiksa di ruang tekanan). Mungkin perangkat akan tetap beroperasi dalam proses mematikan pemanas mereka, dan kemudian saat melepas perangkat terakhir dapat ditunda dari 2025 ke 2030.

Diperkirakan bahwa Voyager 2 harus melampaui heliosphere dalam satu dekade. Tanggal pastinya tidak bisa disebut karena heliosfer tidak bulat sempurna, tetapi memanjang di bawah pengaruh kekuatan eksternal media antarbintang . Jadi Voyager-2 seharusnya memiliki waktu yang cukup untuk keluar dari gelombang kejut untuk mulai mempelajari materi antarbintang (pada titik yang berbeda dari sesamanya) dan bahkan membuat penemuan terakhir dengannya - bentuk heliosfer surya.

Voyager 1 harus menjauh dari Bumi pada satu siang hari pada 2027, dan Voyager 2 pada 2035. Setelah 2030, perangkat akan beralih ke mode suar (tanpa daya untuk mendukung operasi perangkat mereka) dan akan bekerja dengan cara ini hingga 2036, setelah itu mereka akan mati selamanya. Dengan demikian, perangkat harus "pensiun" pada usia 48-53 tahun, dan mereka harus "bertahan" hingga usia 59 tahun.

Voyager-1 dikirim ke suatu titik dengan koordinat 35.55 ° garis lintang ekliptika, dan 260.78 ° garis bujur ekliptika, dan setelah 40 ribu tahun itu akan mendekati 1.6 St. tahun dengan bintang AC +79 3888 dari konstelasi Giraffe (bintang ini, pada gilirannya, mendekati Matahari, dan pada saat penerbangan Voyager 1 itu akan berada pada jarak 3,45 tahun cahaya dari kita). Pada saat yang sama, Voyager 2 (bergerak ke arah garis lintang ekliptik -47.46 °, dan garis bujur ekliptik 310.89 °), akan mendekati bintang Ross 248 pada jarak 1,7 St. tahun, dan setelah 296 ribu tahun dari sekarang, itu akan terbang ke 4.3 St. tahun dari Sirius .

Manajer proyek

1972 di Caltech, dan 2017 dalam sebuah wawancara di Universitas KAUST

Edward Stone adalah manajer proyek permanen yang memulai karirnya sebagai astrofisikawan dengan eksperimen pada studi sinar kosmik pada tahun 1961. Dari 1967 ia menjadi profesor penuh Caltech, pada tahun 1976 - profesor fisika, dan dari 1983 hingga 1988 - adalah ketua departemen fisika, matematika, dan astronomi lembaga ini. Dari akhir 80-an hingga 2007, ia adalah Ketua Dewan Pengawas di Keck Observatory . Pada 1991-2001, ia menjabat sebagai kepala JPL, pada 1996, asteroid No. 5841 dinamai menurut namanya. Sekarang dia terus menjadi direktur eksekutif teleskop tiga puluh meter , dan guru Caltech (yang telah dia miliki sejak 1964).

Kata penutup

“Kami selalu berada dalam satu penolakan atas kehilangan misi,” kata Suzanne Dodd

Perangkat ini, yang dimulai selama rilis episode ke-4 Star Wars dan Close Encounters dari Third Degree , selamat dari puluhan malfungsi dan 40 tahun dalam ruang hampa udara pada suhu tepat di atas nol mutlak. Banyak kali misi mereka dipertanyakan - bahkan sebelum peluncuran langsung mereka. Dan tidak peduli apa, mereka tetap dalam pelayanan. Mungkin tidak ada yang lebih baik dapat ditemukan dalam lagu kebangsaan misi selain lagu favorit Mark Watney dari novel Mars ) - “Stayin 'live” oleh Bee Gees:

Referensi:

Status misi saat ini (jarak dan kecepatan relatif terhadap Bumi, pembacaan sensor)
Keadaan saat ini dari DSN (yang sedang berkomunikasi dengan).
Data sinar kosmik

Foto perangkat dan gambar yang diambil oleh mereka
Artikel terperinci tentang perangkat di galcpase.spb.ru

Deskripsi desain peralatan
Deskripsi sistem komputasi
( )