Viajantes - Vôo ao longo da vida

Início da Voyager 2 20 de agosto de 1977

Hoje marca o 40º aniversário do lançamento da Voyager 1, e seu irmão gêmeo Voyager 2 comemorou o aniversário 16 dias antes. Usando um desfile único de planetas gigantes (o que acontece uma vez a cada 175 anos ), eles conseguiram mudar nossa ideia do sistema solar e fazer tantas descobertas quanto nenhum aparelho poderia ter feito antes ou depois deles.

Por conta deles, estão : a descoberta do primeiro raio e o primeiro vulcão fora da Terra; a descoberta do primeiro cryovolcano , e o único objeto do sistema solar (com exceção da Terra), em cuja superfície os mares líquidos podem existir; descoberta de 3 luas de Júpiter, 4 luas de Saturno, 11 luas de Urano e 6 luas de Netuno; determinação dos detentores de registros do sistema solar: por força do campo magnético, velocidade do vento, albedo de superfície, massa entre satélites; descoberta dos limites da onda de choque e heliopausa na heliosfera solar.

Sem exagero, podemos dizer que esses dois aparelhos nos mostraram que o sistema solar não é tão inanimado quanto nos parecia. E abriu o caminho para uma galáxia de novos dispositivos que foram estudar o que os Voyagers não conseguiram aprender completamente.

Antecedentes

No verão de 1961, Michael Minovich , um estudante de graduação da Universidade da Califórnia em Los Angeles, começou a procurar uma solução para o problema dos três corpos . Ele usou para esse fim a IBM 7090 University - o computador mais poderoso que existia na época. No final do verão, ele conseguiu estabelecer que, sob certas condições de conhecer o planeta, a espaçonave recebe um aumento na velocidade e, em outras, a perde. Durante um estágio no Laboratório de Propulsão a Jato (a seguir JPL) no verão do próximo ano, ele convenceu seu chefe a fornecer dados mais precisos sobre as posições dos planetas, e seus cálculos foram confirmados.



Essa descoberta tornou Mercúrio e os planetas gigantes disponíveis para pesquisa na época tecnologia imperfeita (a era dos satélites estava apenas começando naquele momento, e a NASA não podia garantir a operação de dispositivos científicos por mais de vários meses, então planetas gigantes eram considerados fora de alcance). No entanto, o JPL naquele momento estava se preparando intensamente para o programa Apollo, e sua abertura não recebeu a devida atenção. Mas depois de 10 anos, os cálculos feitos por ele em 1963 formarão a base das missões Mariner-10 (que realizaram a segunda manobra gravitacional após a Lua-3) e os aparelhos Pioneer-10 e 11 (pela primeira vez cruzaram o cinturão de asteróides).

No verão de 1964, outro praticante do JPL, Gary Flendro , interessou-se pela idéia de Minovich, que começou a procurar uma aplicação prática para essa idéia. Ele começou a desenhar gráficos da posição futura dos planetas e logo descobriu que no final dos anos 70 todos os planetas atrás do cinturão de asteróides (incluindo Plutão na época) deveriam se reunir em um setor estreito do céu. Isso proporcionou uma oportunidade única de “pular” de um planeta para outro com a ajuda de manobras gravitacionais, para estudá-las todas de uma vez (ao mesmo tempo reduzindo o tempo de vôo de 13 anos para 8, o que aumentou as chances de sucesso).

Essa chance não poderia ser desperdiçada, e Minovich, com o apoio do Conselheiro Presidencial em Política Espacial Maxwell Hunter, conseguiu convencer a NASA a estabelecer o programa Big Journey , que previa o lançamento de seis veículos nas rotas Júpiter-Saturn-Pluton e Urano-Netuno-Pluton. Infelizmente, um projeto tão ambicioso não estava destinado a se tornar realidade: a redução geral no orçamento da NASA (que estava em pleno andamento na época, juntamente com o encerramento do programa Apollo) também atingiu esse projeto.



Como resultado, em 1º de julho de 1972, foi dada preferência ao projeto três vezes mais barato Mariner-Jupiter-Saturn 77, no qual restavam apenas três dispositivos. E em 1975, a missão da Voyager 3 para Júpiter e Urano também foi cancelada. Assim, as referências a Urano, Netuno e Plutão - foram completamente removidas do programa, e a duração do programa - foi reduzida para 5 anos.

No entanto, a NASA fez o truque: embora ambos os dispositivos fossem oficialmente destinados exclusivamente à exploração de Júpiter, Saturno e seu satélite Titan, os desenvolvedores dos dispositivos os projetaram inicialmente com a expectativa de que eles poderiam alcançar os planetas distantes em ordem de funcionamento: a trajetória Voyager-1 permitia já durante o voo, escolha entre a pesquisa de Titã ou Plutão, e a Voyager-2, que segurou, se o irmão elaborasse seu programa de pesquisa sem falhas, poderia ir ao encontro de Urano e Netuno. Durante a elaboração do programa, foram consideradas 10 mil trajetórias possíveis antes que duas delas se tornassem aprovadas trajetórias dos aparelhos.


13-15 de dezembro de 1972 - a primeira reunião científica do projeto.

Em dezembro de 1972, passando por Júpiter, o Pioneer 10 sofreu um mau funcionamento do computador, durante o qual as fotos de Io tiradas à queima-roupa foram perdidas; Além disso, o dispositivo recebeu um escurecimento dos sensores de asteróides e meteoritos. A causa dessas lesões foram os cinturões de radiação de Júpiter, que se revelaram 1 milhão de vezes mais poderosos que os da Terra. Os desenvolvedores foram confrontados com o grave problema de proteção contra radiação de dispositivos, com o qual (como sabemos agora) eles lidaram notavelmente bem. Já em março de 1977 (seis meses antes do lançamento dos dispositivos), decidiu-se substituir o nome Mariner-Jupiter-Saturn 77 (oficialmente nomeado como MSJ-77 ) por algo mais harmonioso. Assim, os Voyagers apareceram.

Design do aparelho

Agora, as capacidades dos dispositivos só podem causar um sorriso, mas no momento de sua criação elas eram o auge da engenharia: os primeiros meios de proteção contra radiação e descargas eletrostáticas começaram a ser amplamente utilizados neles; eles apareceram pela primeira vez um sistema de proteção automática contra falhas e eletrônicos programáveis ​​no sistema de orientação; eles se tornaram a primeira aplicação “espacial” dos códigos Reed-Solomon e a técnica de combinar antenas de rádio individuais em arranjos para comunicação com a espaçonave. Cada dispositivo contém cerca de 65 mil peças e os computadores dentro dos dispositivos contêm cerca de 5 milhões de componentes eletrônicos. A construção de duas Voyagers levou cinco anos de trabalho, cerca de 1,5 mil engenheiros e cerca de US $ 200 milhões.

Em termos de comunicação, os dispositivos sempre estiveram na vanguarda: para acelerar a comunicação com eles, as antenas de rádio da rede de comunicações espaciais da NASA (doravante denominada DSN), que agora são usadas em todos os projetos científicos da NASA fora da órbita terrestre, foram modernizadas. De fato, eles se tornaram os "padrinhos" da maioria dos projetos de pesquisa de objetos fora do cinturão de asteróides, tanto em termos de comunicação quanto na justificativa científica de projetos futuros.



Sistema de comunicação: uma vez que os desenvolvedores calcularam inicialmente que seus dispositivos deveriam atingir as bordas mais distantes do sistema solar, as antenas ocupam um lugar-chave nos dispositivos: seu diâmetro é de 3,66 m e elas próprias consistem em um núcleo de alumínio revestido com uma mistura de grafite e epóxi.



Os comandos da Terra são transmitidos na banda de rádio S para um dos dois receptores duplicados, e os transmissores de banda X também são usados ​​para transmitir dados para a Terra. Um transmissor S e os dois transmissores X usam tubos de ondas itinerantes como um amplificador. A potência dos amplificadores é de 9,4 e 21,3 W, enquanto apenas um dos receptores ou transmissores pode operar por vez.

Inicialmente, o sistema de comunicação foi projetado para a velocidade de transmissão de 115,2 kbit / s para Júpiter e 44,8 kbit / s para Saturno, com uma probabilidade de erros de bits de 5 * 10 ^-3 (que foi fornecida pelos códigos de correção Reed-Solomon ). Para a comunicação entre Urano e Netuno, a velocidade da comunicação diminuiu e a transmissão de imagens exigiu compressão, para que os erros de transferência de dados se tornassem ainda mais críticos, e códigos convolucionais foram adicionados sobre os códigos de Reed-Solomon (isso forneceu uma probabilidade de erro de 10 a ⁶ com um pequeno complexidade computacional crescente).

A fonte de energia consistia em três geradores termoelétricos MHW (similares foram usados ​​apenas nos satélites LES 8/9 ), com 40,6 cm de diâmetro e 51 cm de comprimento, cada um pesando 37,7 kg (incluindo cerca de 4,5 kg plutônio-238), e a potência era superior a 156 watts no início (a cerca de 2,4 kW de temperatura).

Aparência:



E design:



O sistema de orientação inclui 16 motores de orientação de um componente (trabalhando na decomposição da hidrazina) com um impulso de apenas 85 gramas cada; três giroscópios com precisão de um décimo milésimo de grau (um dos quais era sobressalente); Sensores Canopus e Sun (localizados no orifício da antena):



Um computador é três computadores duplicados separados. O primeiro deles (CCS) desempenha uma função de equipe e monitora o status dos dispositivos (é idêntico ao usado no programa Viking ); o outro (Flight Data System - FDS) executa as tarefas de formação e transmissão de telemetria (desenvolvido especificamente para dispositivos); e o terceiro (Sistema de Controle de Atitude e Articulação - AACS) controla o sistema de orientação e a plataforma com instrumentos científicos.



“64 0 kilobytes são suficientes para todos”, pensaram os desenvolvedores, e criaram a memória dos dispositivos que consistem em 4 mil palavras de 18 bits (aproximadamente 69,63 KB). O oscilador principal do processador opera a uma frequência de 4 MHz, mas a frequência de clock do próprio processador é de apenas 250 kHz, enquanto ele pode realizar apenas 8 mil operações por segundo. No momento do lançamento dos dispositivos, das 4.000 palavras disponíveis - apenas duas permaneceram livres, mas durante a passagem de Urano e Netuno - a situação era ainda pior, pois era necessário inserir mais código nesse volume para corrigir irregularidades na rotação da plataforma Voyager-2.

Dispositivo de gravação: é um gravador com acionamento por correia e uma fita magnética com meia polegada (12,7 mm) de largura e 328 m de comprimento.A largura da fita é dividida em 8 tiras, das quais apenas uma pode ser lida por vez. A capacidade total de memória é de 536 milhões de bits (cerca de 63,9 MB) - isso é suficiente para gravar 100 fotos de câmeras de televisão. A velocidade de gravação é 115,2 e 7,2 kbps e a velocidade de leitura é 57,6; 33,6; 21,6 e 7,2 kbps.



Software: armazenado em memória regravável, e essa oportunidade foi usada durante a missão inúmeras vezes, tanto para melhorar o desempenho quanto para corrigir falhas. Inicialmente, todo o código dos dispositivos foi escrito no Fortran 5, depois foi portado para o Fortran 77 e, no momento, parte dele foi portado para C, enquanto a outra parte permanece no Fortran. Os dispositivos possuem 7 rotinas responsáveis ​​por corrigir muitas possíveis falhas. Após o vôo de Netuno em 1990, o código foi reescrito para que os dispositivos continuassem transmitindo dados, mesmo que não pudessem receber comandos da Terra.

Equipamento científico: incluiu 11 instrumentos de 105 kg, a maioria dos quais em uma plataforma de 2,3 m de comprimento, no lado oposto ao RTG (para protegê-lo da radiação). O peso total da plataforma rotativa é de 103 kg e a precisão de seu posicionamento é superior a um décimo de grau. O mecanismo da plataforma gira em uma proporção de 1/9000, de modo que, no período de Netuno, ele já tinha 5 milhões de rotações em 12 anos - sem falhas e sem manutenção.

Os dispositivos acomodam duas câmeras com um ângulo de visão estreito e amplo (3 ° e 0,4 °) com uma resolução de 800 linhas. Ao mesmo tempo, a nitidez da câmera de ângulo estreito é suficiente para ler o jornal a uma distância de 1 km. Os magnetômetros de alta e baixa sensibilidade são colocados em uma barra de fibra de vidro de 13 metros de comprimento (projetada para estudar os campos magnéticos dos planetas e do vento solar); sua precisão de posicionamento é 2 °.

Espectrômetros de infravermelho e ultravioleta (para medir temperatura e composição atmosférica), fotopolarímetro (para medir textura e densidade de atmosferas), espectrômetro de plasma (para medir íons e elétrons no ambiente), detector de partículas carregadas de baixa energia (para medir a direção do movimento de íons e elétrons ), um receptor de ondas de plasma (para medir a densidade e as ondas no plasma circundante), um detector de raios cósmicos e um sistema que utiliza um sistema de comunicação padrão de dispositivos para estudar o meio entre os dispositivos e a Terra. Assim como o rádio, que foi feito "Sinfonia dos planetas" .



Detector de partículas carregadas de baixa energia: inclui um motor de passo que permite que o detector gire 360 ​​°. Foi testado para 500 mil etapas (para que possa alcançar Saturno), agora já completou mais de 6 milhões de etapas.

Registros de ouro : neles estão registros de Beethoven, Mozart, Stravinsky e Willie Johnson cego (a lista geral está aqui , mas você pode ouvi-los aqui ); 116 imagens da Terra, pessoas e animais; gravações dos sons do vento, trovão, canto de alguns pássaros e animais; Registros de cumprimentos em 55 idiomas e um apelo de Jimmy Carter (que era o presidente dos EUA na época); bem como a posição do nosso sistema solar em relação a 14 pulsares. Na parte de trás, há uma instrução sobre como gravar dados.


A frente com notas e a traseira com instruções

Lançamento ... e os primeiros problemas

O lançamento do Voyagers exigiu o uso do foguete mais poderoso que existia na época na NASA: o veículo de lançamento Titan IIIE de cinco velocidades e 633 toneladas, alimentado por quatro componentes de combustível diferentes: o acelerador e o segundo bloco de reforço eram combustível sólido (mas com composição diferente), o primeiro e o segundo os degraus foram preenchidos com aerossina e tetróxido de diazot, e o bloco auxiliar de oxigênio e hidrogênio Centaurus desempenhou o papel do terceiro estágio.

Poucas pessoas sabem que toda a missão pode terminar em um enorme fiasco, já no primeiro mês. No início do Voyager 2, os 4 primeiros estágios funcionaram perfeitamente: o foguete de lançamento funcionou por 468 segundos, de acordo com o plano, e o Centaur, que ligou 4 segundos depois de ser separado dele, depois de trabalhar pelo conjunto de 101 segundos, transferiu o dispositivo para a órbita de estacionamento. Após 43 minutos, ele ligou novamente e, depois de trabalhar por 339 segundos, trocou o booster Star-37E com Voyager-2 para a trajetória de decolagem. Em seguida, o computador de bordo Voyager-2 entrou em operação, que incluiu a unidade de aceleração, que após 89 segundos, e levou o dispositivo à trajetória da reunião com Júpiter.

Mas a separação do Voyager-2 e do Star-37E, com a subsequente abertura das hastes do dispositivo, não correu tão bem quanto gostaríamos: imediatamente após essas manipulações, o dispositivo começou a girar e, 16 segundos após a separação do AACS principal, ele se recusou a trabalhar (pois os dois CCS transmitiam ele ao mesmo tempo uma equipe para preparar mecanismos de orientação). Isso salvou o dispositivo, pois o segundo AACS não tinha informações dos giroscópios e ele começou a orientação do zero. Foi possível realizar a orientação, mas demorou 3,5 horas e os problemas não terminaram aí: os dados do instrumento informavam que uma das hastes não foi totalmente divulgada. Decidiu-se pressionar a barra para travar, usando a rotação do aparelho com motores de orientação, juntamente com o disparo da tampa do espectrômetro IRIS, mas o computador Voyager-2 cancelou esse comando, considerando-o perigoso. No entanto, até 1º de setembro, foi possível estabelecer que a barra está realmente no lugar e realizar após as verificações de início, para que a equipe da Voyagers tivesse vários dias de descanso entre a transferência da Voyager-2 para a hibernação e o início da Voyager-1.

No início da Voyager 1, pelo contrário, a separação e operação dos blocos de reforço eram impecáveis, mas o vazamento do oxidante no segundo estágio do Titan IIIE levou ao fato de que ele foi desligado mais cedo do que deveria, e o veículo de lançamento não deu ao Centaurus tanto quanto 165,8 m / s. O computador do estágio superior detectou um mau funcionamento e estendeu o tempo de operação ao entrar na órbita do estacionamento. Mas a segunda partida de combustível foi suficiente para o estágio superior: no momento em que os motores foram desligados, o Centaurus tinha apenas 3,4 segundos de combustível restante. Se a Voyager-2 voasse neste foguete, o bloco de aceleração seria desligado sem obter a velocidade necessária (ao sair da Terra, a velocidade da Voyager-2 deveria ter sido de 15,2 km / s, enquanto a velocidade da Voyager-1 era de apenas 15, 1 km / s).

18 de setembro, durante a calibração dos instrumentos, a Voyager-1 tirou uma foto conjunta da Terra e da Lua em uma única foto ( pela primeira vez entre dispositivos automáticos), a distância da Terra já era de 11,66 milhões de km:



Em 10 de dezembro, os dois veículos entraram no cinturão de asteróides e 9 dias depois (ainda dentro dele) o Voyager-1 ultrapassou o Voyager-2, a caminho de seu primeiro objetivo comum (isso aconteceu devido a uma trajetória de vôo mais suave do Voyager-1). Assim, ele já havia chegado a Júpiter antes de seu companheiro e, sabendo disso, os criadores dos dispositivos foram para sua estranha numeração.

Em 23 de fevereiro de 1978, a plataforma rotativa Voyager 1 atolou em uma posição. Em 17 de março, esse mau funcionamento foi superado com a ajuda de movimentos cuidadosos da plataforma para frente e para trás.

No verão de 1978, a Voyager-2 foi esquecida várias vezes para transmitir um sinal de teste e, uma semana depois (quando o medidor chegou ao fim), o dispositivo considerou o transmissor primário como estando fora de ordem e mudou para um sobressalente. Percebendo isso, os operadores deram ao dispositivo um comando para mudar para o transmissor principal, mas o dispositivo ficou completamente silencioso: ocorreu um curto-circuito durante a comutação dos transmissores, e ambos os fusíveis no transmissor principal falharam. O segundo transmissor teve um pouco de sorte: o capacitor correspondente (responsável pelo ajuste da frequência) falhou, mas permaneceu operacional.

A partir deste momento até agora - para se comunicar com a Voyager-2, é necessário calcular a frequência exata da transmissão do sinal, levando em consideração a velocidade da espaçonave, o movimento da Terra ao redor do Sol e até a temperatura do dispositivo receptor dentro da espaçonave (já que sua mudança não contabilizada é de apenas 0,25 ° C leva ao fato de que a conexão com o dispositivo desaparece).

Aproximação com Júpiter

O atraso do sinal durante a comunicação dos dispositivos durante a passagem de Júpiter já deveria ter sido de 38 minutos, então tudo tinha que ser preparado com antecedência: se os cientistas fossem enganados por algumas frações de grau na posição das câmeras, o dispositivo retiraria espaço sem limites em vez de Júpiter e seus satélites. Portanto, a atualização do software para aumentar a nitidez da imagem foi baixada para os dispositivos no final de agosto de 1978, e o programa de vôo dos dispositivos foi elaborado com alguns dias de antecedência.

A Voyager 1 começou a tirar as primeiras fotos de Júpiter em 6 de janeiro de 1979, com um intervalo de 2 horas, e sua resolução imediatamente excedeu a resolução de todas as fotos disponíveis de Júpiter naquele momento. Desde 30 de janeiro, o dispositivo passou a fotografar com um intervalo de 96 segundos e, em 3 de fevereiro, começou a capturar imagens em mosaico 2x2 (já que o tamanho de Júpiter se tornou maior que a resoluçãocâmeras). Desde 21 de fevereiro, ele mudou para o mosaico 3x3, e a aproximação máxima com Júpiter ocorreu em 5 de março.


Imagens de Júpiter com intervalo de um dia joviano (10 horas), tiradas de 6 de janeiro a 3 de fevereiro de 1979 pela Voyager 1.

Além das fotos de Júpiter, a Voyager 1 tirou fotos de seus anéis e satélites, entre os quais havia uma incrível variedade de superfícies. Em 27 de fevereiro, começaram as coletivas de imprensa diárias do JPL, apresentando novas descobertas à imprensa. Eles terminaram apenas em 6 de março, quando foi anunciado oficialmente que a Voyager 1 sobrevoou Júpiter.

"Acho que tivemos mais de uma década de descobertas nesse período de duas semanas", disse Edward Stone na última conferência.

No entanto, logo ficou claro que isso não era tudo: já voando para longe do sistema, a Voyager-1 tirou um instantâneo de Io de 4,5 milhões de quilômetros, o que revelou o que havia sido descartado pelos filtros de pós-processamento como ruído inútil: Linda Morabito conseguiu detectar em imagens de nuvens de cinzas subindo a uma altitude de 260 km, o que indicava claramente a atividade vulcânica (neste caso, outra erupção é visível no terminador, logo abaixo do meio da foto). Assim, o culpado de uma atividade tão grande dos cinturões de radiação de Júpiter foi identificado - acabou sendo Io.



O Voyager 2 ficou o mais próximo possível de Júpiter em 9 de julho, e embora o mais recente tenha sido com seu colega, e os operadores o conduziram duas vezes mais longe de Júpiter (tentando protegê-lo) - o segundo dispositivo não ficou sem descobertas: ele descobriu 3 novos satélites e um novo Anel de Júpiter. A partir das fotografias de Io (com as quais ele ficou próximo a apenas 1 milhão de km), foi possível estabelecer que a superfície do satélite havia mudado, de modo que os vulcões de Io continuavam ativos entre os voos da Voyagers. Imagens da Europa (tiradas de 206 mil km) mostravam uma superfície surpreendentemente lisa do gelo, quebrada apenas em alguns lugares por rachaduras. No total, os aparelhos receberam quase 19 mil imagens de Júpiter, seus anéis e satélites.



Fotos da Europa tiradas por cientistas interessados ​​na Voyager-1 e as câmeras do segundo aparato foram enviadas para examinar sua superfície com mais detalhes. Mas os dados da época não eram suficientes para confirmar a presença de um oceano subterrâneo na Europa, incluindo a sonda Galileu posteriormente para confirmar essa teoria .

Aproximação com Saturno

Saturno acabou sendo um planeta muito frio, mas problemático: a temperatura das camadas superiores de sua atmosfera era de -191 ° C, e somente no Polo Norte a temperatura subia para + 10 ° C; mas os ventos furiosos lá - atingiram 1800 km / h no equador. As imagens da Voyager 1 mostraram que a órbita de Encélado passa pelas regiões mais densas do anel E rarefeito de Saturno.

Mas o objeto mais surpreendente do sistema era Mimas, do qual o dispositivo voava 88,44 mil km: o satélite de 396 quilômetros de diâmetro lembrava surpreendentemente a Estrela da Morte de Star Wars com sua cratera de 100 quilômetros (o quinto episódio saiu em apenas seis meses) antes do voo da Voyager-1 de Saturno):



O último objetivo da Voyager 1 foi o Titan, considerado o maior satélite do sistema solar (na época). O vôo do dispositivo a apenas 6490 km de sua superfície deu notícias quase sensacionais: estimativas atualizadas de sua massa liam que a coroa do maior satélite do sistema solar teria que ser entregue a Titã em favor de Ganimedes . Mas a atmosfera do Titã acabou sendo ainda mais surpresa: pelo contrário, era mais densa que o calculado e, juntamente com estimativas de sua composição e temperatura, significava que lagos e mares de hidrocarbonetos líquidos poderiam existir em sua superfície.

Depois de Saturno, os modos dos aparelhos divergiram: a aproximação a Titã foi dada à Voyager-1 a um preço muito alto - ele deixou o plano eclíptico e não pôde mais continuar estudando os planetas. Felizmente, a Voyager 1 desempenhou seu papel de “excelente”, portanto, a Voyager 2 não precisou ser redirecionada para uma reunião com Titan, e ele partiu (já sozinho) para continuar o Big Tour.

O voo da Voyager 2 depois de Saturno em 26 de agosto de 1981 também não foi deixado sem descobertas: descobriu-se que a superfície de Encélado é muito lisa e quase não contém crateras (ou seja, é muito jovem). Essa superfície de gelo deu a Enceladus um lugar no sistema solar como campeão de albedo (era 1,38). Isso também garantiu o título de satélite “mais frio” de Saturno - a temperatura não subiu acima de -198 ° C, mesmo ao meio-dia.

Em close-ups , os anéis de Saturno se dividem em miríades de pequenos anéis. Havia tantos deles que o chefe da equipe de visualização, Bradford Smith, os convocou durante a entrevista coletiva diária e convidou os repórteres a fazer isso sozinhos.



No total, foram obtidas cerca de 16 mil instantâneos do sistema. Após a passagem de Saturno, a plataforma com equipamentos científicos já estava congestionada na Voyager-2. Por algum milagre, isso aconteceu já após a passagem do sistema Saturno, e apenas alguns dias depois foi possível estabelecer que a plataforma estava relutante em girar com o aumento do impulso do motor (provavelmente, a lubrificação acabou), para que a missão Voyager-2 pudesse ser continuada.

Urano, Netuno e Além

Para acelerar a comunicação com a Voyager 2, Uranus conectou uma placa de 64 metros e duas placas de 26 metros da rede DSN em uma única rede. Isso foi feito pela primeira vez para acelerar a transferência de dados, já que as câmeras do aparelho precisavam tirar milhares de fotos do sistema Urano, e apenas cem delas tinham memória suficiente, então o sistema de comunicação acabou sendo um gargalo.

Antes do encontro da Voyager 2 com Urano, em 24 de janeiro de 1986, quase tudo o que se sabia sobre ele era que ele gira "de lado", tem 9 anéis e 5 satélites (até o período de sua circulação era desconhecido). Durante a passagem do dispositivo, o número de satélites triplicou ao mesmo tempo, e dois novos foram adicionados aos anéis, enquanto eles próprios eram diferentes dos de Júpiter e Saturno: os dados indicaram que eram mais jovens que o planeta e aparentemente se formaram como resultado da destruição de satélites pelas forças das marés .

A duração do dia urano era de 17 horas e 12 minutos, e o clima não era quente: a temperatura média na atmosfera era de -214 ° Celsius e surpreendentemente mantida quase exatamente em toda a superfície, do equador aos pólos. Mas a descoberta mais surpreendente foi que Urano tem um campo magnético 60 vezes maior que o da Terra, que é cerca de um terço do raio do centro do planeta e se desvia do eixo de rotação em até 60 ° (para a Terra, esse número é de apenas 10 °). Esse comportamento estranho não foi registrado anteriormente em nenhum corpo do sistema solar.



Não menos estranho foi o satélite mais próximo de Juran - Miranda . Este satélite de formato irregular, com apenas 235 km de diâmetro, talvez tivesse a superfície mais incrível dentre todos os objetos do sistema solar: algumas partes do satélite estavam densamente pontilhadas de crateras, outras quase não as possuíam, mas estavam pontilhadas de redes de cânions e bordas profundas. Tudo na superfície de Miranda falou sobre a história geológica ativa e incomum do satélite:



Para se comunicar com o Neptune Voyager 2 voando após 25 de agosto de 1989, mesmo esses truques não foram suficientes, e as placas DSN de 64 metros em Goldstone (Califórnia), Madri (Espanha) e Canberra (Austrália) foram atualizadas para impressionantes 70 metros, e placas de 26 metros "cresceram" para um diâmetro de 34 metros.


Modernização de Placas Goldstone

"De certa forma, a DSN e a Voyagers cresceram juntas", diz a CEO da DSN, Suzanne Dodd .

Netuno foi o último planeta que o Voyager 2 conheceu, por isso foi decidido chegar incrivelmente perto do planeta - a apenas 5 mil km de sua superfície (eram menos de três minutos de vôo na velocidade do dispositivo). E os dados transmitidos pelo dispositivo valeram a pena: no centro das fotografias de Netuno havia uma “grande mancha escura” cujas dimensões eram duas vezes o tamanho da Terra, que era um anticiclone atmosférico. Era menor do que a grande mancha vermelha de Júpiter, mas ainda era um recorde: a velocidade do vento em torno da mancha atingiu 2400 km / h!



No período de Netuno, o custo do projeto atingiu US $ 875 milhões, mas US $ 30 milhões nos dois primeiros anos da missão interestelar expandida foram alocados sem hesitação, e a missão já precisava de um quarto emblema:



Em 10 de outubro e 5 de dezembro de 1989, as câmeras Voyager-2 foram desligadas permanentemente e, em 14 de fevereiro de 1990, a Voyager-1 tirou suas últimas fotos, denominadas "Retrato de Família" : elas retratam todos os planetas do sistema solar, com exceção de Mercúrio e Marte (luz do qual é fraco demais para ser distinguido nas câmeras). No mesmo dia, as câmeras e a segunda unidade foram desligadas.


Esquema de filmagem:


Entre essas fotografias, está uma foto de nossa Terra, que Karl Sagan solicitou especialmente por muitos anos. Foi com a mão dele que ela foi chamada de "ponto azul pálido" :



Terra na linha vermelha à direita, abaixo do centro da foto. As dimensões da Terra nesta foto são 0,12 pixels. A única razão pela qual ainda é de alguma forma distinguível é que reflete luz suficiente para ser notada no contexto da escuridão do espaço.


Inicialmente, os funcionários do projeto temiam que as câmeras da Voyager pudessem ser danificadas devido à luz do Sol, que ficava muito perto da Terra a uma distância tão grande (a Voyager-1 naquela época estava a pouco mais de 6 bilhões de km da Terra) - na verdade, as linhas nesta foto são como Os tempos brilham do sol. Em 1989, a decisão de tirar fotografias foi tomada, mas as calibrações da câmera foram atrasadas (uma vez que as placas DSN estavam ocupadas recebendo informações da Voyager 2 que voava Netuno). Depois disso, houve problemas com o fato de os Voyagers já terem conseguido transferir a equipe envolvida no gerenciamento das câmeras para outros projetos. Embarcar na idéia de um "retrato de família" ainda tinha o então chefe da NASA - Richard Truly .

Em 17 de fevereiro de 1998, a Voyager 1 se tornou o objeto mais distante criado pelo homem, superando o Pioneer 10 nesse ranking. Infelizmente, os Pioneiros 10 e 11 não estavam destinados a transmitir informações sobre os limites da heliosfera solar: o Pioneer 11 falhou no sensor solar, por causa do qual estava "perdido" no espaço e não conseguia manter a direção da antena apontada para a Terra (isso aconteceu 30 de setembro de 1995, a uma distância de 6,5 bilhões de km). O Pioneer 10 trabalhou até suas últimas reservas, mas no final, até enormes placas DSN não puderam receber seu sinal de enfraquecimento e a comunicação com ele foi perdida em 23 de janeiro de 2003 a uma distância de 11,9 bilhões de quilômetros.

Em fevereiro de 2002, a Voyager-1 entrou na onda de choque da heliosfera solar e, em 16 de dezembro de 2004 - cruzou-a pela primeira vez entre dispositivos fabricados pelo homem. Em 30 de agosto de 2007, o irmão dela e o irmão dele o atravessaram e, em 6 de setembro, o dispositivo de gravação foi desligado no Voyager 2.

Em 31 de março de 2006, um radioamador de Bochum (Alemanha) pôde receber dados do Voyager-1 usando uma placa de 20 metros usando a técnica de acumulação de sinal. O recebimento dos dados foi confirmado na estação DSN em Madri.

Em 13 de agosto de 2012, a Voyager 2 quebrou o recorde de duração da espaçonave. Esse foi o recorde da Pioneer 6, que trabalhou no espaço por 12.758 dias - embora seja possível que ainda esteja operacional (eles não tentaram entrar em contato com ele em 8 de dezembro de 2000). Talvez alguns entusiastas decidam entrar em contato com ele, e ele recuperará o título de espaçonave de vida mais longa? Quem sabe ...

22 de abril de 2010 na Voyager 2, problemas com dados científicos foram descobertos. Em 17 de maio, o JPL descobriu o motivo pelo qual o bit de memória estava em um estado de pressão do tiristor. Em 23 de maio, o software foi reescrito de tal maneira que esse bit nunca foi usado.

Em 25 de agosto de 2012, a Voyager 1 atravessou a heliopausa (a confirmação foi recebida em 9 de abril de 2013) e terminou em meio interestelar. A Voyager 2 deve seguir em breve seu companheiro até essa "última fronteira" .



Indicações da densidade dos raios cósmicos da Voyager 1 (acima) e Voyager 2 (abaixo).

Como pode ser visto nos gráficos, os dois Voyagers já entraram na heliocamada que separa o sistema Solar do meio interestelar, e o Voyager-1 já conseguiu sair dele. Os picos no início dos gráficos mostram aumento da radiação em Júpiter (associado ao satélite ativo Io ) e Saturno. Supunha-se (de acordo com a missão inicial de 5 anos) que metade da dose de radiação do Voyagers seria recebida pelo vôo de Júpiter.

Status atual

O programa de vôo inicial foi projetado por cinco anos - eles já excederam 8 vezes (no entanto, isso está longe do registro atual de oportunidades em 53 vezes, o que ainda continua funcionando). As velocidades do Voyager são 17,07 km / se 15,64 km / s, respectivamente. A sua massa (depois de usar parte do combustível) é de 733 e 735 kg. Cerca de 73% do plutônio-238 permanece nos RTGs, mas a potência de saída dos dispositivos de fonte de alimentação diminuiu para 55% (levando em consideração a degradação dos geradores termoelétricos ) e atinge 249 W dos 450 iniciais.

Dos 11 dispositivos originais, apenas 5 permanecem ligados: MAG (magnetômetro), LECP (detector de partículas carregadas de baixa energia), CRS (detector de raios cósmicos), PLS (detector de plasma), PWS (receptor de ondas de plasma). Na Voyager 1, inclua periodicamente outro UVS (espectrômetro ultravioleta).


Membros da Missão Voyager em 22 de agosto de 2014

O futuro dos dispositivos

No momento, a equipe de "Voyagers" está lutando pela capacidade de sobrevivência dos dispositivos, tentando encontrar o máximo de energia disponível para a operação de dispositivos científicos e seus aquecedores. Esse processo é melhor descrito por Susanna Dodd:

“Os desenvolvedores dizem: 'Este sistema consome 3,2 watts.' Mas, na realidade, consome 3 watts, mas eles devem ser conservadores durante o processo de desenvolvimento ao criar o dispositivo. Agora estamos no ponto da missão em que estamos tentando nos livrar do excesso de reservas e obter números reais. ”

Em um futuro próximo, os giroscópios devem ser desligados nos dispositivos e, a partir de 2020, será preciso começar a desligar alguns dos instrumentos científicos. Os membros da equipe ainda não sabem como se comportarão nas condições do frio intenso do espaço (já que não havia veículos sobressalentes sobreviventes, ou mesmo suas ferramentas individuais que poderiam ser verificadas na câmara de pressão). Talvez os dispositivos permaneçam operacionais no processo de desligar seus aquecedores e, em seguida, o momento de desconectar os últimos dispositivos pode ser adiado de 2025 para o 2030.

Estima-se que a Voyager 2 deva ir além da heliosfera dentro de uma década. A data exata não pode ser chamada, pois a heliosfera não é perfeitamente esférica, mas alongada sob a influência de forças externas do meio interestelar . Portanto, a Voyager 2 deve ter tempo suficiente para sair da onda de choque, a fim de começar a estudar a matéria interestelar (em um ponto diferente do seu colega) e tornar possível até sua mais recente descoberta - a forma da heliosfera solar -.

A Voyager 1 deve se afastar da Terra em uma luz do dia até 2027 e a Voyager 2 em 2035. Após 2030, os dispositivos mudarão para o modo beacon (sem o poder de suportar a operação de seus dispositivos) e funcionarão dessa maneira até 2036, após o que serão desligados para sempre. Assim, os dispositivos devem "se aposentar" com 48 a 53 anos de idade e devem "sobreviver" até os 59 anos.

A Voyager-1 é enviada para um ponto com coordenadas de 35,55 ° de latitude eclíptica e 260,78 ° de longitude eclíptica e, após 40 mil anos, deve se aproximar da 1,6 St. anos com a estrela AC +79 3888 da constelação Giraffe (esta estrela, por sua vez, se aproxima do Sol e, no momento do voo da Voyager 1, estará a uma distância de 3,45 anos-luz de nós). No mesmo momento, a Voyager 2 (movendo-se na direção de -47,46 ° de latitude eclíptica e 310,89 ° de longitude eclíptica) se aproximará da estrela Ross 248 a uma distância de 1,7 St. anos, e depois de 296 mil anos a partir de agora, ele voará para 4,3 St. anos de Sirius .

Gerente de Projetos

1972 em Caltech e 2017 em entrevista na Universidade KAUST

Edward Stone é um gerente de projeto permanente que iniciou sua carreira como astrofísico com experimentos no estudo dos raios cósmicos em 1961. Desde 1967, tornou-se professor titular da Caltech, em 1976 - professor de física e de 1983 a 1988 - foi presidente do departamento de física, matemática e astronomia desse instituto. Do final dos anos 80 a 2007, ele foi Presidente do Conselho de Administração do Observatório Keck . Em 1991-2001, ele atuou como chefe do JPL, em 1996, o asteróide n ° 5841 recebeu o nome dele. Agora ele continua sendo o diretor executivo do telescópio de trinta metros e o professor de Caltech (que ele é desde 1964).

Posfácio

"Sempre negamos a perda de uma missão", diz Susanne Dodd

Esses dispositivos, que começaram durante o lançamento do quarto episódio de Guerra nas Estrelas e Encontros próximos do terceiro grau , sobreviveram a dezenas de falhas e 40 anos no vácuo a uma temperatura acima do zero absoluto. Muitas vezes, sua missão foi posta em causa - mesmo antes de seu lançamento imediato. E não importa o quê, eles ainda permanecem em serviço. Talvez nada melhor possa ser encontrado no hino da missão do que a música favorita de Mark Watney do romance marciano ) - "Stayin 'alive" de Bee Gees:

Referências:

O status atual da missão (distância e velocidade em relação à Terra, leituras do sensor)
O estado atual do DSN (com quem atualmente está se comunicando).
Dados de raios cósmicos

Fotos de dispositivos e fotos tiradas por eles
Um artigo detalhado sobre dispositivos no galcpase.spb.ru

Descrição do projeto do aparelho
Descrição do sistema de computação
Descrição dos sistemas de comunicação de algumas missões científicas (incluindo Voyagers)