Уже 46 лет Вояджер-1 и его брат-близнец Вояджер-2 летят в чёрной пустоте космического пространства, став первыми рукотворными объектами, покинувшими Солнечную систему.

Пользуясь уникальным парадом планет-гигантов (случающимся раз в 175 лет), им удалось перевернуть наше представление о Солнечной системе, и сделать столько открытий, сколько ни удалось сделать ни одному аппарату до, или после них.

НАУЧНОЕ ОСНАЩЕНИЕ АППАРАТА

Каждый аппарат миссии «Вояджер» оснащен:
Телевизионными камерами с чёткостью 800 строк, с использованием специальных видиконов с памятью. Для считывания одного кадра требуется 48 секунд.
широкоугольной камерой (с полем около 3 градусов), фокусным расстоянием 200 мм;
узкоугольной камерой (0,4 градуса), фокусным расстоянием 500 мм;
Спектрометрами:
Инфракрасным, с диапазоном от 4 до 50 мкм;
Ультрафиолетовым, с диапазоном от 50 до 170 нм;
Фотополяриметром;
Плазменным комплексом:
детектором плазмы;
детектором заряженных частиц низких энергий;
детектором космических лучей;
магнитометрами высокой и низкой чувствительности;
приёмником плазменных волн.

Система связи: так как разработчики изначально рассчитывали что их аппараты должны достичь дальних границ Солнечной системы, антенны занимают ключевое место в аппаратах: диаметр их составляет 3,66 м, а сами они состоят из алюминиевого ядра покрытого смесью графита и эпоксидной смолы.

Команды с Земли передаются в S-радиодиапазоне на один из двух дублированных приёмников, а для передачи данных на Землю также используется ещё и передатчики X-диапазона. Один S-передатчик и оба X-передатчика используют лампы бегущей волны в качестве усилителя. Мощности усилителей составляют 9,4 и 21,3 Вт, при этом единовременно может работать только один из приёмников или передатчиков.
Изначально система связи была рассчитана на скорость передачи 115,2 кбит/с у Юпитера, и 44,8 кбит/с у Сатурна с вероятностью битовых ошибок 5*10^-3 (что обеспечивалось кодами коррекции Рида-Соломона). Для связи у Урана и Нептуна — скорость связи упала ещё, и для передачи изображений потребовалось их сжатие, так что ошибки при передаче данных стали ещё критичнее, и поверх кодов Рида-Соломона добавили свёрточные коды (это обеспечивало вероятностью битовых ошибок 10^-6 при небольшом увеличении вычислительной сложности).
Источник энергии состоял из трёх термоэлектрический генераторов MHW (подобные использовались только на спутниках LES 8/9), и имеющих 40,6 см в диаметре при длине в 51 см. Вес каждого из них составляет 37,7 кг (включая около 4,5 кг плутония-238), а мощность была больше 156 Вт на старте (при около 2,4 кВт тепловых).

Система ориентации включает в себя 16 однокомпонентных двигателей ориентации (работающих на разложения гидразина) с тягой всего в 85 грамм каждый; три гироскопа с точностью в одну десятитысячную долю градуса (один из которых был запасным); датчики Канопуса и Солнца (который размещался в отверстии антенны):

Компьютер представляет из себя три раздельных дублированных вычислительных машины. Первая из них (CCS) выполняет командную роль, и следит за состоянием аппаратов (она идентична той, что применялись в программе «Викинг»); другая (Flight Data System — FDS) выполняет задачи формирования и передачи телеметрии (она была разработана специально для аппаратов); а третья (Attitude and Articulation Control System — AACS) управляет системой ориентации и платформой с научными приборами.

«640 килобайт хватит всем» подумали разработчики, и сделали оперативную память аппаратов состоящей из 4 тыс. 18-битных слов (примерно 69,63 Кбайт). Задающий генератор процессора работает на частоте 4 МГц, но тактовая частота самого процессора — составляет только 250 кГц, при этом он может выполнять только 8 тыс. операций в секунду. В момент запуска аппаратов из доступных 4 тыс. слов — свободными оставались только два, но при пролёте Урана и Нептуна — ситуация ещё более усугубилась, так как в этот объём потребовалось впихнуть ещё код для исправления неровностей вращения платформы Вояджера-2.

Записывающее устройство: представляет из себя магнитофон с ременным приводом, и магнитной лентой шириной в пол дюйма (12,7 мм), и длиной в 328 м. Ширина ленты разделена на 8 полос, из которые единовременно может читаться только одна. Общий объём памяти составляет 536 млн бит (около 63,9 Мбайт) — этого достаточно для записи 100 фотографий с телевизионных камер. Скорость записи составляю 115,2 и 7,2 кбит/с, а чтения — 57,6; 33,6; 21,6 и 7,2 кбит/с.

Золотые пластинки: на них расположены записи композиций Бетховена, Моцарта, Стравинского и слепого Вилли Джонсона (общий список лежит здесь, а прослушать их можно тут); 116 изображений Земли, людей и животных; записи звуков ветра, грома, пение некоторых птиц и животных; записи приветствия на 55 языках и обращение Джимми Картера (являвшегося президентом США в тот момент); а также положение нашей Солнечной системы относительно 14 пульсаров. На обратной стороне нанесена инструкция о том как данные записи можно прослушать.

На диске записано также обращение Картера, который в 1977 году был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:
«Этот аппарат создан в США, стране с населением 240 млн. человек среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество всё ещё разделено на отдельные нации и государства, но страны быстро идут к единой земной цивилизации.Мы направляем в космос это послание. Оно, вероятно, выживет в течение миллиарда лет нашего будущего, когда наша цивилизация изменится и полностью изменит лик Земли… Если какая-либо цивилизация перехватит «Вояджер» и сможет понять смысл этого диска - вот наше послание:
Это - подарок от маленького далёкого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. Мы надеемся, настанет день, когда будут решены проблемы, перед которыми мы стоим сегодня, и мы присоединимся к галактической цивилизации. Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой Вселенной, огромной и внушающей благоговение».
В 2015 году НАСА приняло решение выложить в интернет все звуки с золотой пластинки для зондов «Вояджеров». Ознакомиться с ними может любой желающий на сайте НАСА.

АППАРАТЫ ПОКИДАЮТ СОЛНЕЧНУЮ СИСТЕМУ

Ученым Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) удалось запустить двигатели запущенной в 1977-м году межпланетной станции «Вояджер-1», находящейся сейчас на расстоянии более 20 млрд км от Земли. Об этом говорится в сообщении на сайте NASA. В последний раз эти двигатели запускались в 1980 году.

«С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет простоя, мы сможем продлить срок службы космического корабля «Вояджер-1» на два-три года», — заявила Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения NASA. Двигатели планируется использовать для корректировки ориентации аппарата, с тем чтобы его антенны были направлены на Землю. Сигнал к космическому аппарату шел 19 часов 35 минут.
Команда на запуск двигателей была дана во вторник, 28 ноября 2017 года. О ее успешном выполнении ученые узнали на следующий день, когда получили ответ со станции. Для того чтобы выполнить эту процедуру, ученые изучили документацию на программное обеспечение аппарата, которое было написано на устаревшем к этому времени языке программирования.
Среди этих фотографий выделяется фотография нашей Земли, сделать которую особо просил Карл Саган на протяжении многих лет. Именно с его руки она получила название «бледно-голубая точка»:

Земля на красной линии справа, ниже центра фотографии. Размеры Земли на этом фото составляют 0,12 пикселя. Единственная причина, почему она ещё хоть как-то различима — это то, что она отражает достаточно света, чтобы быть заметной на фоне мрака космоса.

У "Вояджера-1" теперь есть спутник в царстве звезд. Космический аппарат "Вояджер-2" вошел в межзвездную среду. Он стал вторым объектом, созданным человеком, который выходит из-под влияния нашего Солнца после выхода "Вояджера-1" из Солнечной системы в 2012 году. Заметное увеличение плотности плазмы свидетельствует о переходе "Вояджера-2" от горячей плазмы с меньшей плотностью, характерной для солнечного ветра, к холодной плазме с более высокой плотностью межзвездного пространства, сообщают астрономы. Это похоже на скачок плотности плазмы, который испытал "Вояджер-1", когда он выходил за пределы Солнечной системы.

https://foto-history.livejournal.com/14504277.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Вояджер

https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/

Psyche отправится в космос в октябре 2023 года

NASA опубликовало отчет независимой комиссии, посвященный ходу подготовки миссии Psyche. Документ подтверждает выполнение Лабораторией реактивного движения (JPL) всех необходимых рекомендаций и готовность к запуску аппарата в октябре 2023 года.

Целью миссии Psyche является Психея — 280-километровый астероид, отличающийся повышенным содержанием металлов. Многие ученые подозревает, что он представляет собой осколок ядра протопланеты, разрушившейся на заре существования Солнечной системы. Psyche должен проверить это предположение.

Изначально запуск Psyche должен был состояться еще в августе 2022 года. Планировалось, что аппарат достигнет своей цели в начале 2026 года. Но в итоге NASA пришлось более чем на год отложить запуск. Причиной стала неготовность наземного оборудования, сделавшая невозможной выполнение всех положенных проверок и тестов.

После вскрытия проблем с проектом, Лаборатория реактивного движения NASA (именно она занимается сборкой Psyche и общим руководством проекта) подверглась проверке независимой комиссии. По результатам ее работы был опубликован отчет с описанием довольно серьезных институциональных проблем учреждения и списком рекомендаций по их устранению.

30 мая расследовавшая JPL комиссия опубликовала новый отчет. Документ весьма позитивно оценивает предпринятые организацией меры по выполнению всех рекомендаций. В частности, JPL выделила дополнительные ресурсы и сотрудников для Psyche. Это позволило устранить недоработки и подготовить аппарат к новому стартовому окну, которое откроется в октябре 2023 года.

Обновленный план полета предполагает, что Psyche будет запущен ракетой Falcoh Heavy в период с 5 по 25 октября 2023 года. В 2026 году аппарат выполнит гравитационный маневр в окрестностях Марса. Это позволит ему достичь Психеи в августе 2029 года — на 3,5 года позже, чем предполагалось изначально.

В то же время, хоть JPL и удалось справиться с проблемами Psyche, последствия переноса его запуска еще будут долго сказываться на других проектах NASA. Например, он оставил без работы миссию Janus — пару идентичных зондов, которые должны были отправиться в космос в качестве попутного груза и совершить пролет нескольких двойных астероидов. В настоящее время аппараты находятся на складе, в то время как специалисты пытаются найти для них новую ракету и цель.

Под удар попала и венерианская миссия VERITAS. Из-за того, что JPL перебросила все доступные ресурсы на Psyche, реализация этого проекта была поставлена на паузу. По неофициальным данным, в NASA вовсе рассматривают возможность отмены проекты.

Для ЛЛ: они отключат стабилизатор напряжения и запитают научные приборы от РИТЭГа напрямую.

Испытательная модель «Вояджера», показанная в камере космического симулятора в JPL в 1976 году, была копией двух космических зондов «Вояджер», запущенных в 1977 году. Сканирующая платформа модели тянется вправо, удерживая несколько научных приборов космического аппарата в развёрнутом положении.

В соответствии с новым планом научные приборы «Вояджера-2» будут включены на несколько лет дольше, чем предполагалось ранее, что позволит сделать ещё больше открытий о природе межзвёздного пространства.

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный в 1977 году, сегодня находится на расстоянии более 20 млрд км от Земли и использует пять научных приборов для изучения межзвёздного пространства. Для поддержания работы этих приборов, несмотря на сокращение запасов энергии, стареющий космический аппарат начал использовать небольшой резервный запас энергии, предусмотренный бортовым механизмом безопасности. Этот шаг позволит отложить отключение научных приборов до 2026 года.

«Вояджер-2» и его близнец «Вояджер-1» — единственные космические аппараты, когда-либо работавшие за пределами гелиосферы, защитного пузыря из частиц и магнитных полей, создаваемого Солнцем. Эти зонды помогают учёным искать ответы на вопросы о форме гелиосферы и её роли в защите Земли от частиц высоких энергий и других видов излучения, которые встречаются в межзвёздной среде.

«Научные данные, которые возвращают «Вояджеры», становятся тем ценнее, чем дальше от Солнца они находятся, поэтому мы определённо заинтересованы в том, чтобы как можно дольше сохранить работоспособность всех научных приборов», — говорит Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, которая управляет миссией НАСА.

Оба зонда «Вояджер» питаются от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов), которые преобразуют тепло от распадающегося плутония в электричество. Постоянный процесс распада означает, что с каждым годом генератор производит немного меньше энергии. До сих пор снижение энергоснабжения не повлияло на научные результаты миссии, но чтобы компенсировать потери, инженеры отключили обогреватели и другие системы, которые не являются необходимыми для поддержания полёта космического корабля.

Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ)

Поскольку эти возможности на «Вояджере-2» уже исчерпаны, следующим в их списке стал один из пяти научных приборов космического аппарата. На «Вояджере-1» работает на один научный прибор меньше, чем на его близнеце, поскольку один из приборов вышел из строя в начале миссии. В результате решение о том, отключать ли какой-либо инструмент на «Вояджере-1», будет принято только в следующем году.

В поисках способа избежать отключения научного инструмента «Вояджера-2» команда внимательно изучила механизм безопасности, предназначенный для защиты приборов в случае значительного изменения напряжения на космическом корабле. Поскольку колебания напряжения могут повредить приборы, «Вояджер» оснащён регулятором напряжения, который в этом случае запускает резервную схему. Эта цепь может получить доступ к небольшому количеству энергии от РИТЭГа, отведённой для этой цели. Вместо того, чтобы хранить эту энергию, аппарат теперь будет использовать её для поддержания работы научных приборов.

Хотя в результате напряжение космического аппарата не будет жёстко регулироваться, даже после более чем 45 лет полёта электрические системы обоих зондов остаются относительно стабильными, что сводит к минимуму необходимость в подстраховке. Инженерная команда также может контролировать напряжение и реагировать, если оно начнёт слишком сильно колебаться. Если новый подход хорошо зарекомендует себя на «Вояджере-2», команда может применить его и на «Вояджере-1».

«Колебания напряжения представляют риск для приборов, но мы определили, что это небольшой риск, а альтернатива предлагает большую награду — возможность дольше держать научные приборы включёнными, — сказала Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в JPL. — Мы наблюдали за космическим аппаратом в течение нескольких недель, и похоже, что этот новый подход работает».

Первоначально планировалось, что миссия «Вояджера» продлится всего четыре года и оба зонда пролетят мимо Сатурна и Юпитера. НАСА продлило миссию, чтобы «Вояджер-2» смог посетить Нептун и Уран; он до сих пор остаётся единственным космическим аппаратом, который когда-либо находился в непосредственной близости от ледяных гигантов. В 1990 году НАСА снова продлило миссию, на этот раз с целью отправить зонды за пределы гелиосферы. «Вояджер-1» достиг этой границы в 2012 году, а «Вояджер-2» (двигавшийся медленнее и в другом направлении) — в 2018 году.

Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) установили четыре маховика (реакционных колеса) на зонд Europa Clipper. Они будут использоваться в его системе ориентации.

Система ориентации является важнейшей частью любого космического аппарата. Она позволяет развернуть его в нужное положение, чтобы провести необходимые наблюдения, выполнить запланированные маневры и обеспечить связь с Землей. Для ориентации космического аппарата могут применяться разные способы. Например, на легендарных «Вояджерах» для этого используются небольшие двигатели. А зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» вообще не имели встроенной системы ориентации и их стабилизация обеспечивалась вращением.

Но эти аппараты использовались для изучения планет Солнечной системы с пролетной траектории, не требовавшей большого количества маневров. Europa Clipper же выйдет на постоянную орбиту вокруг Юпитера, после чего осуществит ряд сближений с его спутником Европа, под ледяной поверхностью которого скрывается огромный океан. Для выполнения научных задач, инженерам придется регулярно поворачивать Europa Clipper в разные стороны. Это исключает закрутку, а также делает нежелательным использование двигателей из-за ограниченного топливного ресурса миссии. Поэтому, для ориентации Europa Clipper будет применена другая система, основная на использовании маховиков.

Принцип работы маховиков основан на третьем законе Ньютона — на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Колеса будут вращаться, создавая крутящий момент, благодаря которому космический аппарат сможет вращаться в противоположном направлении.

Для визуализации того, как именно работают маховики, специалисты JPL приводят следующий пример: представьте, что вы сидите на вращающемся стуле и отрываете ноги от пола, чтобы свободно вращаться. Если вы дернете туловищем в одном направлении, стул и ваши ноги начнут двигаться в противоположном направлении. Маховики работают таким же образом. Когда они начинают вращаться в одном направлении, космический аппарат испытывает ускорение в противоположном направлении.

Маховики Europa Clipper представляют собой колеса шириной 60 см, изготовленные из стали, алюминия и титана. Для их питания будет использоваться энергия, вырабатываемая солнечными батареями зонда.

Конечно, у маховиков имеются некоторые недостатки. Так, они работают довольно медленно. Чтобы повернуть аппарат на 180 градусов им потребуется примерно 90 минут. Другая проблема связана с износом. За время миссии Europa Cloller, маховики выполнят тысячи поворотов — и в какой-то момент могут попросту сломаться (именно это в свое время произошло с маховиками зонда Dawn).

Поэтому, инженеры оснастили Europa Clipper четырьмя маховиками, ходя для маневрирования требуются три (по одном на ось). Инженеры будут чередовать их, чтобы выровнять износ. Кроме того, четвертый маховик послужит запаской на случай, если одно из колес выйдет из строя.

На данный момент запуск Europa Clipper запланирован на 2024 год. Аппарат должен будет прибыть к Юпитеру в 2030 году.

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-europa-clipper-gets-...

Инженеры Лаборатории реактивного движения (JPL) приступили к сборке аппарата Europa Clipper. Об этом говорится в сообщении, опубликованном на официальном сайте NASA.

Платформа Europa Clipper была доставлена в сборочный цех JPL весной этого года. Она представляет собой пару вложенных друг в друга алюминиевых цилиндров с резьбовыми отверстиями для крепления полезной нагрузки — научных инструментов, датчиков, электронных компонентов, проводки, антенн и солнечных батарей.

Высота платформы составляет 3 метра, диаметр 1.5 метра. Внутри нее расположены два бака — один с топливом, другой с окислителем. Их содержимое будет доставляться к группе из 24 двигателей, где они будут смешиваться для создания контролируемой химической реакции, образующей тягу. Двигатели будут использоваться как для больших маневров (например, выхода на орбиту Юпитера), так и малых коррекций курса и ориентации космического аппарата.

На данный момент инженеры JPL уже установили на платформу Europa Clipper несколько научных инструментов. Среди них детектор плазмы, широкоугольная камера, ультрафиолетовый спектрограф и прибор для измерения теплового излучения.

В ближайшее время на Europa Clipper также установят хранилище, внутри которого будет размещена управляющая аппаратом электроника. Оно сконструировано таким образом, чтобы противостоять воздействию весьма мощных радиационных поясов Юпитера. Кроме того инженеры начали монтаж проводки. В разложенном состоянии ее длина составляет 640 метров.

В JPL планируют завершить сборку аппарата к концу 2022 года. После этого он пройдет серию тестов, призванных удостоверить его готовность выдержать вибрации, которые возникнут во время его запуска и пребывания в космическом пространстве.

Europa Clipper будет запущен в октябре 2024 года ракетой Falcon Heavy. Аппарат выйдет на постоянную орбиту вокруг Юпитера в 2030 году. Целью миссии является Европа — самый маленький из четырех галилеевых спутников Юпитера, покрытый ледяным панцирем, под многокилометровой толщей которого должен скрываться глобальный океан, содержащий больше воды, чем все океаны Земли. В ходе серии пяти десятков близких пролетов Europa Clipper должен будет собрать подробные сведения об этом необычном мире. Ученые надеются, что эта информация поможет получить ответ на вопрос, способен ли подповерхностный океан Европы поддерживать жизнь.

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-europa-clipper-space...