НАСА хочет, чтобы «Вояджеры» продвигались вперед изящно, поэтому пришло время исправить программное обеспечение — Ars Technica

Сорок шесть лет в глубоком космосе сказались на космическом корабле-близнеце НАСА «Вояджер». Иногда их старые компьютеры делают непонятные вещи, приводы изнашиваются, а топливопроводы засоряются. Около половины их научных инструментов больше не отображают данные, а уровень их мощности снижается.

Однако скудная команда инженеров и ученых, работающая над программой «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА, предпринимает шаги, чтобы выжать каждую крупицу жизни из единственных двух космических кораблей, летающих в межзвездном пространстве, огромного количества разбавленного газа, не поддающегося влиянию Вселенной. . Солнечные ветры Солнца.

«Это меры, которые мы пытаемся принять, чтобы продлить срок службы миссии», — сказала в интервью Ars Сьюзан Додд, менеджер проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения.

Приборы «Вояджера» изучают космические траектории, магнитное поле и плазменную среду в межзвездном пространстве. Они больше не фотографируют. Оба зонда вышли за пределы гелиосферы, где частицы, испускаемые Солнцем, проникли в межзвездную среду.

«Эти два космических корабля все еще работают и по-прежнему предоставляют уникальные научные данные, и каждый дополнительный день, когда мы получаем данные, — это благословение», — сказал Додд.

Но инженеры космических кораблей любят резервирование, но у них больше нет роскоши резервного копирования на борту «Вояджера». Это означает, что в любой секции космического корабля отказ одной части может привести к остановке миссии.

«Все на обоих космических кораблях представляет собой одну цепь», — сказал Додд. «Возможностей резервного копирования больше не осталось. В некоторых случаях мы отключали все для экономии энергии, просто чтобы устройства продолжали работать».

Решайте проблемы на расстоянии более 12 миллиардов миль

На выходных наземные диспетчеры JPL планировали прикрепить исправление программного обеспечения к «Вояджеру-2». Это тест перед тем, как наземная команда отправит тот же патч на «Вояджер-1», чтобы исправить проблему с одним из его бортовых компьютеров. Эта проблема впервые возникла в 2022 году, когда инженеры заметили, что компьютер, отвечающий за управление космическим кораблем «Вояджер-1», отправлял искаженные отчеты о состоянии, хотя работал нормально. Оказалось, что компьютер каким-то образом перешел в неверный режим, По данным НАСА.

Менеджеры хотели опробовать патч на «Вояджере-2», прежде чем отправлять его на «Вояджер-1», который улетает от Земли, в межзвездное пространство. Это делает наблюдения за окружающей средой, окружающей «Вояджер-1», еще более ценными для ученых.

Тем временем инженеры разработали новую систему управления двигателями обоих космических кораблей «Вояджер». Эти небольшие ракетные двигатели, запускаемые независимо, необходимы для того, чтобы основная антенна каждого зонда была направлена ​​на Землю. В узких магистралях, подающих гидразиновое топливо к двигателям, накапливаются остатки топлива. В НАСА говорят, что в некоторых линиях накопление «стало значительным», поэтому за последние несколько недель инженеры отправили космическому кораблю новые команды, позволяющие зондам вращаться немного больше в каждом направлении, прежде чем запустить двигатели.

Это приведет к тому, что космический корабль будет выполнять меньше и дольше запусков, каждый из которых увеличивает количество остатков в топливных магистралях. Обратной стороной этого изменения является то, что научные данные, отправленные обратно на Землю, иногда могут быть потеряны, но со временем наземная команда пришла к выводу, что этот план позволит «Вояджерам» со временем возвращать больше данных, сообщает НАСА.

Инженеры ожидают, что благодаря этим шагам впускные топливные трубки не будут полностью засоряться в течение как минимум еще пяти лет, а «возможно, намного дольше», заявили в НАСА. Есть и другие способы, которыми инженеры могут попытаться продлить срок службы двигателей.

«На этом этапе миссии инженерная команда сталкивается с множеством проблем, для решения которых у нас нет руководства», — заявила в своем заявлении Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения. «Но они продолжают придумывать творческие решения».

Додд рассказал Ars, что проблема с двигательной установкой, вероятно, является самой серьезной проблемой, с которой сталкивается космический корабль «Вояджер». В 2017 году инженеры начали переоборудовать зонды «Вояджер» в резервный комплект двигательных установок после того, как их основные реактивные ракеты показали признаки износа. Оба транспортных средства сейчас работают на полностью резервной силовой установке, позволяющей контролировать направление движения, но у них осталось достаточно топлива еще на 10–15 лет.

Зонды «Вояджер» были запущены с разницей в две недели в 1977 году и прошли разными маршрутами за пределы Солнечной системы. «Вояджер-1» пролетел мимо Юпитера и Сатурна, затем пошел по более быстрому пути в межзвездное пространство, а «Вояджер-2» встретил в своем внешнем путешествии Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Оба космических корабля питаются от ядерных батарей, которые преобразуют тепло, образующееся при распаде плутония, в электричество. По словам Додда, они генерируют немного меньше энергии каждый год (снижение на 4 Вт в год), и в конечном итоге не будут производить достаточно электроэнергии для важных систем космического корабля. В конце этого десятилетия чиновники предвидят сценарий, при котором им придется вывести из эксплуатации научные инструменты «Вояджера» один за другим.

Но в целом ситуация с властью стабильна и предсказуема. Ранее в этом году инженеры обошли регулятор напряжения «Вояджера-2», чтобы позволить космическому кораблю потреблять больше энергии. Это решение означает, что наземным диспетчерам не придется деактивировать один из пяти оставшихся научных инструментов «Вояджера-2» до 2026 года, хотя ранее ожидалось, что один инструмент будет деактивирован в этом году. По словам Додда, наземные команды сделают то же самое с «Вояджером-1», который имеет только четыре активных инструмента и, следовательно, потребляет меньше энергии.

Если вы просто посмотрите на ситуацию с электроэнергией, «Вояджеры» должны просуществовать до 2030 года, а может быть, и немного дольше, прежде чем распад плутониевого источника энергии заставит НАСА отключить все свои научные инструменты.

«Передатчик потребляет около 200 Вт мощности, поэтому, как только мы достигнем этого уровня мощности, это будет конец миссии», — сказал Додд.

Даже когда они перестанут работать, «Вояджеры» НАСА продолжат достигать звезд.

«Многие вещи могут сломаться прежде, чем закончится электричество», — сказала она Ars. «Так же, как возникла эта проблема с двигательной установкой, существует множество других проблем, которые могут возникнуть и привести к провалу миссии».

Из-за своих расстояний «Вояджеры» могут общаться только через самые большие параболические антенны длиной 230 футов (70 м) в сети дальнего космоса НАСА или путем объединения нескольких антенн меньшего размера для обнаружения слабых сигналов, исходящих от космического корабля. «Вояджер-1» В настоящее время находится Он находится на расстоянии более 15 миллиардов миль (24 миллиардов километров) от Земли, что примерно в четыре раза больше, чем среднее расстояние до Плутона. «Вояджер-2» находится в нескольких миллиардах миль от нас.

По словам Додда, НАСА по-прежнему ежедневно поддерживает связь с «Вояджерами». Но все это делает небольшая команда из примерно дюжины сотрудников, работающих на полную ставку, только около половины из которых полностью посвятили себя «Вояджеру». Другие делятся своим временем с другими проектами НАСА.

После 46 лет пребывания в космосе «Вояджеры» стали самой долгоживущей миссией НАСА, и тот факт, что они достигли такого долголетия в исследовании внешних пределов Солнечной системы, делает их достижения еще более впечатляющими.

«Они преодолели множество проблем, и инженеры очень умно справились с этими проблемами», — сказал Додд. «Я думаю, что сейчас главная задача — собрать 50 человек и устроить как можно большую вечеринку».