Какво се случва със сондата Voyager 1?

Вояджър 1 е космическият кораб, който държи рекорда за изминато разстояние от Земята, 21,337 милиарда километра, и време, прекарано в космоса, оставащо в експлоатация: 45 години. От известно време обаче той поставя странен и парадоксален проблем.

Подсистемата за контрол на отношението и артикулацията (AACS) изпраща данни до наземните станции, които в момента изглеждат абсолютно безумни. AACS успешно контролира ориентацията на космическите кораби в космоса в продължение на 45 години; тоест гарантира, че всички инструменти са правилно ориентирани. По-специално антената, която винаги трябва да бъде подредена така, че основният лоб на електромагнитното енергийно излъчване да е към Земята, за да комуникира.

С други думи, ако данните, получени и генерирани в момента от AACS, наистина са описанието на позицията на сондата, тогава не бихме могли да ги получим или щяхме да получим поне по-слаб сигнал. Освен това изглежда, че никоя система не е влязла в “безопасен режим”, един вид хибернация в случай на спешност.

Как работи AACS

AACS на Voyager работи според критерия за стабилизиране по три оси: ориентацията на сондата наистина е фиксирана в пространството по отношение на определени външни референции. За Вояджър референциите са Слънцето и набор от „неподвижни“ звезди, дефинирани така, защото са достатъчно далеч една от друга, за да направят относителното движение по отношение на Слънчевата система малко или незначително.

Следователно, знаейки позицията на Слънцето и звездите, компютърът AACS е в състояние да получи позицията на Voyager и ъгъла на всеки от неговите инструменти, включително антената, която трябва да бъде комуникирана. Следователно, в случай на грешка, хидразиновите тласкачи (номинални 16 плюс 8 в режим на готовност) получават команда да се задействат, за да пренаредят инструментите.

JPL се ангажира с развитието на технология за управление с три оси от 1959 г. насам; обаче, истинското развитие, след експерименти с комплектите на корабите Mariner и Viking, се случи с двете мисии на Voyager. През 1975 г., с масивни съкращения на бюджета на НАСА, трябваше да се намерят рентабилни и ефикасни решения на проблемите, които вече са по-сложни от тези от миналото. Всъщност, в сравнение с предишните сонди, Voyager има много по-ниска структурна твърдост.

Диаграма на инструментите на двете сонди Voyager. По-долу можете да видите позицията на RTG системата

Деликатната форма на Вояджър

Захранваните с полоний GTR за производство на електроенергия са монтирани извън основната конструкция, за да се предотвратят радиоактивни загуби в близост до научни инструменти. Освен това, магнитометърът също е позициониран далеч от основното тяло, за да се избегнат смущения с изкуствено генерирани магнитни полета от инструментите на сондата.

И накрая, платформата за сканиране и придобиване на изображения също е фиксирана по този начин, за да има по-добро зрително поле. По време на маневри тези разширени ръце се огъват леко, причинявайки напрежение в гърба, което прави изискванията на AACS много по-строги при маневриране, отколкото при круиз. По-специално, AACS трябва едновременно да управлява маневрата и смущенията, причинени от самата маневра.

Именно поради тази причина са добавени резервни двигатели с единствената цел да се противопоставят на маневри при среща с планети (Юпитер, Сатурн и Титан). Наистина може да се каже, че JPL работи безупречно, тъй като резервните тласкащи устройства бяха върнати в експлоатация през 2017 г. поради влошаване на номиналните тласкачи и те работят без проблем след 37 години бездействие и излагане на пространствената среда.

Бордовият компютър

AACS продължава да функционира перфектно в продължение на 45 години благодарение на своя 45-годишен контролен компютър HYPACE. HYPACE означава Hybrid Programmable Attitude Control Electronics и се състои от една от първите цифрови схеми, създавани някога, комбинирани с класически аналогови схеми; Състои се от същата 4K-28-битова платка като Viking Orbiter, комбинирана с интегрални схеми на транзисторно-транзисторна логика (TTL) за създаване на процесор с цикли от 28 микросекунди (10 MHz), способен по този начин да извърши милион цикъла (операции/изчисления) за секунда.

Voyager беше първата сонда, постигнала тази изчислителна способност и нейната продължителна работа е допълнително доказателство за валидността на тази система. Друга причина за дългия живот на тази сонда е високата резервираност, както в хардуера, така и в софтуера.

– Може също да се интересувате от: Пътувайте сред луните на Слънчевата система. Основните открития на сондите Вояджър

Първа причина защо това е така трудно да се намери отговор на последните мистериозни аномалии на AACS това е именно нашето незнание за средата, в която лети Вояджър: всяка изминала секунда разширява познанията ни за космоса с 16 км. В този момент всъщност Вояджър се намира в междузвездното пространство отвъд границата, известна като “Шок от прекратяване”, превишена през 2004 г., тоест там, където частиците на слънчевия вятър достигат дозвукова скорост. , и извън границата на хелиопауза, превишена през 2012 г., това е зоната, в която слънчевият вятър е напълно спрян от междузвездната среда, балансирайки я по отношение на налягането. Междузвездната среда е терминът за разредения материал, съставен от газ и прах, който се намира между звездите.

Текущото състояние на инструментите на борда на двете сонди Voyager.
Текущото състояние на инструментите на борда на двете сонди Voyager.

междузвездно пространство

Всъщност, освен че е неразбрано, междузвездното пространство е изключително радиоактивна среда, която очевидно натоварва хардуера (с разрушаването на термооптичните свойства) и софтуера. По-специално, много енергично излъчване, когато удари електронен компонент, вътре в сателита, може да причини така нареченото преобръщане на бита: промяната в двоичния код от 0 на 1 или обратно, създавайки непредвидими проблеми.

Втора причина, която затруднява намирането на причината за грешката, е забавяне на комуникацията от 20 часа и половина. С други думи, отнема около два дни, за да изпратите съобщение и да получите отговор. Като се има предвид всичко това, Сузан Дод, ръководител на проекти за Voyager 1 и 2 в JPL, остава положителна:

И двете сонди са на 45 години, доста надхвърлящи първоначалните си планове. […]. Има огромни предизвикателства пред инженерния екип, но мисля, че ако има начин да се реши проблемът с AACS, те ще го намерят.

Всъщност е абсолютно забележително да се мисли, че все още има инженери, които са изключително квалифицирани в управлението на софтуер и хардуер, проектиран преди близо 50 години, които поддържат тези екстремни мисии.

RTG на Voyager 1 ще осигурят достатъчно мощност до 2025 г., когато достигне 25 милиарда мили, като се надяваме, че ще изпращат полезни данни до тази дата, когато се очаква да удари водородната стена преди катастрофата от носа. Тогава, около 2042 г., когато със сигурност вече няма да работи, ще достигне удара на носа.

Това е областта, където междузвездната среда става дозвукова, в ефект, подобен на слънчевия вятър, който се разбива в магнитосферата на Земята. След 30 000 години Вояджър 1 напълно ще излезе от облака Оорт и ще влезе в гравитационното поле на друга звезда. И накрая, след 38 000 години, той ще донесе златния си рекорд на около 1,7 светлинни години от звездата Gliese 445 в съзвездието Жираф.

Продължавайте да следвате Astrospace.it в канала на Telegramна Фейсбук страница, на нашия Youtube канал и очевидно също и в Instagram. Не пропускайте нито една от нашите статии и актуализации за аерокосмическата и космическата индустрия.

Add Comment