Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - читать онлайн книгу. Автор: Игорь Лисов cтр.№ 25

Такие миниатюрные, но мощные бортовые «атомные электростанции» предварительно были протестированы на спутниках LES-8 и LES-9. Выходная электрическая мощность каждого генератора «Вояджера» составляла 158 Вт – почти как у всех четырех РИТЭГов на «Пионере». Три блока вместе выдавали 475 Вт при суммарной тепловой мощности около 7200 Вт. Разумеется, эти величины убывали с каждым годом по мере распада плутония и деградации термопар. К моменту достижения «Вояджером-2» Сатурна снимаемая электрическая мощность снизилась до 430 Вт, у Нептуна она составила 370 Вт, а к 2015 г. аппараты располагали лишь 255 Вт.

Электросистема «Вояджера» была построена так, что расход электроэнергии не мог превышать прихода, а весь излишек мощности сбрасывался через шунт-радиатор ^[42] на переходной ферме. Напряжение бортовой сети КА составляло 30 В постоянного тока.

Распределенная компьютерная система КА «Вояджер» состояла из трех дублированных специализированных компьютеров CCS, AACS и FDS. Суммарный объем памяти всей системы составлял 32 768 слов. С объемом памяти ближайшего персонального компьютера сравните сами!

«Мозгом» КА «Вояджер» считалась компьютерная командная подсистема CCS ^[43] с двумя идентичными процессорами, интерфейсами и необходимым программным обеспечением, изготовленная компанией General Electric в развитие аналогичной системы на орбитальном аппарате марсианской АМС Viking. Память процессора состояла из 4096 слов длиной по 18 бит, из которых 12 бит могли интерпретироваться как адрес для прямой адресации, а 6 бит – как команда. Процессор использовал арифметику с фиксированной точкой с числами от –131 072 до +131 071. Регистров было 13, средняя продолжительность выполнения одной инструкции составляла 88 мксек.

CCS отвечала за хранение и исполнение программ и команд управления аппаратом и научными приборами, принятых бортовым радиокомплексом и преобразованных в цифровую форму блоком дешифровки команд CDU ^[44]. Она же осуществляла постоянный контроль состояния подсистем станции.

К примеру, если в результате какой-нибудь ошибки аппарат попытался бы расходовать больше электроэнергии, чем допустимо, CCS могла применить один из алгоритмов защиты от сбоев FPA ^[45] и отключить часть подсистем или приборов. Всего в CCS было заложено семь таких алгоритмов, и вместе они занимали около 20 % памяти процессора. Именно они делали КА полуавтономным «роботом», способным на «самозащиту» в критических ситуациях. Если бы вместо этого «Вояджеры» по нескольку часов ждали команд с Земли, они бы давным-давно погибли.

В целом же распределение памяти было установлено таким: 2810 слов занимали базовые программы для автономного функционирования КА, а 1286 слов – загруженная с Земли текущая рабочая программа, описывающая использование научных инструментов и охватывающая срок от одних суток во время сближения с планетой до месяца и более в режиме межпланетного перелета. Во время запуска «Вояджеров» из 4096 слов памяти CCS свободными оставались всего два.

Пара доработанных и «ускоренных» компьютеров CCS под названием HYPACE ^[46] являлась «сердцем» подсистемы ориентации и приводов AACS ^[47]. Данная подсистема обеспечивала необходимую ориентацию и стабилизацию аппарата по трем осям либо стабилизацию вращением вокруг оси, направленной на Землю. Информация поступала от двух солнечных датчиков, двух датчиков звезды Канопус CST, а также от инерциального измерительного блока DRIRU с тремя двухстепенными «сухими» гироскопами, каждый из которых показывал текущее положение КА по двум осям из трех.

Предусматривалось два режима ориентации – звездный и инерциальный. В первом случае аппарат использовал для построения и поддержания ориентации одну из ярких звезд (Канопус, Ригель Кентаурус, Алькаид, Ахернар и др.) и Солнце. Дублированные солнечные датчики «смотрели» через проемы в рефлекторе антенны HGS, причем выход прибора мог быть электрически смещен на ±20° по тангажу и рысканью с тем расчетом, чтобы при удержании им Солнца антенна HGA была направлена на Землю. Звездные датчики также были продублированы. Инерциальный режим продолжительностью до нескольких часов реализовывался в специальных случаях на основе данных блока DRIRU.

В качестве исполнительных органов подсистемы AACS служили 12 двигателей ориентации MR-103 тягой по 0,2 фунта (0,091 кгс) и четыре таких же двигателя коррекции траектории. В первоначальный план полета было заложено восемь коррекций с суммарной характеристической скоростью 190 м/с. Эта же подсистема отвечала за механизм наведения сканирующей платформы.

Еще один специально разработанный компьютер входил в состав подсистемы полетных данных FDS ^[48]. Она отвечала за сбор, хранение и форматирование служебной информации и данных с приборов для передачи на Землю. FDS создали в Лаборатории реактивного движения JPL под руководством Джона Вудделла, а за интерфейс с научной аппаратурой отвечал Дон Джонсон. Программированием занимались в основном два человека – Ричард Райс и Эдгар Близзард.

Этот же компьютер управлял записывающим устройством DTR и в некоторой степени – работой научных приборов. Например, в памяти FDS хранилась таблица параметров съемки – значения экспозиции, номера фильтров и т. д.

Временная привязка всех полетных событий делалась по счетчику времени FDS, имеющему два поля – часов и минут. По традиции, восходящей еще к «Маринеру-4», эта «расчетная минута» в действительности состояла из 48 секунд и соответствовала времени построения одного кадра телевизионной системы при оптимальных условиях. «Минута» цикла FDS делилась на 800 «тиков» по 0,06 секунды – по числу строк изображения. С таким шагом задавались короткие интервалы времени, такие как экспозиция при съемке.

«Расчетный час» состоял из 60 «расчетных» минут, или 48 настоящих. Эти условные часы нумеровались в пределах от 0 до 2¹⁶–1, то есть 65 535, так что на заполнение всех разрядов счетчика требовалось примерно шесть лет. После этого он обнулялся и запускался заново. В первый раз бортовые часы активировали примерно за восемь часов до старта каждого из аппаратов.

Радиотехническая подсистема аппарата работала в двух диапазонах через общую остронаправленную антенну HGA с коэффициентом усиления 36 дБ в диапазоне S и 48 дБ в диапазоне X. В диапазоне S на борт поступали команды, а на Землю передавалась служебная телеметрия – информация о состоянии «здоровья» КА (скорость передачи – 40 или 1200 бит/с) или научная информация (до 2560 бит/с). Через передатчик диапазона X (частота около 8415 МГц, максимальная пропускная способность 115 200 бит/с) шли научные данные и наложенная на них служебная информация.