Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее - читать онлайн книгу. Автор: Игорь Лисов cтр.№ 63

Страница

Стоит заметить, что прежние оценки делались исходя из видимой звездной величины в предположении об определенном альбедо вещества поверхности спутников. Теперь были получены независимые данные о размерах и соответственно пересчитана отражательная способность. Она оказалась весьма низкой: Умбриэль, Титания и Оберон были сходны со спутником Юпитера Каллисто, а Ариэль яркостью и цветом походил на Гиперион, самый темный в системе Сатурна. Природа того агента, который затемнил ледяные поверхности лун Урана, оставалась загадкой.

В апреле 1984 г. Ричард Террайл и Брэдфорд Смит, главные действующие лица в видовой группе «Вояджеров», впервые смогли сфотографировать кольца Урана. Наблюдения проводились на высокогорной обсерватории Лас-Кампаньяс в Чили по самой передовой на тот момент технологии: изображения регистрировались на ПЗС-матрицу с последующей компьютерной обработкой. Кольца оказались чернее угля – они отражали всего 2 % солнечного света. В октябрьской публикации исследователи предположили, что ответственность за это несет «темное органическое вещество, распространенное во внешней части Солнечной системы». Как вариант они были готовы рассматривать налет из замерзшего метана.

С учетом всех доступных данных на специальной конференции в феврале 1984 г. ученые скомпоновали программу изучения системы Урана из четырех основных разделов (планета и ее атмосфера, спутники и кольца, магнитосфера, космическая среда), сформулировали 30 основных целей исследований и взялись вместе с инженерами за превращение всех этих «хотелок» в расписанную поминутно программу наблюдений при учете всех ограничений. Нужно было уложиться в пределы по энергопотреблению, емкости памяти для рабочих программ и скорости передачи данных, а также беречь сканирующую платформу.

Инженеры смогли «оживить» застрявший на отлете «Вояджера-2» от Сатурна азимутальный привод платформы, но ограничили скорость разворота величиной 0,08°, и лишь при самой крайней необходимости – 0,33° в секунду. А она была: «Вояджеру-2» предстоял подход к Урану со стороны его обращенного к Солнцу южного полюса, почти перпендикулярно к плоскости колец, и оптимальные условия для съемки всех объектов наступали практически одновременно, на протяжении каких-то пяти с половиной часов. С учетом всех обстоятельств пришлось все-таки ввести в программу восемь разворотов самого аппарата со скоростью 0,3° в секунду, заменив ими повороты платформы на большие углы.

На тот случай, если бы азимутальный привод сканирующей платформы заклинило вновь в ходе «генеральной репетиции», готовилась резервная программа съемки, где все наведение по азимуту обеспечивалось разворотами самого КА. Она была «дороже» и в смысле расхода топлива на развороты, и по использованию памяти компьютера.

Конкретная программа работы «Вояджера» должна была храниться в свободных словах памяти обоих процессоров компьютерной командной подсистемы CCS. Пожелания ученых материализовались примерно в 18 000 слов кода, которые пришлось поделить на девять последовательных программ для четырех временных этапов сближения и встречи. Они включали получение примерно 7000 снимков, в том числе около 500 непосредственно на этапе пролета. Основные съемки вблизи момента встречи с Ураном были скомпонованы в восьмичасовой «подвижный блок», время начала которого можно было смещать с шагом 48 секунд с учетом реальной баллистической ситуации. Время начала радиозондирования атмосферы планеты выбиралось отдельно уже в пределах «подвижного блока» с точностью до секунды.

Текущие программы работы КА, каждая продолжительностью от нескольких недель до двух-трех суток, готовились на Земле и загружались на борт для исполнения в оперативном режиме. Загрузка программы занимала около 90 минут, не включая время ожидания «квитанции» борта о ее приеме.

Программы этапа полета «Вояджера-2» от Сатурна к Урану были пронумерованы начиная с B601. Например, программа B602 охватывала время с 26 октября по 23 ноября 1981 г. и предусматривала «малый научный маневр» 29 октября и калибровку УФ-спектрометра UVS и фотополяриметра PPS 2–5 ноября. Маневр включал два последовательных разворота КА – сначала на 1440° по рысканью, затем на 1440° по крену, то есть по четыре кувырка в каждом направлении. Записанные научные данные были переданы на Землю на следующие сутки. При калибровке приборов опорными звездами были Вега и Канопус, а сканирующая платформа последовательно наводила приборы на Вегу, Сириус, Регул и звезду δ Скорпиона.

Следует отметить, что астрономические наблюдения с использованием UVS велись регулярно в течение всех четырех с половиной лет полета к Урану. За это время были открыты два новых белых карлика, наблюдались катаклизмические переменные и цефеиды, изучалось распределение звезд по энергиям в диапазоне длин волн от 91,2 нм до видимого спектра.

В 1982 г. активность аппарата была минимальна. «Вояджер-2» выполнял программы с B603 по B607. 13 апреля был проведен «большой научный маневр» CRSMVR – 10 оборотов по рысканью и 25 по крену, а 20 октября – «малый». Кроме того, 20 сентября узкоугольной телекамерой в составе съемочной системы ISS проводилась пробная съемка Урана и Нептуна.

29 апреля состоялся тест механизма фильтров фотополяриметра в ходе наблюдений δ Скорпиона. Ученые надеялись, что воздействие энергичных электронов за время полета могло улучшить его поведение, однако проба показала, что доступным остался все тот же неполный набор фильтров.

В июне на «Вояджере-2» проводились эксперименты, направленные на повышение скорости передачи информации от Урана. Инженеры и программисты создали новый вариант программы для системы полетных данных FDS, позволяющий использовать улучшенное кодирование служебной телеметрии и данных научной аппаратуры по Риду – Соломону. Программа с обозначением 1901 (19 – номер программы, 01 – номер версии) была впервые загружена 7 июня в процессор FDS-A и опробована 9 и 10 июня, каждый день в течение получаса. 15 июня ее загрузили в процессор FDS-B и протестировали 16 июня (полчаса) и 17 июня (5 ч 40 мин).

Еще одна серия испытаний с кодированием по Риду – Соломону проводилась 6–10 декабря.

Как это делается: передача информации от Урана

Мероприятия, улучшившие условия приема информации с «Вояджеров» от Сатурна, не были достаточны для полноценной работы с КА «Вояджер-2» в системе Урана на расстоянии в 1,7 раза больше и при мощности принимаемого сигнала в 2,8 раза меньше.

Потеря 4,5 дБ в мощности сигнала влекла снижение скорости передачи с 44 800 до 14 400 бит/с. Но ведь, помимо «картинки», нужно было передавать большой объем информации с остальных приборов – целых 7200 бит/с. Получалось, что на изображение остается только половина ширины канала, и кадры с камеры ISS будут проходить не за три цикла FDS (144 секунды), а за 16 (768 секунд, то есть 12,8 минут).

Отчасти потери можно было возместить за счет многоантенного приема.

На комплексе Сети дальней связи DSN в Тидбинбилле, где условия видимости во время максимального сближения с Ураном были наилучшими, организовали совместную обработку сигналов, приходящих на основную 64-метровую антенну DSS-43 и две дополнительные 34-метровые, старую DSS-42 и новую «высокоэффективную» антенну DSS-45.

Страница