Команда «Вояджера-1» отремонтировала двигатели на расстоянии 24,5 миллиарда км
Команда зонда NASA «Вояджер-1» устранила проблему с двигателями космического аппарата, которые ориентируют его на Землю. В этом положении он может нормально получать команды, отправлять инженерные данные и предоставлять уникальную научную информацию, которую он собирает, сообщает NASA.
Спустя 47 лет топливная трубка внутри двигателей забилась диоксидом кремния — побочным продуктом, который с годами появляется на резиновой мембране в топливном баке космического корабля. Эта своего рода «накипь» снижает эффективность работы двигателя. После нескольких недель подготовки команда переключила космический корабль на другой набор двигателей.
Как переключали двигатели «Вояджер-1»
В качестве топлива для двигателей используется жидкий гидразин, который превращается в газ и выпускается в виде струй длиной в десятки миллисекунд. Это позволяет плавно разворачивать антенну космического корабля в направлении Земли. Для нормальной работы требуется около 40 таких импульсов в день.
Оба зонда «Вояджер» оснащены тремя наборами, или ветвями, двигателей: двумя наборами ориентации и одним набором коррекции траектории. Во время пролетов планет оба типа двигателей использовались для разных целей. Но поскольку «Вояджер-1» движется по неизменному пути за пределами Солнечной системы, его потребности в двигателях упрощаются, и для наведения аппарата на Землю можно использовать любую из трех ветвей.
В 2002 году инженерная группа миссии, работающая в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, заметила, что некоторые топливные трубки у ветви двигателей ориентации, используемой для наведения антенны на Землю, засорились. Тогда команда переключилась на вторую ветвь. Когда в 2018 году и эта ветвь показала признаки засорения, команда переключилась на маневровые двигатели коррекции траектории и с тех пор использует эту ветвь.
Теперь и трубки двигателей коррекции траектории засорились еще сильнее, чем двигатели ориентации в 2018 году, когда команда меняла ветви местами.
Засорившиеся трубки находятся внутри двигателей и направляют топливо в катализаторы, где оно превращается в газы. (Они отличаются от топливных трубок, которые направляют гидразин в двигатели). Если первоначально диаметр отверстия трубки составлял всего 0,25 миллиметра, то в результате засорения он уменьшился до 0,035 мм, или примерно до половины диаметра человеческого волоса. В результате команде пришлось переключиться обратно на одну из ветвей двигателей ориентации.
Где взять энергию
Переключение на другие ветви двигателей было бы относительно простой операцией для миссии в 1980 или даже 2002 годах. Но космический аппарат стареет, и главное у него остается все меньше запасов энергии для энергопитания и обогрева. Чтобы сберечь энергию команда уже отключила все бортовые системы, без которых «Вояджеры» могут выжить, в том числе некоторые нагреватели. Это позволяет сберечь постепенно сокращающийся запас электроэнергии, который вырабатывается распадающимся плутонием.
Хотя эти меры позволили снизить энергопотребление, они привели к тому, что на спутнике снизилась температура. В результате ветви двигателей ориентации стали холодными, и включение их в таком состоянии могло бы их повредить.
Команда решила, что лучшим вариантом будет прогреть двигатели перед переключением, заново включив давно неработающие нагреватели. Однако, как и в случае со многими другими проблемами, с которыми столкнулась команда «Вояджера», здесь возникла еще одна проблема: запас энергии на космическом корабле настолько мал, что включение неосновных нагревателей потребовало бы отключения чего-то еще, чтобы обеспечить нагреватели достаточным количеством электроэнергии, а все, что работает в данный момент, считается необходимым.
Изучая этот вопрос, инженеры исключили возможность отключения одного из все еще работающих научных приборов на ограниченное время, поскольку существует риск, что прибор не вернется в строй. После дополнительных исследований и планирования команда инженеров решила, что можно безопасно отключить один из основных нагревателей космического корабля на час, высвободив достаточно энергии для включения нагревания двигателей и подготовки их к включению.
Это сработало. 27 августа Команда подтвердила, что необходимая ветвь двигателей снова работает и помогает направлять «Вояджер-1» к Земле.
«Все решения, которые нам придется принимать в дальнейшем, потребуют еще большего анализа и осторожности», — сказала Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения, которая управляет «Вояджером» для NASA.
Космический аппарат исследует межзвездное пространство, область за пределами гелиосферы — пузыря частиц и магнитных полей, создаваемых Солнцем. Новые космические аппараты выйдут за пределы гелиосферы еще очень нескоро. Научная команда миссии работает над тем, чтобы «Вояджеры» проработали как можно дольше, чтобы исследование межзвездной среды продолжалось.