Программа "Вояджер" - Voyager program

Эта статья посвящена космическим зондам, запущенным в 1977 году. Для других целей см. Вояджер.

Монтаж планет и некоторых лун, которые посетили и изучали два космических корабля "Вояджер", а также изображения самих космических кораблей. Видна длинная антенна, выходящая из стрелы космического корабля и магнитометра. Показанные планеты включают Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Только Юпитер и Сатурн были посещены космическими кораблями, кроме Вояджер 2.

В Программа "Вояджер" это американская научная программа, в которой задействованы два робот космические зонды, Вояджер 1 и Вояджер 2, запущенный в 1977 году, чтобы воспользоваться благоприятным расположением Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун. Хотя их первоначальная миссия заключалась в изучении только планетных систем Юпитера и Сатурна, Вояджер 2 продолжил к Урану и Нептуну. Теперь «Вояджеры» исследуют внешнюю границу гелиосфера в межзвездное пространство; их миссия продлевалась трижды, и они продолжают передавать полезные научные данные. Ни Уран, ни Нептун не сделали снимков крупным планом другим зондом, кроме "Вояджер-2".

25 августа 2012 г. по данным Вояджер 1 указал, что он стал первым искусственным объектом, который вошел в межзвездное пространство, путешествуя «дальше, чем кто-либо или что-либо в истории».[1] По состоянию на 2013 год, Вояджер 1 двигался со скоростью 17 километров в секунду (11 миль / с) относительно Солнца.[2]

5 ноября 2019 г. Вояджер 2 указал, что он также вошел в межзвездное пространство.[3] 4 ноября 2019 г. ученые сообщили, что 5 ноября 2018 г. Вояджер 2 зонд официально достиг межзвездная среда (ISM), регион космическое пространство вне влияния Солнечная система, и теперь присоединился к Вояджер 1 зонд, который достиг ISM ранее в 2012 году.[4][5]

Данные и фотографии, собранные фотоаппаратами "Вояджеров", магнитометры и другие инструменты раскрыли неизвестные подробности о каждом из четырех планеты-гиганты и их луны. На снимках крупным планом с космического корабля были нанесены на карту сложные формы облаков Юпитера, ветры и штормовые системы и обнаружена вулканическая активность на его луне Ио. Было обнаружено, что кольца Сатурна имеют загадочные косы, изгибы и спицы и сопровождаются мириадами «локонов». На Уране Вояджер 2 обнаружил сильное магнитное поле вокруг планеты и еще десять лун. Пролетая мимо Нептуна, он обнаружил три кольца и шесть ранее неизвестных спутников, планетарный магнитное поле и сложные, широко распространенные полярные сияния. Вояджер 2 единственный космический корабль, посетивший эти два ледяные гиганты. В августе 2018 года НАСА подтвердило на основании результатов Новые горизонты космический корабль "водородная стена "на внешних границах Солнечной системы, который был впервые обнаружен в 1992 году двумя космическими кораблями" Вояджер ".[6][7]

«Вояджер сделал то, чего никто не предсказывал, нашел сцены, которых никто не ожидал, и обещает пережить своих изобретателей», - писал автор Стивен Дж. Пайн. «Подобно великой картине или постоянному учреждению, она обрела собственное существование, судьба вне досягаемости ее создателей». [8]

Корабли "Вояджер" были построены в г. Лаборатория реактивного движения в Южная Калифорния и финансируется Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), которые также финансировали свои запуски из мыс Канаверал, Флорида, их отслеживание и все остальное, что касается зондов.

Стоимость первоначальной программы составляла 865 миллионов долларов, а добавленная позже Межзвездная миссия "Вояджер" стоила еще 30 миллионов долларов.[9]

В июле 2019 года был реализован новый план по более эффективному управлению двумя космическими зондами Voyager.[10]

История

Дальнейшая информация: Программа Гранд-тура
Траектории и ожидаемые местоположения космических кораблей "Пионер" и "Вояджер" в апреле 2007 г.
Траектории, которые позволили космическому кораблю "Вояджер" посетить внешние планеты и достичь скорости, чтобы покинуть Солнечную систему.
Участок Вояджер 2's гелиоцентрическая скорость относительно его расстояния от Солнца, иллюстрирующая использование силы тяжести для ускорения космического корабля по Юпитеру, Сатурну и Урану. Наблюдать Тритон, Вояджер 2 прошел над северным полюсом Нептуна, что привело к ускорению за пределами плоскости эклиптики и уменьшению своей скорости от Солнца.[11]

Два космических зонда "Вояджер" изначально задумывались как часть Морская программа, поэтому они изначально были названы Маринер 11 и Маринер 12. Затем они были перемещены в отдельную программу под названием «Маринер Юпитер-Сатурн», позже переименованную в программу «Вояджер», потому что считалось, что конструкция двух космических зондов значительно превзошла конструкцию семейства «Маринер» и заслуживает отдельного названия.[12]

Интерактивная 3D-модель космического корабля "Вояджер".

Программа "Вояджер" была похожа на Планетарный Гранд Тур планировалось в конце 1960-х - начале 1970-х годов. Гранд Тур будет использовать выравнивание внешних планет, обнаруженное Гэри Фландро, аэрокосмический инженер в Лаборатории реактивного движения. Это выравнивание, которое происходит раз в 175 лет,[13] произойдет в конце 1970-х годов и позволит использовать гравитационная помощь исследовать Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Планетарный гранд-тур должен был отправить несколько пар зондов, чтобы они пролетели мимо всех внешних планет (включая Плутон, который тогда еще считался планетой) по различным траекториям, включая Юпитер-Сатурн-Плутон и Юпитер-Уран-Нептун. Ограниченное финансирование завершило программу Гранд-тура, но элементы были включены в программу «Вояджер», которая выполнила многие из целей Гранд-тура, за исключением посещения Плутона.

Вояджер 2 был запущен первым. Его траектория была разработана таким образом, чтобы обеспечить возможность облетов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Вояджер 1 был запущен после Вояджер 2, но по более короткой и быстрой траектории, которая была разработана для обеспечения оптимального пролета луны Сатурна. Титан,[14] который, как известно, был довольно большим и обладал плотной атмосферой. Эта встреча отправлена Вояджер 1 из плоскости эклиптики, завершив свою планетологическую миссию.[15] Было Вояджер 1 не смог совершить облет Титана, траектория Вояджер 2 мог быть изменен, чтобы исследовать Титан, отказавшись от посещения Урана и Нептуна.[16] Вояджер 1 не был запущен по траектории, которая позволила бы ему продолжить путь к Урану и Нептуну, но могла продолжиться от Сатурна до Плутона, не исследуя Титан.[17]

В 90-е годы Вояджер 1 обогнал более медленные зонды дальнего космоса Пионер 10 и Пионер 11 стать самым удаленным от Земли созданным человеком объектом, рекорд, который он сохранит в обозримом будущем. В Новые горизонты зонд, который имел более высокую скорость запуска, чем Вояджер 1, движется медленнее из-за дополнительной скорости Вояджер 1 получил от облетов Юпитера и Сатурна. Вояджер 1 и Pioneer 10 являются наиболее удаленными друг от друга объектами, созданными руками человека, поскольку они движутся примерно в противоположных направлениях от Солнечная система.

В декабре 2004 г. Вояджер 1 пересек завершающий шок, где солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости и вошел в гелиооболочка, где солнечный ветер сжимается и становится турбулентным из-за взаимодействия с межзвездная среда. 10 декабря 2007 г. Вояджер 2 также достиг конечного шока, примерно на 1 миллиард миль ближе к Солнцу, чем откуда Вояджер 1 впервые пересек ее, указывая на то, что Солнечная система асимметричный.[18]

В 2010 Вояджер 1 сообщили, что исходящая скорость солнечного ветра упала до нуля, и ученые предсказали, что она приближается к межзвездное пространство.[19] В 2011 году данные «Вояджеров» определили, что гелиослоя не гладкая, а заполнена гигантскими магнитный пузыри, которые, как предполагается, образуются, когда магнитное поле Солнца искривляется на краю Солнечной системы.[20]

Ученые НАСА сообщили, что Вояджер 1 был очень близок к выходу в межзвездное пространство, о чем свидетельствует резкое повышение частицы высоких энергий извне Солнечной системы.[21][22] В сентябре 2013 года НАСА объявило, что Вояджер 1 пересек гелиопауза 25 августа 2012 года, что сделало его первым космическим аппаратом, вышедшим в межзвездное пространство.[23][24][25]

В декабре 2018 года НАСА объявило, что Вояджер 2 пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года, став вторым космическим кораблем, вошедшим в межзвездное пространство.[3]

По состоянию на 2017 год Вояджер 1 и Вояджер 2 продолжить наблюдение за условиями на внешних просторах Солнечной системы.[26] Ожидается, что космический корабль «Вояджер» сможет работать с научными инструментами до 2020 года, когда ограниченная мощность потребует отключения инструментов один за другим. Где-то примерно в 2025 году мощности для работы каких-либо научных инструментов больше не будет.

В июле 2019 года был предложен новый план по более эффективному управлению двумя космическими зондами Вояджер.[10]

Дизайн космического корабля

Каждый космический корабль "Вояджер" весит 773 килограмма (1704 фунта). Из этого общего веса каждый космический корабль несет 105 кг (231 фунт) научных инструментов.[27] В идентичном космическом корабле "Вояджер" используется трехосная стабилизация. системы наведения это использование гироскопический и акселерометр вклады в их контроль отношения компьютеры, чтобы указать их антенны с высоким коэффициентом усиления в направлении Земля и их научные инструменты к своим целям, иногда с помощью подвижной инструментальной платформы для небольших инструментов и электронная фотография система.

Космический зонд с приземистым цилиндрическим корпусом, увенчанный большой параболической антенной, направленной влево, трехэлементным радиоизотопным термоэлектрическим генератором на штанге, выступающей вниз, и научными приборами на штанге, выступающей вверх. Диск крепится к корпусу лицом впереди влево. Длинная трехосная стрела простирается вниз влево, а две радиоантенны - вниз влево и вниз вправо.
Схема космического корабля Вояджер

На схеме показана антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) с тарелкой диаметром 3,7 м (12 футов), прикрепленной к полости. десятиугольный электроника контейнер. Также имеется сферический резервуар, в котором находится гидразин одноразовое топливо топливо.

В Вояджер Золотая запись крепится к одной из бортов автобуса. Угловая квадратная панель справа - это цель оптической калибровки и излучатель избыточного тепла. Три радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи) встык на нижней стреле встык.

Платформа сканирования включает в себя: инфракрасный интерферометрический спектрометр (IRIS) (самая большая камера вверху справа); ультрафиолетовый спектрометр (UVS) чуть выше IRIS; две подсистемы Imaging Science (ISS) видикон камеры слева от УВС; и Фотополяриметрическая система (PPS) под МКС.

Поддерживаются только пять следственных групп, хотя данные собираются для двух дополнительных инструментов.[28]Подсистема полетных данных (FDS) и один восьмидорожечный цифровой магнитофон (DTR) предоставляют функции обработки данных.

FDS настраивает каждый прибор и контролирует работу прибора. Он также собирает технические и научные данные и форматирует данные для коробка передач. DTR используется для записи высокоскоростных Плазма Данные волновой подсистемы (PWS). Данные воспроизводятся каждые шесть месяцев.

Подсистема Imaging Science, состоящая из широкоугольной и узкоугольной камеры, представляет собой модифицированную версию конструкции камеры с медленным сканированием видикона, которая использовалась в более ранних полетах Mariner. Подсистема Imaging Science состоит из двух телекамер, каждая с восемью фильтрами в управляемом колесе фильтров, установленном перед видиконами. Один имеет низкое разрешение 200 мм (7,9 дюйма) фокусное расстояние широкоугольный объектив с отверстие f / 3 (широкоугольная камера), в то время как в другом используется узкоугольный объектив с более высоким разрешением 1500 мм и f / 8.5 (узкоугольная камера).

Научные инструменты

Список научных инструментов
Название инструментаСокращениеОписание
Система визуализации науки
МКС
Используется система с двумя камерами (узкоугольная / широкоугольная) для получения изображений Юпитера, Сатурна и других объектов вдоль траектории. Больше
Фильтры
Фильтры для узкоугольной камеры[29]
имяДлина волныСпектрЧувствительность
ясно
280–640 нм
Вояджер - Фильтры - Clear.png
УФ
280–370 нм
Вояджер - Фильтры - UV.png
Виолетта
350–450 нм
Voyager - Filters - Violet.png
Синий
430–530 нм
Вояджер - Фильтры - Blue.png
'
'
Clear.png
'
Зеленый
530–640 нм
Вояджер - Фильтры - Green.png
'
'
Clear.png
'
оранжевый
590–640 нм
Вояджер - Фильтры - Orange.png
'
'
Clear.png
'
Фильтры широкоугольной камеры[30]
имяДлина волныСпектрЧувствительность
ясно
280–640 нм
Вояджер - Фильтры - Clear.png
'
'
Clear.png
'
Виолетта
350–450 нм
Voyager - Filters - Violet.png
Синий
430–530 нм
Вояджер - Фильтры - Blue.png
CH4 -U
536–546 нм
Voyager - Фильтры - CH4U.png
Зеленый
530–640 нм
Вояджер - Фильтры - Green.png
Na -D
588–590 нм
Voyager - Фильтры - NaD.png
оранжевый
590–640 нм
Вояджер - Фильтры - Orange.png
CH4 -JST
614–624 нм
Voyager - Фильтры - CH4JST.png
Радионаучная система
RSS
Использовал телекоммуникационную систему космического корабля "Вояджер" для определения физических свойств планет и спутников (ионосферы, атмосферы, массы, гравитационные поля, плотности), а также количества и распределения материалов в кольцах Сатурна и размеров колец. Больше
Инфракрасный Интерферометр Спектрометр
ИРИС
Исследовал как глобальный, так и локальный энергетический баланс и состав атмосферы. Вертикальные профили температуры были также получены с планет и спутников, а также состав, тепловые свойства и размер частиц в Кольца Сатурна. Больше
Ультрафиолетовый Спектрометр
UVS
Предназначен для измерения свойств атмосферы и измерения радиации. Больше
Трехосный флюксгейт Магнитометр
МАГ
Разработан для исследования магнитных полей Юпитера и Сатурна, взаимодействия солнечного ветра с магнитосферами этих планет и межпланетного магнитного поля до границы солнечного ветра с межзвездным магнитным полем и за ее пределами, если они пересекаются. Больше
Плазма Спектрометр
PLS
Исследовал макроскопические свойства ионов плазмы и измерял электроны в диапазоне энергий от 5 эВ до 1 кэВ. Больше
Низкоэнергетичный Заряженная частица Инструмент
LECP
Измеряет разность потоков энергии и угловые распределения ионов, электронов и разницу в энергетическом составе ионов. Больше
Система космических лучей
CRS
Определяет происхождение и процесс ускорения, историю жизни и динамический вклад межзвездных космических лучей, нуклеосинтез элементов в источниках космических лучей, поведение космических лучей в межпланетной среде и окружающую среду захваченных планет с энергичными частицами. Больше
Планетарный Радиоастрономия изучение
PRA
Использовал радиоприемник с разверткой частоты для изучения сигналов радиоизлучения Юпитера и Сатурна. Больше
Фотополяриметр Система
PPS
Используется 6-дюймовый телескоп Кассегрена типа Даля-Киркхэма с диафрагмой f / 1,4 с колесом анализатора, содержащим пять анализаторов на 0,60,120,45 и 135 градусов, и колесом фильтров с восемью спектральными полосами от 2350 до 7500A для сбора информации о текстуре и составе поверхности. Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также информацию о свойствах рассеяния в атмосфере и плотности этих планет. Больше
Подсистема плазменных волн
PWS
Обеспечивает непрерывные, независимые от оболочки измерения профилей электронной плотности на Юпитере и Сатурне, а также основную информацию о локальном взаимодействии волны с частицами, полезную при изучении магнитосферы. (смотрите также Плазма ) Больше

Компьютеры и обработка данных

На космическом корабле «Вояджер» есть три разных типа компьютеров, по два каждого типа, иногда используемые для резервирования. Это проприетарные компьютеры, изготовленные по индивидуальному заказу, построенные из КМОП и ТТЛ интегральных схем среднего размера и дискретных компонентов. Общее количество слов на шести компьютерах составляет около 32К. "Вояджер-1" и "Вояджер-2" имеют идентичные компьютерные системы.[31][32]

Компьютерная командная система (CCS), центральный контроллер космического корабля, представляет собой два процессора типа прерывания по 18 битов, каждый из которых содержит 4096 слов в энергонезависимой памяти. плакированная память провода. В течение большей части миссии "Вояджер" два компьютера CCS на каждом космическом корабле использовались без резервирования для увеличения возможностей управления и обработки космического корабля. CCS практически идентична системе, установленной на космическом корабле "Викинг".[33]

Система полетных данных (FDS) - это две 16-битные машины слов с модульной памятью по 8198 слов каждая.

Система управления отношением и артикуляцией (AACS) - это две машины с 18-битными словами по 4096 слов в каждой.

В отличие от других бортовых приборов, работа камер для видимый свет не является автономным, а скорее управляется таблицей параметров изображения, содержащейся в одном из бортовых цифровые компьютеры, Подсистема полетных данных (FDS). Более поздние космические зонды, начиная примерно с 1990 года, обычно полностью автономный камеры.

Подсистема компьютерных команд (CCS) управляет камерами. CCS содержит фиксированные компьютерные программы такие как процедуры декодирования команд, обнаружения и исправления неисправностей, процедуры наведения антенны и процедуры упорядочивания космических аппаратов. Этот компьютер является улучшенной версией того, который использовался в Викинг орбитальный аппарат.[34] Аппаратное обеспечение обеих специально созданных подсистем CCS в «Вояджерах» идентично. Существует лишь небольшая модификация программного обеспечения для одного из них, в котором есть научная подсистема, которой нет в другом.

Подсистема управления ориентацией и артикуляцией (AACS) управляет ориентацией космического корабля (его ориентацией). Он удерживает антенну с высоким коэффициентом усиления направленной к Земле, контролирует изменения положения и направляет платформу сканирования. Изготовленные на заказ системы AACS на обоих кораблях идентичны.

Было ошибочно сообщено[35] на Интернет что космические зонды "Вояджер" управлялись версией RCA 1802 (RCA CDP1802 "COSMAC" микропроцессор ), но такие утверждения не подтверждаются первичной конструкторской документацией. Микропроцессор CDP1802 использовался позже в Галилео Космический зонд, который был спроектирован и построен много лет спустя. Цифровая управляющая электроника «Вояджеров» не была основана на микропроцессорной микросхеме.

Связь

В восходящий канал коммуникация осуществляется через S-диапазон микроволновая связь. В нисходящий канал связь осуществляется X-диапазон микроволновая печь передатчик на борту космического корабля с передатчиком S-диапазона в качестве резервного. Вся дальняя связь между двумя «Вояджерами» осуществляется с использованием их 3,7-метровых (12 футов) антенн с высоким коэффициентом усиления. Антенна с высоким коэффициентом усиления имеет ширину луча 0,5 ° для диапазона X и 2,3 ° для диапазона S.[36]:17 (Антенна с низким усилением имеет усиление 7 дБ и ширину луча 60 °.)[36]:17

Из-за закон обратных квадратов в радиосвязь скорость передачи цифровых данных, используемых в нисходящих линиях связи с "Вояджеров", постоянно снижается по мере удаления от Земли. Например, скорость передачи данных с Юпитера составляла около 115 000 бит в секунду. Это уменьшилось вдвое на расстоянии от Сатурна, и с тех пор оно постоянно снижалось.[36] Некоторые меры были приняты на практике, чтобы уменьшить влияние закона обратных квадратов. В период с 1982 по 1985 год диаметры трех основных параболические тарелочные антенны из Сеть Deep Space были увеличены с 64 до 70 м (210 до 230 футов)[36]:34 резко увеличивают их площади для сбора слабых микроволновых сигналов.

Пока корабль находился между Сатурном и Ураном, бортовое программное обеспечение было модернизировано, чтобы обеспечить определенную степень сжатия изображения и использовать более эффективные Кодирование с исправлением ошибок Рида-Соломона.[36]:33

РИТЭГи для программы "Вояджер"

Затем, между 1986 и 1989 годами, были задействованы новые методы объединения сигналов от нескольких антенн на земле в один, более мощный сигнал, что-то вроде антенная решетка.[36]:34 Это было сделано в Голдстоун, Калифорния, Канберра, и Мадрид используя имеющиеся там дополнительные спутниковые антенны. Кроме того, в Австралии Радиотелескоп Паркса был введен в строй во время пролета Нептуна в 1989 году. В Соединенных Штатах Очень большой массив в Нью-Мексико был введен во временное пользование вместе с антеннами сети дальнего космоса в Голдстоуне.[36]:34 Использование этой новой технологии антенных решеток помогло компенсировать огромное расстояние по радио от Нептуна до Земли.

Мощность

Электричество поставляется тремя MHW-RTG радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи). Они питаются от плутоний-238 (в отличие от Pu-239 изотоп, используемый в ядерном оружии) и предоставил примерно 470 W в 30 вольт ОКРУГ КОЛУМБИЯ когда космический корабль был запущен. Плутоний-238 распадается с период полураспада 87,74 года,[37] таким образом, РИТЭГ с Pu-238 потеряют коэффициент 1-0,5(1/87.74) = 0,79% от их выработки электроэнергии в год.

В 2011 году, через 34 года после запуска, тепловая мощность, вырабатываемая таким РИТЭГом, снизится до (1/2)(34/87.74) ≈ 76% от начальной мощности. РИТЭГ термопары, которые преобразуют тепловую энергию в электричество, также со временем ухудшаются, уменьшая доступную электрическую мощность ниже этого расчетного уровня.

К 7 октября 2011 г. Вояджер 1 и Вояджер 2 упала до 267,9 Вт и 269,2 Вт соответственно, что составляет около 57% мощности при запуске. Уровень выходной мощности был лучше, чем прогнозы до запуска, основанные на консервативной модели деградации термопары. По мере уменьшения электрической мощности нагрузки космических аппаратов должны отключаться, что устраняет некоторые возможности. К 2032 году может не хватить мощности для связи.[38]

Межзвездная миссия "Вояджер"

Вояджер 1 пересекли гелиопаузу или край гелиосфера, в августе 2012 г.
Вояджер 2 пересек гелиооболочка в ноябре 2018 г.[3][39]

Основная миссия "Вояджера" была завершена в 1989 году, когда самолет пролетел мимо Нептуна. Вояджер 2. Межзвездная миссия "Вояджер" (VIM) - это расширение миссии, начавшееся, когда два космических корабля уже находились в полете более 12 лет.[40] Подразделение гелиофизики Управления научных миссий НАСА провело в 2008 году старшую проверку по гелиофизике. Группа пришла к выводу, что VIM «является миссией, которую абсолютно необходимо продолжать», и что финансирование VIM «приближается к оптимальному уровню и увеличило DSN (Сеть Deep Space ) поддержка гарантирована ".[41]

Основная цель VIM - расширить исследование Солнечной системы за пределы внешних планет до внешнего предела и, если возможно, даже за его пределы. "Вояджеры" продолжают поиск границы гелиопаузы, которая является внешней границей магнитного поля Солнца. Прохождение границы гелиопаузы позволит космическому аппарату производить измерения межзвездных полей, частиц и волн, на которые не влияет Солнечный ветер.

Целиком Вояджер 2 Платформа сканирования, включая все инструменты платформы, была отключена в 1998 году. Все инструменты платформы включены Вояджер 1, кроме ультрафиолетового спектрометра (UVS)[42] также были выключены.

В Вояджер 1 Платформа сканирования должна была выйти из строя в конце 2000 года, но ее оставили для исследования УФ-излучения с наветренной стороны. Данные УФ-съемки все еще собираются, но сканирование больше невозможно.[43]

Гироскопические операции завершились в 2016 г. на Вояджер 2 а в 2017 году для Вояджер 1. Гироскопические операции используются для вращения зонда на 360 градусов шесть раз в год для измерения магнитного поля космического корабля, которое затем вычитается из научных данных магнитометра.

Два космических корабля продолжают работать с некоторой потерей избыточности подсистем, но сохраняют способность возвращать научные данные от полного набора научных инструментов Voyager Interstellar Mission (VIM).

Оба космических корабля также имеют достаточную электрическую мощность и топливо для контроля ориентации, чтобы продолжить работу примерно до 2025 года, после чего может не хватить электроэнергии для поддержки работы научных приборов; возврат научных данных и прекращение эксплуатации космических аппаратов.[44]

Детали миссии

Эта диаграмма гелиосферы была опубликована 28 июня 2013 года и включает результаты, полученные с космического корабля "Вояджер".[45]

К началу VIM, Вояджер 1 находился на расстоянии 40 Австралия с Земли пока Вояджер 2 было 31 AU.[46] VIM находится в трех фазах: завершающий шок, исследование гелиооболочки, фаза исследования межзвездного пространства. Космический аппарат начал VIM в среде, контролируемой магнитным полем Солнца, причем в плазменных частицах преобладают частицы, содержащиеся в расширяющемся сверхзвуковом солнечном ветре. Это характерная среда для фазы завершающего шока. На некотором расстоянии от Солнца сверхзвуковой солнечный ветер будет сдерживаться от дальнейшего расширения межзвездным ветром. Первой особенностью, с которой столкнулся космический аппарат в результате этого взаимодействия межзвездного ветра и солнечного ветра, была ударная волна, при которой солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости и происходят большие изменения направления потока плазмы и ориентации магнитного поля.

Вояджер 1 завершил фазу завершающего шока в декабре 2004 г. на расстоянии 94 а.е., в то время как Вояджер 2 завершил его в августе 2007 года на расстоянии 84 а.е. После входа в гелиооболочку космический корабль оказывается в зоне, где преобладает магнитное поле Солнца и частицы солнечного ветра. Пройдя через гелиооболочку, два «Вояджера» начнут фазу межзвездного исследования.

Внешняя граница гелиооболочки называется гелиопаузой, куда сейчас направляются космические корабли. Это область, где влияние Солнца начинает уменьшаться и межзвездное пространство может быть обнаружено. Вояджер 1 покидает Солнечную систему со скоростью 3,6 а.е. в год в 35 ° к северу от эклиптика в общем направлении солнечная вершина в Геркулес, в то время как Вояджер 2'Скорость полета составляет около 3,3 а.е. в год, направление 48 ° к югу от эклиптики. В конечном итоге космический корабль "Вояджер" отправится к звездам. Примерно 40 000 лет, Вояджер 1 будет в пределах 1,6 световых лет (ly) из AC + 79 3888, также известный как Gliese 445, приближающийся к Солнцу. Через 40 000 лет Вояджер 2 будет в пределах 1,7 св. лет от Росс 248 (другая звезда, приближающаяся к Солнцу) и в 296000 лет он пройдет в пределах 4,6 лы от Сириус которая является самой яркой звездой на ночном небе.[1]

Ожидается, что космический аппарат не столкнется со звездой за 1 секстиллион (1020) лет.[47]

В октябре 2020 года астрономы сообщили о значительном неожиданном увеличении плотности в Космос за пределами Солнечная система как обнаружено Вояджер 1 и Вояджер 2 космические зонды. По мнению исследователей, это означает, что «градиент плотности является крупномасштабной особенностью VLISM (очень местный межзвездная среда ) в общем направлении гелиосферный нос ".[48][49]

Телеметрия

Телеметрия поступает в блок модуляции телеметрии (TMU) отдельно как «низкоскоростной» канал с частотой 40 бит в секунду (бит / с) и «высокоскоростной» канал.

Телеметрия с низкой скоростью направляется через TMU, так что ее можно передавать по нисходящей линии только как некодированные биты (другими словами, исправление ошибок отсутствует). При высокой скорости одна из наборов скоростей от 10 бит / с до 115,2 кбит / с передается по нисходящей линии связи как кодированные символы.

Если смотреть с расстояния 6 миллиардов километров (3,7 миллиарда миль), Земля выглядит как "бледно-голубая точка "(голубовато-белое пятнышко примерно на полпути вниз по светлой полосе справа).[50]

TMU кодирует поток данных с высокой скоростью сверточным кодом, имеющим длину ограничения 7, с символьной скоростью, равной удвоенной скорости передачи данных (k = 7, r = 1/2).

Телеметрия Voyager работает на следующих скоростях передачи:

  • 7200, 1400 бит / с воспроизведение на магнитофоне
  • Поля, частицы и волны в реальном времени со скоростью 600 бит / с; полный УВС; инженерное дело
  • 160 бит / с поля, частицы и волны в реальном времени; Подмножество UVS; инженерное дело
  • Технические данные в реальном времени 40 бит / с, научных данных нет.

Примечание. При 160 и 600 бит / с чередуются разные типы данных.

Корабль "Вояджер" поддерживает три различных формата телеметрии:

Высокий уровень

  • CR-5T (ISA 35395) Наука,[51] обратите внимание, что это может содержать некоторые технические данные.
  • FD-12 более высокая точность (и разрешение по времени) Технические данные, обратите внимание, что некоторые научные данные также могут быть закодированы.

Низкая ставка

  • ЭЛ-40 Инжиниринг,[51] обратите внимание, что этот формат может содержать некоторые научные данные, но не все представленные системы.
    Это сокращенный формат с усечением данных для некоторых подсистем.

Понятно, что существует существенное перекрытие телеметрии EL-40 и CR-5T (ISA 35395), но более простые данные EL-40 не имеют разрешения телеметрии CR-5T. По крайней мере, когда дело доходит до представления доступного электричества подсистемам, EL-40 передает только целочисленные приращения, поэтому подобное поведение ожидается и в других местах.

Дампы памяти доступны в обоих инженерных форматах. Эти стандартные диагностические процедуры выявили и исправили проблемы с прерывистым переключением битов памяти, а также выявили проблему с постоянным переключением битов, которая вызвала двухнедельную потерю данных в середине 2010 года.

Обложка золотой пластинки

Вояджер Золотая запись

Основная статья: Вояджер Золотая запись

Оба космических корабля несут на себе 12-дюймовую (30 см) золотую фонографическую пластинку, которая содержит изображения и звуки Земли, символические указания на обложке для воспроизведения пластинки и данные о местоположении Земли.[26][22] Запись задумана как комбинация капсула времени и межзвездное сообщение любой цивилизации, инопланетянам или людям далекого будущего, которые могут вернуть любого из «Вояджеров». Содержание этой записи было выбрано комитетом, в который входили Тимоти Феррис[22] и под председательством Карл Саган.

Бледно-голубая точка

Основная статья: Бледно-голубая точка

Открытия программы "Вояджер" на начальном этапе ее миссии, включая новые цветные фотографии крупных планет крупным планом, регулярно документировались печатными и электронными СМИ. Среди самых известных из них - изображение Земли как Бледно-голубая точка, снято в 1990 г. Вояджер 1, и популяризировал Карл Саган,

Снова рассмотрим эту точку. Вот здесь. Это дом. Это мы ... Земля - ​​очень маленькая сцена на огромной космической арене ... На мой взгляд, возможно, нет лучшей демонстрации безрассудства человеческого самомнения, чем этот отдаленный образ нашего крошечного мира. Для меня это подчеркивает нашу ответственность относиться друг к другу с большей добротой и состраданием, а также беречь и лелеять эту бледно-голубую точку, единственный дом, который мы когда-либо знали.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Jpl.Nasa.Gov. "Вояджер выходит в межзвездное пространство - Лаборатория реактивного движения НАСА". Jpl.nasa.gov. Получено 14 сентября 2013.
  2. ^ "Отчет о состоянии операций миссии" Вояджер "№ 2013-05-31, неделя, закончившаяся 31 мая 2013 г.". JPL. Получено 19 августа 2013.
  3. ^ а б c Браун, Дуэйн; Фокс, Карен; Кофилд, Калия; Поттер, Шон (10 декабря 2018 г.). «Выпуск 18-115 - зонд НАСА« Вояджер-2 »выходит в межзвездное пространство». НАСА. Получено 10 декабря 2018.
  4. ^ Университет Айовы (4 ноября 2019 г.). «Вояджер-2 достигает межзвездного пространства - прибор под руководством Айовы обнаруживает скачок плотности плазмы, подтверждая, что космический корабль вошел в царство звезд». EurekAlert!. Получено 4 ноября 2019.
  5. ^ Чанг, Кеннет (4 ноября 2019 г.). «Открытия« Вояджера-2 »из межзвездного пространства - во время своего путешествия за границу пузыря солнечного ветра зонд обнаружил некоторые заметные отличия от своего близнеца« Вояджер-1 »». Нью-Йорк Таймс. Получено 5 ноября 2019.
  6. ^ Гладстон, Дж. Рэндалл; и другие. (7 августа 2018 г.). «Небесный фон Лаймана-α, наблюдаемый New Horizons». Письма о геофизических исследованиях. 45 (16): 8022–8028. arXiv:1808.00400. Bibcode:2018GeoRL..45.8022G. Дои:10.1029 / 2018GL078808.
  7. ^ Летцтер, Рафи (9 августа 2018 г.). «НАСА обнаружило огромную светящуюся« водородную стену »на краю нашей Солнечной системы». Живая наука. Получено 10 августа 2018.
  8. ^ "Фантастическое путешествие" Вояджера ". Чердак. Получено 3 марта 2020.
  9. ^ "Вояджер - информационный бюллетень". voyager.jpl.nasa.gov.
  10. ^ а б Кофилд, Калла (8 июля 2019 г.). «Новый план для продолжения работы старейших исследователей НАСА». НАСА. Получено 12 июля 2019.
  11. ^ Дэйв Дуди (15 сентября 2004 г.). «Основы космического полета. Раздел I. Окружающая среда космоса». .jpl.nasa.gov.
  12. ^ Глава 11 «Путешественник: грандиозное путешествие по большой науке» (сек. 268.), Эндрю, Дж. Бутрика, найденная в От инженерной науки к большой науке ISBN  978-0-16-049640-0 под редакцией Памелы Э. Мак, НАСА, 1998 г.
  13. ^ «Планетарное путешествие». USA.gov. 30 октября 2013 г. Архивировано с оригинал 27 ноября 2013 г.. Получено 15 октября 2013.
  14. ^ Дэвид В. Свифт (1 января 1997 г.). Сказки "Вояджера": личные взгляды на гранд-тур. AIAA. п. 69. ISBN  978-1-56347-252-7.
  15. ^ "Вояджер FAQ". Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинал 21 июля 2011 г.. Получено 1 января 2015.
  16. ^ Джим Белл (24 февраля 2015 г.). Межзвездная эра: изнутри сорокалетней миссии "Вояджер". Издательская группа "Пингвин". п. 94. ISBN  978-0-698-18615-6.
  17. ^ Алан Стерн (23 июня 2014 г.). "Перспектива ИП: что, если бы" Вояджер "исследовал Плутон?". Новые горизонты: миссия НАСА к Плутону и поясу Койпера. Получено 29 августа 2020.
  18. ^ «НАСА -« Вояджер-2 »доказывает, что Солнечная система раздавлена». www.nasa.gov.
  19. ^ Браун, Дуэйн; Повар, Цзя-Руи; Бакли, М. (14 декабря 2010 г.). "Приближаясь к межзвездному пространству, зонд НАСА видит ослабление солнечного ветра". Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 15 декабря 2010 г.
  20. ^ Смит, Кэтрин (10 июня 2011 г.). «СМОТРЕТЬ: НАСА обнаруживает« пузыри »на краю Солнечной системы». Huffington Post.
  21. ^ Амос, Джонатан (15 июня 2012 г.). "Частицы указывают путь для" Вояджера НАСА ". Новости BBC. Получено 15 июн 2012.
  22. ^ а б c Феррис, Тимоти (май 2012 г.). "Тимоти Феррис в бесконечном путешествии путешественников". Смитсоновский журнал. Получено 15 июн 2012.
  23. ^ Кук, Цзя-Руи С.; Agle, D. C .; Браун, Дуэйн (12 сентября 2013 г.). «Космический корабль НАСА отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство». НАСА. Получено 12 сентября 2013.
  24. ^ «Вояджер-1 вошел в новую область космоса, о чем свидетельствуют внезапные изменения космических лучей». Архивировано из оригинал 22 марта 2013 г.. Получено 20 марта 2013.
  25. ^ «Отчет: обновление статуса НАСА« Вояджер »о местоположении« Вояджера-1 »». НАСА. Получено 20 марта 2013.
  26. ^ а б Краусс, Лоуренс М. (5 сентября 2017 г.). "Размышляя о межзвездных путешествиях путешественников и о наших собственных". Нью-Йорк Таймс. Получено 5 сентября 2017.
  27. ^ Хейнс, Роберт. «Как мы получаем снимки из космоса, исправленное издание». Факты НАСА. НТРС.
  28. ^ Вояджер - космический корабль Сайт НАСА
  29. ^ НАСА / Лаборатория реактивного движения (26 августа 2003 г.). "Описание камеры с узким углом обзора" Вояджер-1 ". НАСА / PDS.
  30. ^ НАСА / Лаборатория реактивного движения (26 августа 2003 г.). "Описание широкоугольной камеры" Вояджер-1 ". НАСА / PDS.
  31. ^ "Часто задаваемые вопросы о Вояджере". Архивировано из оригинал 21 июля 2011 г.
  32. ^ "Информация об устройстве" Вояджер-1 ". seti.org. Получено 10 августа 2019.
  33. ^ «Компьютеры в космическом полете: опыт НАСА - Глава 6 - Распределенные вычисления на борту« Вояджера »и« Галилео »-« Вояджер »- летающий вычислительный центр».
  34. ^ Томайко, Джеймс (апрель 1987 г.). «Компьютеры в космическом полете: опыт НАСА». НАСА. Получено 6 февраля 2010.
  35. ^ Джонсон, Херб (ноябрь 2014 г.). "История космоса COSMAC 1802". автор. Получено 27 июля 2015.
  36. ^ а б c d е ж г Людвиг, Роджер; Тейлор, Джим (март 2002). "Вояджер Телекоммуникации" (PDF). НАСА. Получено 26 марта 2016.
  37. ^ "Ежеквартальное исследование актинидов: лето 1997 г.". lanl.gov.
  38. ^ Сигал, Майкл (1 сентября 2017 г.). "За пределами Вояджера". Наутилус. Получено 2 сентября 2017.
  39. ^ Кофилд, Калия; Кук, Цзя-Руи; Фокс, Карен (5 октября 2018 г.). "НАСА" Вояджер-2 "может приблизиться к межзвездному пространству". НАСА. Получено 6 октября 2018.
  40. ^ «Межзвездная миссия». НАСА.
  41. ^ «Общий обзор 2008 года по программе операций и анализа данных для операционных миссий по гелиофизике» (PDF). НАСА. п. 7. Архивировано из оригинал (PDF) 26 июня 2008 г.. Получено 30 мая 2008.
  42. ^ «Ультрафиолетовый спектрометр». "Вояджер: межзвездная миссия". Лаборатория реактивного движения НАСА. Получено 11 июн 2006.
  43. ^ Э. С. Стоун; Дж. Д. Ричардсон; Э. Б. Мэсси. "Предложение по межзвездной миссии" Вояджер "для старшего обзора 2010 г. Программы операций и анализа данных для действующих миссий по гелиофизике" (PDF). НАСА. п. 24. Архивировано из оригинал (PDF) 23 декабря 2016 г.. Получено 20 ноября 2016.
  44. ^ "Вояджер - сайт НАСА" Время жизни космического корабля ". Архивировано из оригинал 1 марта 2017 г.. Получено 13 сентября 2011.
  45. ^ «НАСА - переходные регионы у внешних границ гелиосферы». Архивировано из оригинал 8 июля 2013 г.
  46. ^ JPL.NASA.GOV. "Вояджер - Межзвездная миссия". voyager.jpl.nasa.gov. Получено 27 мая 2016.
  47. ^ Корин А.Л. Бейлер-Джонс, Давид Фарноккиа (3 апреля 2019 г.). "Будущие звездные облеты космических кораблей" Вояджер "и" Пионер ". Исследовательские заметки Американского астрономического общества. 3 (59): 59. arXiv:1912.03503. Bibcode:2019RNAAS ... 3 ... 59B. Дои:10.3847 / 2515-5172 / ab158e.
  48. ^ Старр, Мишель (19 октября 2020 г.). «Космический корабль« Вояджер »обнаруживает увеличение плотности космоса за пределами Солнечной системы». ScienceAlert. Получено 19 октября 2020.
  49. ^ Kurth, W.S .; Гурнетт, Д.А. (25 августа 2020 г.). «Наблюдения радиального градиента плотности в очень локальной межзвездной среде с помощью космического корабля« Вояджер-2 »». Письма в астрофизический журнал. 900 (1). Дои:10.3847 / 2041-8213 / abae58. Получено 19 октября 2020.
  50. ^ Персонал (12 февраля 2020 г.). "Возвращение к бледно-голубой точке". НАСА. Получено 12 февраля 2020.
  51. ^ а б "Вояджер - Статус миссии". voyager.jpl.nasa.gov.

внешние ссылки

Сайты НАСА

Страницы с информацией о приборе НАСА:

Сайты, не относящиеся к НАСА