stringtranslate.com

Программа Вояджер

Плакат с изображением планет и спутников, посещенных во время программы "Вояджер".

Программа «Вояджер» — американская научная программа, в которой используются два автоматических межзвездных зонда«Вояджер-1» и «Вояджер-2» . Они были запущены в 1977 году, чтобы воспользоваться благоприятным расположением двух газовых гигантов Юпитера и Сатурна и ледяных гигантов Урана и Нептуна и пролететь рядом с ними , собирая данные для передачи обратно на Землю. После запуска было принято решение отправить «Вояджер-2» к Урану и Нептуну для сбора данных для передачи обратно на Землю. [1]

По состоянию на 2023 год «Вояджеры» все еще работают за внешней границей гелиосферы в межзвездном пространстве . Они собирают и передают на Землю полезные данные.

"Вояджер" совершал поступки, которые никто не предсказывал, обнаруживал сцены, которых никто не ожидал, и обещает пережить своих изобретателей. Подобно великой картине или постоянному институту, он обрел собственное существование, судьбу, неподвластную его хозяевам.

-  Стивен Дж. Пайн [1]

По состоянию на 2023 год « Вояджер-1» движется со скоростью 61 198 километров в час (38 027 миль в час), или 17 км/с, относительно Солнца и находится на расстоянии 24 211 500 000 километров (1,50443 × 10 10  миль) от Солнца [2], достигая на расстоянии 161,844  а.е. (24,2  миллиарда  км ; 15,0 миллиардов  миль ) от Земли по состоянию на 25 ноября 2023 года. [3] 25 августа 2012 года данные «Вояджера-1» показали, что он вошел в межзвездное пространство. [4]

По состоянию на 2023 год « Вояджер-2» движется со скоростью 55 347 километров в час (34 391 миль в час), или 15 км/с, относительно Солнца и находится на расстоянии 20 203 800 000 километров (1,25541 × 10 10  миль) от Солнца [5], достигая на расстоянии 135,054  а.е. (20,2  миллиарда  км ; 12,6 миллиарда  миль ) от Земли по состоянию на 25 ноября 2023 года. [3] 5 ноября 2019 года данные «Вояджера-2» показали, что он также вошел в межзвездное пространство. [6] 4 ноября 2019 года ученые сообщили, что 5 ноября 2018 года зонд «Вояджер-2» официально достиг межзвездной среды (ISM), области космического пространства , находящейся за пределами влияния солнечного ветра , как и «Вояджер-1» в 2012 году. [7] [ 8]

Хотя «Вояджеры» вышли за пределы влияния солнечного ветра, им еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем покинуть Солнечную систему . НАСА указывает: «Если мы определим нашу Солнечную систему как Солнце и все, что в основном вращается вокруг Солнца, «Вояджер-1» останется в пределах Солнечной системы до тех пор, пока он не выйдет из облака Оорта еще через 14 000–28 000 лет». [9]

Данные и фотографии, собранные камерами, магнитометрами и другими инструментами «Вояджеров», раскрыли неизвестные подробности о каждой из четырех планет-гигантов и их спутников . На снимках крупным планом, полученных с космического корабля, были показаны сложные формы облаков Юпитера , ветры и штормовые системы , а также обнаружена вулканическая активность на его спутнике Ио . Было обнаружено, что кольца Сатурна имеют загадочные косы, изломы и спицы и сопровождаются множеством «локонов».

На Уране «Вояджер-2» обнаружил сильное магнитное поле вокруг планеты и еще десяти спутников . Его пролет над Нептуном обнаружил три кольца и шесть до сих пор неизвестных лун , планетарное магнитное поле и сложные, широко распространенные полярные сияния . По состоянию на 2023 год «Вояджер-2» остаётся единственным космическим кораблем, когда-либо посещавшим ледяные гиганты Уран и Нептун.

В августе 2018 года НАСА подтвердило на основе результатов космического корабля «Новые горизонты» существование « водородной стены » на внешних краях Солнечной системы, которая была впервые обнаружена в 1992 году двумя космическими кораблями «Вояджер». [10] [11]

Космические корабли «Вояджер» были построены в Лаборатории реактивного движения в Южной Калифорнии и финансировались Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), которое также финансировало их запуски с мыса Канаверал , Флорида , их слежение и все остальное, что касается зондов.

Стоимость первоначальной программы составляла 865 миллионов долларов, а добавленная позже Межзвездная миссия «Вояджер» обошлась дополнительно в 30 миллионов долларов. [12]

История

Траектории, которые позволили космическому кораблю «Вояджер» посетить внешние планеты и достичь скорости, позволяющей покинуть Солнечную систему.
График зависимости гелиоцентрической скорости "Вояджера-2 " от расстояния до Солнца, иллюстрирующий использование силы гравитации для ускорения космического корабля Юпитером, Сатурном и Ураном. Чтобы наблюдать Тритон , «Вояджер-2» пролетел над северным полюсом Нептуна, что привело к его ускорению за пределами плоскости эклиптики и уменьшению скорости вдали от Солнца. [13]

Два космических зонда "Вояджер" изначально были задуманы как часть программы "Маринер" , поэтому первоначально они назывались " Маринер-11" и "Маринер-12" . Затем они были переведены в отдельную программу под названием «Маринер Юпитер-Сатурн», позже переименованную в программу «Вояджер», поскольку считалось, что конструкция двух космических зондов достаточно продвинулась по сравнению с проектами семейства Маринер, чтобы заслужить отдельное название. [14]

Интерактивная 3D-модель космического корабля "Вояджер".

Программа «Вояджер» была похожа на Планетарный Гранд-тур , запланированный в конце 1960-х — начале 70-х годов. Гранд-тур будет использовать преимущества выравнивания внешних планет, обнаруженные Гэри Фландро , аэрокосмическим инженером из Лаборатории реактивного движения. Это выравнивание, которое происходит раз в 175 лет, [15] произойдет в конце 1970-х годов и позволит использовать гравитационную помощь для исследования Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона . Планетарный Гранд-тур должен был отправить несколько пар зондов для облета всех внешних планет (включая Плутон, который тогда еще считался планетой) по различным траекториям, включая Юпитер-Сатурн-Плутон и Юпитер-Уран-Нептун. Ограниченное финансирование положило конец программе 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 спроектирована так, чтобы позволить пролететь мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. «Вояджер-1» был запущен после «Вояджера-2» , но по более короткой и быстрой траектории, которая была разработана для обеспечения оптимального облета спутника Сатурна Титана , [16] который, как было известно, был довольно большим и обладал плотной атмосферой. Эта встреча вывела «Вояджер-1» из плоскости эклиптики, завершив его планетарную научную миссию. [17] Если бы «Вояджер-1» не смог совершить облет Титана, траектория « Вояджера-2» могла бы быть изменена для исследования Титана, отказавшись от посещений Урана и Нептуна. [18] «Вояджер-1» не был запущен по траектории, которая позволила бы ему продолжить путь к Урану и Нептуну, но мог продолжить путь от Сатурна к Плутону, не исследуя Титан. [19]

В 1990-х годах «Вояджер-1» обогнал более медленные зонды дальнего космоса «Пионер-10» и «Пионер-11» и стал самым далеким от Земли искусственным объектом — рекорд, который он сохранит в обозримом будущем. Зонд «Новые горизонты» , который имел более высокую скорость запуска, чем «Вояджер-1» , движется медленнее из-за дополнительной скорости, полученной «Вояджером-1» в результате пролетов над Юпитером и Сатурном. «Вояджер-1» и «Пионер-10» являются наиболее удаленными друг от друга объектами, созданными человеком, поскольку они движутся примерно в противоположных направлениях от Солнечной системы .

В декабре 2004 года «Вояджер-1» преодолел терминальную ударную волну , где солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости, и вошел в гелиооболочку , где солнечный ветер сжимается и становится турбулентным из-за взаимодействия с межзвездной средой . 10 декабря 2007 года «Вояджер-2» также достиг конечной ударной волны, находясь примерно на 1,6 миллиарда километров (1 миллиард миль) ближе к Солнцу, чем то место, где «Вояджер-1» впервые пересек его, что указывает на асимметричность Солнечной системы . [20]

В 2010 году «Вояджер-1» сообщил, что скорость солнечного ветра упала до нуля, и учёные предсказали, что он приближается к межзвёздному пространству . [21] В 2011 году данные «Вояджеров» показали, что гелиооболочка не гладкая, а заполнена гигантскими магнитными пузырями, которые, как предполагается, образуются, когда магнитное поле Солнца искажается на краю Солнечной системы. [22]

В июне 2012 года ученые НАСА сообщили, что «Вояджер-1» был очень близок к входу в межзвездное пространство, о чем свидетельствует резкий рост количества частиц высокой энергии из-за пределов Солнечной системы. [23] [24] В сентябре 2013 года НАСА объявило, что «Вояджер-1» пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года, что сделало его первым космическим кораблем, вошедшим в межзвездное пространство. [25] [26] [27]

В декабре 2018 года НАСА объявило, что «Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года, став вторым космическим кораблем, вошедшим в межзвездное пространство. [6]

По состоянию на 2017 год «Вояджер-1» и «Вояджер-2» продолжают следить за условиями на внешних просторах Солнечной системы. [28] Ожидается, что космический корабль «Вояджер» сможет использовать научные инструменты до 2020 года, когда ограниченная мощность потребует деактивации инструментов один за другим. Где-то около 2025 года уже не будет достаточно энергии для работы каких-либо научных инструментов.

В июле 2019 года был реализован пересмотренный план управления питанием, чтобы лучше управлять истощающимся источником питания двух зондов. [29]

Конструкция космического корабля

Космический зонд с приземистым цилиндрическим корпусом, увенчанным большой параболической тарелкой радиоантенны, направленной влево, трехэлементным радиоизотопным термоэлектрическим генератором на стреле, идущей вниз, и научными приборами на стреле, идущей вверх. Диск прикреплен к корпусу лицом вперед влево. Длинная трехосная стрела выдвигается вниз слева, а две радиоантенны выдвигаются вниз слева и справа.
Схема космического корабля "Вояджер"

Каждый космический корабль «Вояджер» весит 773 килограмма (1704 фунта). Из этого общего веса каждый космический корабль несет 105 килограммов (231 фунт) научных инструментов. [30] Идентичный космический корабль «Вояджер» использует трехосные стабилизированные системы наведения , которые используют входные данные гироскопа и акселерометра для своих компьютеров управления ориентацией , чтобы направить свои антенны с высоким коэффициентом усиления на Землю , а научные инструменты — на свои цели, иногда с помощью подвижная инструментальная платформа для небольших инструментов и системы электронной фотографии .

На схеме показана антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA) с тарелкой диаметром 3,7 м (12 футов), прикрепленной к полому десятиугольному контейнеру для электроники . Также имеется сферический бак, в котором находится гидразиновое монотопливо .

Золотой рекорд Вояджера прикреплен к одной из сторон автобуса. Наклоненная квадратная панель справа — это цель оптической калибровки и радиатор избыточного тепла. Три радиоизотопных термоэлектрических генератора (РТГ) установлены встык на нижней стреле.

Платформа сканирования включает в себя: инфракрасный интерферометрический спектрометр (IRIS) (самая большая камера вверху справа); Ультрафиолетовый спектрометр (УФС) чуть выше IRIS; две видикон-камеры подсистемы визуализации (ISS) слева от UVS; и фотополяриметрическая система (ФПС) на МКС.

Пока поддерживается только пять следственных групп, хотя данные собираются еще по двум инструментам. [31] Подсистема полетных данных (FDS) и один восьмидорожечный цифровой магнитофон (DTR) обеспечивают функции обработки данных.

FDS настраивает каждый прибор и контролирует его работу. Он также собирает инженерные и научные данные и форматирует их для передачи . DTR используется для записи высокоскоростных данных подсистемы плазменных волн (PWS), которые воспроизводятся каждые шесть месяцев.

Подсистема визуализации, состоящая из широкоугольной и узкоугольной камер, представляет собой модифицированную версию конструкции камеры видикона с медленным сканированием, которая использовалась в более ранних полетах Mariner. Подсистема обработки изображений состоит из двух камер телевизионного типа, каждая из которых имеет восемь фильтров в управляемом колесе фильтров, установленном перед видиконами. Один из них оснащен широкоугольным объективом с низким разрешением 200 мм (7,9 дюйма) и диафрагмой f/3 (широкоугольная камера), а другой использует узкоугольный объектив с более высоким разрешением 1500 мм (59 дюймов) f/. Объектив 8,5 (узкоугольная камера).

Научные инструменты

Компьютеры и обработка данных

На космическом корабле «Вояджер» имеется три разных типа компьютеров, по два каждого типа, которые иногда используются для резервирования. Это запатентованные, изготовленные по индивидуальному заказу компьютеры, построенные на основе КМОП- и ТТЛ -интегральных схем КМОП среднего размера и дискретных компонентов, в основном из серии 7400 компании Texas Instruments . [34] Общее количество слов среди шести компьютеров составляет около 32 тыс. «Вояджер-1» и «Вояджер-2» имеют идентичные компьютерные системы. [35] [36]

Компьютерная система команд (CCS), центральный контроллер космического корабля, имеет два 18-разрядных процессора прерываний с 4096 словами энергонезависимой памяти с металлическими проводами каждый . На протяжении большей части миссии «Вояджер» два компьютера CCS на каждом космическом корабле использовались без резервирования для увеличения возможностей управления и обработки данных космического корабля. CCS практически идентична системе, установленной на космическом корабле «Викинг». [37]

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

Система управления ориентацией и артикуляцией (AACS) представляет собой две 18-битные машины слов по 4096 слов каждая.

В отличие от других бортовых приборов, работа камер видимого света не является автономной, а контролируется таблицей параметров изображения, содержащейся в одном из бортовых цифровых компьютеров , подсистеме полетных данных (FDS). Более поздние космические зонды, начиная примерно с 1990 года, обычно имеют полностью автономные камеры.

Компьютерная командная подсистема (CCS) управляет камерами. CCS содержит фиксированные компьютерные программы , такие как процедуры декодирования команд, обнаружения и исправления ошибок, процедуры наведения антенн и процедуры определения последовательности космических аппаратов. Этот компьютер представляет собой улучшенную версию того, который использовался на орбитальном аппарате «Викинг» . [37] Аппаратное обеспечение обеих специально созданных подсистем CCS «Вояджеров» идентично. Для одного из них существует лишь незначительная модификация программного обеспечения, имеющая научную подсистему, которой нет у другого.

Подсистема управления ориентацией и сочленением (AACS) управляет ориентацией космического корабля (его положением). Он удерживает антенну с высоким коэффициентом усиления направленной на Землю, контролирует изменения ориентации и направляет платформу сканирования. Специально изготовленные системы AACS на обоих кораблях идентичны.

Согласно Книге рекордов Гиннеса, CCS является рекордсменом по «самому продолжительному периоду непрерывной работы компьютера». Постоянно работает с 20 августа 1977 года. [38]

В Интернете ошибочно сообщалось [39] , что космические зонды «Вояджер» управлялись версией RCA 1802 ( микропроцессор RCA CDP1802 «COSMAC» ), однако такие утверждения не подтверждаются первичной конструкторской документацией. Микропроцессор CDP1802 позже использовался в космическом зонде «Галилео» , который был спроектирован и построен много лет спустя. Цифровая управляющая электроника «Вояджеров» не была основана на микропроцессорной интегральной схеме.

Связь

Связь по восходящей линии связи осуществляется посредством микроволновой связи S-диапазона . Связь по нисходящей линии связи осуществляется микроволновым передатчиком X-диапазона на борту космического корабля с резервным передатчиком S-диапазона. Вся связь на большие расстояния между двумя «Вояджерами» осуществлялась с использованием их 3,7-метровых (12 футов) антенн с высоким коэффициентом усиления. Антенна с высоким коэффициентом усиления имеет ширину луча 0,5° для X-диапазона и 2,3° для S-диапазона. [40] : 17  (Антенна с низким коэффициентом усиления имеет коэффициент усиления 7 дБ и ширину луча 60°.) [40] : 17 

Из-за закона обратных квадратов в радиосвязи скорость цифровой передачи данных, используемая в нисходящих каналах связи с «Вояджерами», постоянно снижается по мере удаления от Земли. Например, скорость передачи данных с Юпитера составляла около 115 000 бит в секунду. На расстоянии Сатурна оно уменьшилось вдвое и с тех пор постоянно снижается. [40] На местах были приняты некоторые меры по уменьшению воздействия закона обратных квадратов. В период с 1982 по 1985 год диаметры трех основных параболических параболических антенн Сети дальнего космоса были увеличены с 64 до 70 м (от 210 до 230 футов) [40] :34  , что значительно увеличило их площади для сбора слабых микроволновых сигналов.

Пока корабль находился между Сатурном и Ураном, бортовое программное обеспечение было обновлено, чтобы обеспечить некоторую степень сжатия изображения и использовать более эффективную кодировку Рида-Соломона с исправлением ошибок . [40] : 33 

Затем, между 1986 и 1989 годами, были задействованы новые методы объединения сигналов от нескольких антенн на земле в один, более мощный сигнал, в своего рода антенной решетке . [40] : 34  Это было сделано в Голдстоуне, Калифорния , Канберре (Австралия) и Мадриде (Испания) с использованием имеющихся там дополнительных параболических антенн. Кроме того, в Австралии к пролету Нептуна в 1989 году присоединился радиотелескоп Паркса . Космическая сеть в Голдстоуне. [40] : 34  Использование этой новой технологии антенных решеток помогло компенсировать огромное радиорасстояние от Нептуна до Земли.

Власть

РИТЭГи для программы "Вояджер"

Электроэнергия обеспечивается тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РТГ) MHW-RTG . Они питаются от плутония-238 (отличного от изотопа Pu-239 , используемого в ядерном оружии) и обеспечивают мощность около 470 Вт при напряжении 30 В постоянного тока при запуске космического корабля. Плутоний-238 распадается с периодом полураспада 87,74 года [41] , поэтому ритэги, использующие Pu-238, потеряют коэффициент 1-0,5 (1/87,74) = 0,79% своей выходной мощности в год.

В 2011 году, через 34 года после запуска, тепловая мощность, вырабатываемая таким РИТЭГ, снизится до (1/2) (34/87,74) ≈ 76% от его первоначальной мощности. Термопары RTG , которые преобразуют тепловую энергию в электричество, также со временем изнашиваются, снижая доступную электрическую мощность ниже расчетного уровня.

К 7 октября 2011 года мощность, вырабатываемая «Вояджером-1» и «Вояджером-2» , упала до 267,9 Вт и 269,2 Вт соответственно, что составляет около 57% мощности при запуске. Уровень выходной мощности оказался лучше, чем прогнозы перед запуском, основанные на консервативной модели деградации термопары. По мере снижения электрической мощности нагрузки космического корабля необходимо отключать, что исключает некоторые возможности. К 2032 году мощности для связи может не хватить. [42]

Межзвездная миссия "Вояджер"

«Вояджер-1» пересек гелиопаузу, или край гелиосферы , в августе 2012 года.
«Вояджер-2» пересек гелиооболочку в ноябре 2018 года. [6] [43]

Основная миссия «Вояджера» была завершена в 1989 году, когда «Вояджер-2» пролетел вблизи Нептуна . Межзвездная миссия «Вояджер» (VIM) — это продолжение миссии, которая началась, когда два космических корабля уже находились в полете более 12 лет. [44] В 2008 году отдел гелиофизики Управления научной миссии НАСА провел обзор гелиофизики для старших специалистов. Комиссия установила, что VIM «является миссией, продолжение которой абсолютно необходимо» и что VIM «финансируется на оптимальном уровне и увеличивает DSN ( Поддержка Deep Space Network гарантирована». [45]

Основная цель VIM состояла в том, чтобы расширить исследование Солнечной системы за пределы внешних планет до гелиопаузы ( самой дальней степени, на которой солнечное излучение преобладает над межзвездными ветрами) и, если возможно, даже за ее пределами. «Вояджер-1» пересек границу гелиопаузы в 2012 году, за ним последовал «Вояджер-2» в 2018 году. Прохождение границы гелиопаузы позволило обоим космическим кораблям провести измерения межзвездных полей, частиц и волн, не подверженных влиянию солнечного ветра . Двумя важными открытиями на данный момент являются открытие области магнитных пузырей [46] и отсутствие признаков ожидаемого сдвига в магнитном поле Солнца. [47]

Вся платформа сканирования «Вояджера-2» , включая все инструменты платформы, была отключена в 1998 году. Все инструменты платформы « Вояджера-1» , за исключением ультрафиолетового спектрометра (УФС) [48], также были отключены.

Сканирующую платформу « Вояджер -1» планировалось отключить в конце 2000 года, но ее оставили включенной для исследования УФ-излучения с наветренной стороны. Данные UVS по-прежнему собираются, но сканирование больше невозможно. [49]

Работа гироскопа завершилась в 2016 году для «Вояджера-2» и в 2017 году для «Вояджера-1» . Действия гироскопа 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 резервирования подсистем, но сохраняют способность возвращать научные данные от полного набора научных инструментов Межзвездной миссии "Вояджер" (VIM).

Оба космических корабля также имеют достаточную электроэнергию и топливо для управления ориентацией, чтобы продолжать работу примерно до 2025 года, после чего может не хватить электроэнергии для поддержки работы научных приборов; научные данные вернутся, а работа космических кораблей прекратится. [50]

Детали миссии

Эта диаграмма гелиосферы была опубликована 28 июня 2013 года и включает результаты космического корабля «Вояджер». [51]

К началу VIM «Вояджер-1» находился на расстоянии 40 а.е. от Земли, а «Вояджер-2» — на расстоянии 31 а.е. [52] VIM находится в трех фазах: завершающий удар, исследование гелиооболочки и фаза межзвездных исследований. Космический корабль начал VIM в среде, контролируемой магнитным полем Солнца, где в частицах плазмы преобладали частицы, содержащиеся в расширяющемся сверхзвуковом солнечном ветре. Это характерная среда завершающей фазы шока. На некотором расстоянии от Солнца сверхзвуковой солнечный ветер будет сдерживаться от дальнейшего расширения межзвездным ветром. Первой особенностью, с которой столкнулся космический корабль в результате этого взаимодействия межзвездного ветра и солнечного ветра, была завершающая ударная волна, при которой солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости и происходят большие изменения в направлении потока плазмы и ориентации магнитного поля.

«Вояджер-1» завершил фазу терминального шока в декабре 2004 года на расстоянии 94 а.е., а «Вояджер-2» завершил ее в августе 2007 года на расстоянии 84 а.е. После входа в гелиооболочку космический корабль оказался в зоне, где доминирует магнитное поле Солнца и частицы солнечного ветра. Пройдя через гелиооболочку, два «Вояджера» начали фазу межзвездных исследований.

Внешняя граница гелиооболочки называется гелиопаузой. Это область, где влияние Солнца начинает уменьшаться и можно обнаружить межзвездное пространство. «Вояджер-1» покидает пределы Солнечной системы со скоростью 3,6 а.е. в год в 35° к северу от эклиптики в общем направлении к вершине Солнца в Геркулесе , тогда как скорость «Вояджера-2 » составляет около 3,3 а.е. в год, направляясь на 48° к югу от Солнечной системы. эклиптика. Космический корабль «Вояджер» в конечном итоге отправится к звездам. Примерно через 40 000 лет «Вояджер-1» окажется в пределах 1,6 световых лет от AC+79 3888, также известного как Gliese 445 , который приближается к Солнцу. Через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдет в пределах 1,7 св. лет от Росса 248 (еще одной звезды, приближающейся к Солнцу), а через 296 000 лет он пройдет в пределах 4,6 св. лет от Сириуса , самой яркой звезды ночного неба. [4]

Ожидается, что космический корабль не столкнется со звездой в течение 1 секстиллиона (10 20 ) лет. [53]

В октябре 2020 года астрономы сообщили о значительном неожиданном увеличении плотности пространства за пределами Солнечной системы , обнаруженном космическими зондами «Вояджер-1» и «Вояджер-2» . По мнению исследователей, это означает, что «градиент плотности является крупномасштабной особенностью VLISM ( очень локальной межзвездной среды ) в общем направлении носа гелиосферы ». [54] [55]

Телеметрия

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

Телеметрия с низкой скоростью маршрутизируется через TMU так, что ее можно передать по нисходящей линии связи только в виде некодированных битов (другими словами, коррекция ошибок отсутствует). На высокой скорости одна из множества скоростей от 10 бит/с до 115,2 кбит/с передается по нисходящей линии связи в виде кодированных символов.

На расстоянии 6 миллиардов километров (3,7 миллиарда миль) Земля выглядит как « бледно-голубая точка » (голубовато-белое пятнышко примерно посередине световой полосы справа). [56]

TMU кодирует высокоскоростной поток данных с помощью сверточного кода, имеющего длину ограничения 7, со скоростью передачи символов, равной удвоенной скорости передачи данных (k=7, r=1/2).

Телеметрия "Вояджера" работает со следующими скоростями передачи:

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

Корабль «Вояджер» имеет три различных формата телеметрии:

Высокий уровень

Низкая ставка

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 доступной электроэнергии для подсистем, EL-40 передает только целочисленными приращениями, поэтому подобное поведение ожидается и в других местах.

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

Обложка золотой пластинки

Золотой рекорд Вояджера

Оба космических корабля несут 12-дюймовую (30 см) золотую граммофонную пластинку, содержащую изображения и звуки Земли, символические указания на обложке для проигрывания пластинки и данные с подробным описанием местоположения Земли. [28] [24] Запись предназначена как капсула времени и межзвездное сообщение для любой цивилизации, инопланетной или человека из далекого будущего, которая может вернуть любого из «Вояджеров». Содержание этой записи было отобрано комитетом, в который входил Тимоти Феррис [24] и который возглавлял Карл Саган .

Бледно-голубая точка

Открытия программы "Вояджер" на первом этапе ее миссии, включая новые цветные фотографии крупных планет крупным планом, регулярно документировались печатными и электронными средствами массовой информации. Среди наиболее известных из них — изображение Земли в виде бледно-голубой точки , полученное в 1990 году «Вояджером-1» и популяризированное Карлом Саганом.

Рассмотрим еще раз эту точку. Это здесь. Это дом. Это мы... Земля - ​​очень маленькая сцена на огромной космической арене... На мой взгляд, нет лучшей демонстрации безумия человеческого тщеславия, чем этот далекий образ нашего крошечного мира. Для меня это подчеркивает нашу обязанность относиться друг к другу более доброжелательно и сострадательно, а также беречь и лелеять эту бледно-голубую точку, единственный дом, который мы когда-либо знали.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Фантастическое путешествие «Вояджера». Чердак . 9 января 2020 г. Проверено 3 марта 2020 г.
  2. ^ «Статус миссии «Вояджер»» . Лаборатория реактивного движения . Проверено 10 февраля 2022 г.
  3. ^ ab «Вояджер - Статус миссии». Лаборатория реактивного движения . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 24 апреля 2021 г.
  4. ^ ab Jpl.NASA.Gov. «Вояджер выходит в межзвездное пространство - Лаборатория реактивного движения НАСА». Jpl.nasa.gov . Проверено 14 сентября 2013 г.
  5. ^ "Подробно - Вояджер 2" . Лаборатория реактивного движения . Проверено 10 февраля 2022 г.
  6. ^ abc Браун, Дуэйн; Фокс, Карен; Кофилд, Калия; Поттер, Шон (10 декабря 2018 г.). «Выпуск 18-115 — Зонд НАСА «Вояджер-2» входит в межзвездное пространство». НАСА . Проверено 10 декабря 2018 г.
  7. ^ Университет Айовы (4 ноября 2019 г.). «Вояджер-2 достиг межзвездного пространства — прибор под руководством Айовы обнаружил скачок плотности плазмы, подтверждая, что космический корабль вошел в царство звезд». ЭврекАлерт! . Проверено 4 ноября 2019 г.
  8. Чанг, Кеннет (4 ноября 2019 г.). «Открытия «Вояджера-2» в межзвездном пространстве. Во время своего путешествия за пределы пузыря солнечного ветра зонд заметил некоторые заметные отличия от своего близнеца, «Вояджера-1». Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 ноября 2019 г.
  9. ^ «Исследование Солнечной системы». Лаборатория реактивного движения НАСА . Проверено 19 февраля 2021 г.
  10. ^ Гладстон, Г. Рэндалл; и другие. (7 августа 2018 г.). «Фон неба Лайман-α, наблюдаемый аппаратом New Horizons». Письма о геофизических исследованиях . 45 (16): 8022–8028. arXiv : 1808.00400 . Бибкод : 2018GeoRL..45.8022G. дои : 10.1029/2018GL078808. S2CID  119395450.
  11. Летцтер, Рафи (9 августа 2018 г.). «НАСА обнаружило огромную светящуюся« водородную стену »на краю нашей Солнечной системы». Живая наука . Проверено 10 августа 2018 г.
  12. ^ "Вояджер - Информационный бюллетень" . voyager.jpl.nasa.gov .
  13. Дэйв Дуди (15 сентября 2004 г.). «Основы космических полетов. Раздел I. Космическая среда». .jpl.nasa.gov.
  14. ^ Глава 11 «Вояджер: Большой тур по большой науке» (раздел 268), Эндрю Дж. Бутрика, найдена в ISBN «От инженерной науки к большой науке» 978-0-16-049640-0 под редакцией Памелы Э. Мак, НАСА, 1998 г. 
  15. ^ «Планетарное путешествие». США.gov. 30 октября 2013 года. Архивировано из оригинала 27 ноября 2013 года . Проверено 15 октября 2013 г.
  16. ^ Дэвид В. Свифт (1 января 1997 г.). Рассказы путешественника: личные взгляды на Гранд-тур. АААА. п. 69. ИСБН 978-1-56347-252-7.
  17. ^ "Часто задаваемые вопросы о Вояджере" . Лаборатория реактивного движения . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 1 января 2015 г.
  18. Джим Белл (24 февраля 2015 г.). Межзвездный век: внутри сорокалетней миссии «Вояджер». Издательская группа «Пингвин». п. 94. ИСБН 978-0-698-18615-6.
  19. Алан Стерн (23 июня 2014 г.). «Перспектива ПИ: что, если бы «Вояджер» исследовал Плутон?». Новые горизонты: миссия НАСА к Плутону и поясу Койпера . Проверено 29 августа 2020 г.
  20. ^ «НАСА - «Вояджер-2» доказывает, что Солнечная система раздавлена» . www.nasa.gov .
  21. ^ Браун, Дуэйн; Кук, Цзя-Руй; Бакли, М. (14 декабря 2010 г.). «Приближаясь к межзвездному пространству, зонд НАСА заметил уменьшение солнечного ветра». Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Архивировано из оригинала 15 декабря 2010 года.
  22. Смит, Кэтрин (10 июня 2011 г.). «СМОТРЕТЬ: НАСА обнаруживает «пузыри» на краю Солнечной системы». Хаффингтон Пост .
  23. Амос, Джонатан (15 июня 2012 г.). «Частицы указывают путь «Вояджеру» НАСА». Новости BBC . Проверено 15 июня 2012 г.
  24. ^ abc Феррис, Тимоти (май 2012 г.). «Тимоти Феррис о бесконечном путешествии путешественника». Смитсоновский журнал . Архивировано из оригинала 4 ноября 2013 года . Проверено 15 июня 2012 г.
  25. ^ Кук, Цзя-Руй К.; Эгл, округ Колумбия; Браун, Дуэйн (12 сентября 2013 г.). «Космический корабль НАСА отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство». НАСА . Проверено 12 сентября 2013 г.
  26. ^ «Вояджер-1 вошел в новую область космоса, указывают на внезапные изменения космических лучей» . Архивировано из оригинала 22 марта 2013 года . Проверено 20 марта 2013 г.
  27. ^ «Отчет: Обновление статуса «Вояджера» НАСА о местоположении «Вояджера-1»» . НАСА. Архивировано из оригинала 13 апреля 2020 года . Проверено 20 марта 2013 г.
  28. ^ Аб Краусс, Лоуренс М. (5 сентября 2017 г.). «Размышления о межзвездных путешествиях путешественников и о наших собственных». Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 сентября 2017 г.
  29. Кофилд, Калла (8 июля 2019 г.). «Новый план по поддержанию работы старейших исследователей НАСА». НАСА . Проверено 12 июля 2019 г.
  30. ^ Хейнс, Роберт (январь 1987 г.). «Как мы получаем снимки из космоса, исправленное издание». Факты НАСА . НТРС.
  31. ^ Вояджер - веб-сайт космического корабля НАСА
  32. ^ "Описание узкоугольной камеры "Вояджер-1"" . НАСА . Проверено 17 января 2011 г.
  33. ^ «Описание широкоугольной камеры «Вояджер-1»» . НАСА . Проверено 17 января 2011 г.
  34. ^ «Вояджеры 1 и 2 переносят встроенные компьютеры в межзвездное пространство» . 25 июля 2022 г.
  35. ^ «Часто задаваемые вопросы о Вояджере» . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года.
  36. ^ «Информация о хосте приборов «Вояджера-1»» . seti.org . Проверено 10 августа 2019 г.
  37. ^ Аб Томайко, Джеймс Э. (3 августа 1987 г.). «Распределенные вычисления на борту «Вояджера» и «Галилео» (глава 6)». В Кенте, Аллен; Уильямс, Джеймс Г. (ред.). Компьютеры в космических полетах: опыт НАСА. Энциклопедия компьютерных наук и технологий. Том. 18. Приложение 3. НАСА. ISBN 978-0-8247-2268-5– через историю НАСА.
  38. ^ «Самый длительный период непрерывной работы компьютера» . Книга Рекордов Гиннесса . 20 августа 1977 года . Проверено 28 апреля 2023 г.
  39. ^ Джонсон, Херб (ноябрь 2014 г.). «История COSMAC 1802 в космосе» . Проверено 27 июля 2015 г.
  40. ^ abcdefg Людвиг, Роджер; Тейлор, Джим (март 2002 г.). «Вояджер Телекоммуникации» (PDF) . НАСА . Проверено 26 марта 2016 г.
  41. ^ "Ежеквартальный журнал исследований актинидов: лето 1997 г." lanl.gov .
  42. Сигал, Майкл (1 сентября 2017 г.). «За пределами Вояджера». Наутилус . Архивировано из оригинала 2 сентября 2017 года . Проверено 2 сентября 2017 г.
  43. ^ Кофилд, Калия; Кук, Цзя-Руи; Фокс, Карен (5 октября 2018 г.). «Вояджер-2 НАСА может приближаться к межзвездному пространству». НАСА . Проверено 6 октября 2018 г.
  44. ^ «Межзвездная миссия». НАСА.
  45. ^ «Старший обзор 2008 года программы операций миссии и анализа данных для операционных миссий по гелиофизике» (PDF) . НАСА. п. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июня 2008 года . Проверено 30 мая 2008 г.
  46. ^ «GMS: спутники «Вояджер» обнаруживают магнитные пузыри на краю Солнечной системы» . 9 июня 2011 г.
  47. ^ Грант, Эндрю (2019). «Сбивающие с толку магнитные показания «Вояджера-1». Физика сегодня . дои : 10.1063/pt.6.3.20190215a. S2CID  242207067.
  48. ^ «Ультрафиолетовый спектрометр». Вояджер: Межзвездная миссия . Лаборатория реактивного движения НАСА . Проверено 11 июня 2006 г.
  49. ^ ЕС Стоун; Дж. Д. Ричардсон; Э.Б. Мэсси. «Предложение межзвездной миссии «Вояджер» для старшего обзора 2010 года программы операций миссии и анализа данных для операционных миссий по гелиофизике» (PDF) . НАСА. п. 24. Архивировано из оригинала (PDF) 23 декабря 2016 года . Проверено 20 ноября 2016 г. .
  50. ^ "Вояджер - веб-сайт НАСА на всю жизнь космического корабля" . Архивировано из оригинала 1 марта 2017 года . Проверено 13 сентября 2011 г.
  51. ^ «НАСА - Переходные регионы на внешних границах гелиосферы». Архивировано из оригинала 8 июля 2013 года.
  52. ^ JPL.NASA.GOV. «Вояджер – Межзвездная миссия». voyager.jpl.nasa.gov . Проверено 27 мая 2016 г.
  53. Корин А. Л. Бэйлер-Джонс, Давиде Фарноккья (3 апреля 2019 г.). «Будущие облеты космических кораблей «Вояджер» и «Пионер». Исследовательские заметки Американского астрономического общества . 3 (4): 59. arXiv : 1912.03503 . Бибкод : 2019RNAAS...3...59B. дои : 10.3847/2515-5172/ab158e . S2CID  134524048.
  54. Старр, Мишель (19 октября 2020 г.). «Космический корабль «Вояджер» обнаружил увеличение плотности космоса за пределами Солнечной системы». НаукаАлерт . Проверено 19 октября 2020 г.
  55. ^ Курт, WS; Гернетт, Д.А. (25 августа 2020 г.). «Наблюдения радиального градиента плотности в очень локальной межзвездной среде на корабле «Вояджер-2». Письма астрофизического журнала . 900 (1): Л1. Бибкод : 2020ApJ...900L...1K. дои : 10.3847/2041-8213/abae58 . S2CID  225312823.
  56. ^ Персонал (12 февраля 2020 г.). «Возвращение к бледно-голубой точке». НАСА . Проверено 12 февраля 2020 г.
  57. ^ ab «Вояджер - Статус миссии». voyager.jpl.nasa.gov .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Сайты НАСА

Страницы с информацией об инструментах НАСА:

Сайты, не принадлежащие НАСА