«Вояджер-1» избежал блокировки двигателя в миллиардах миль от него

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Си-Эн-Эн
—

Инженерам Космического агентства США (НАСА) удалось запустить комплект маршевых двигателей, которые десятилетиями не использовались на космическом корабле «Вояджер-1», чтобы решить проблему, которая может помешать 47-летнему космическому кораблю связаться с Землей. с расстояния в миллиарды миль.

Когда «Вояджер-1» отправился в космос 5 сентября 1977 года, никто не ожидал, что зонд будет работать и сегодня.

Из-за исключительно длительной миссии «Вояджера-1» возникают проблемы со старением его частей в холодных внешних регионах за пределами нашей Солнечной системы. Когда возникает проблема, инженерам Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, приходится проявлять творческий подход, одновременно внимательно следя за тем, как космический корабль реагирует на любые изменения.

«Вояджер-1» в настоящее время является самым дальним космическим кораблем от Земли, на расстоянии около 15 миллиардов миль (24 миллиарда километров). Космический корабль работает за пределами гелиосферы — солнечного пузыря магнитных полей и частиц, который простирается далеко за пределы орбиты Плутона — где его инструменты непосредственно исследуют межзвездное пространство.

Ранее в этом году инженеры обнаружили проблему: засорилась топливная трубка внутри одного из двигателей «Вояджера». Если двигатели засорены, они не смогут вырабатывать достаточно энергии, чтобы поддерживать устойчивость космического корабля. Двигатели «Вояджера» удерживают космический корабль в положении, позволяющем ему общаться с Землей.

По словам Калы Кофилд, специалиста по связям со СМИ в Лаборатории реактивного движения, если бы «Вояджер-1» не был расположен таким образом, чтобы его антенна была направлена ​​на Землю, космический корабль не смог бы «слышать» команды из центра управления или передавать данные.

«Если двигатели, которые удерживают антенну направленной на Землю, заблокируются, это будет конец миссии», — сказала она.

Команда поняла, что им придется послать космическому кораблю команды для переключения на другой набор двигателей, но решение будет непростым.

Это не первый раз, когда «Вояджеру-1» приходится переключаться на другой комплект двигателей за последние десятилетия. К счастью, космический корабль имеет три комплекта двигателей: два комплекта двигателей для тяги и один комплект, предназначенный для маневров коррекции курса.

«Вояджер-1» использовал свои двигатели для различных целей во время облетов Юпитера и Сатурна в 1979 и 1980 годах соответственно.

Сейчас космический корабль находится на фиксированной траектории вдали от нашей Солнечной системы, поэтому ему нужен только один комплект двигателей, чтобы его антенна была направлена ​​на Землю. Для питания двигателей жидкий гидразин преобразуется в газ и выпускается примерно 40 короткими вдохами в день, чтобы «Вояджер-1» ориентировался правильно.

Со временем инженеры обнаружили, что топливная трубка внутри двигателей может засориться диоксидом кремния — побочным продуктом старения резиновой мембраны в топливном баке. Поскольку рабочие колеса засоряются, они производят меньше мощности.

В 2002 году команда приказала «Вояджеру-1» переключиться на второй комплект двигателей реверсивной тяги, когда первый комплект показал признаки блокировки. Затем инженеры снова переключились на двигатель обратной тяги в 2018 году, когда второй узел также показал признаки блокировки.

Но когда команда недавно исследовала состояние двигателей коррекции курса «Вояджера», они оказались более засоренными, чем два предыдущих комплекта двигателей.

Когда шесть лет назад команда первоначально переоборудовала «Вояджер» под корректирующие курс двигатели, ширина отверстия трубки составляла 0,01 дюйма (0,25 миллиметра). Но теперь, по данным НАСА, закупорка уменьшила его до 0,0015 дюйма (0,035 миллиметра) — половины ширины человеческого волоса.

Пришло время вернуться к другому набору трансмиссий, ориентированных на конкретную позицию.

По мере того, как «Вояджер-1» и его двойной зонд «Вояджер-2» стареют, команда миссии медленно отключает второстепенные системы на обоих космических кораблях для экономии энергии, включая обогреватели. В результате компоненты «Вояджера-1» теперь стали намного холоднее, и команда знала, что не может просто послать команду «Вояджеру-1» немедленно переключиться на один из двигателей одностороннего действия, не предприняв никаких действий для их разогрева.

Но у «Вояджера-1» недостаточно энергии, чтобы снова включить какие-либо обогреватели, не выключая что-то еще, а его научные инструменты слишком ценны, чтобы их можно было выключать, если они не включатся снова, заявила команда.

Вернувшись к чертежной доске, команда поняла, что можно отключить один из главных нагревателей космического корабля примерно на час, что позволит инженерам включить нагреватели двигателей и безопасно выполнить переключение.

Этот план сработал, и к 27 августа «Вояджер-1» снова стал полагаться на одну из своих первоначальных двигательных групп для поддержания контакта с Землей.

По словам Тодда Барбера, инженера по двигательной установке «Вояджера», команда предприняла шаги, чтобы меньше использовать двигатели, и рассчитывает, что первоначальная партия прослужит еще два или три года.

Как только космический корабль исчерпает этот набор двигателей, единственным оставшимся вариантом для «Вояджера-1» станет другой набор двигателей, который уже забит.

«Все решения, которые нам придется принять в будущем, потребуют гораздо большего анализа и осторожности, чем раньше», — заявила в своем заявлении руководитель проекта «Вояджер» Сьюзен Додд.

«Вояджер-2» также претерпел замену двигателей в 1999 и 2019 годах, и «ситуация там менее ужасна», сказал Барбер. «Вояджер-2» пролетел более 12 миллиардов миль (20 миллиардов км) от Земли.

Информация, собранная этими долгоживущими зондами, помогает ученым узнать о кометной форме гелиосферы и о том, как она защищает Землю от энергетических частиц и радиации в межзвездном пространстве.