НАСА продлевает 45-летнюю миссию «Вояджера-2» с помощью новой энергетической стратегии

Согласно новому плану НАСА, научные инструменты «Вояджера-2» будут работать на несколько лет дольше, чем предполагалось ранее, что позволит получить еще больше открытий из межзвездного пространства.

Запущенный в 1977 году космический аппарат «Вояджер-2» находится на расстоянии более 20 миллиардов километров от Земли и использует пять научных инструментов для изучения межзвездного пространства.

Чтобы эти инструменты продолжали работать, несмотря на снижение энергоснабжения, стареющий космический зонд начал использовать небольшой резервуар резервного питания, отложенный как часть бортового механизма безопасности. Этот шаг позволит миссии продолжить использование пяти научных приборов до 2026 года, а не отключать один из них уже в этом году.

«Вояджер-2» и его брат-близнец «Вояджер-1» — единственные космические аппараты, которые когда-либо работали за пределами гелиосферы, защитного пузыря частиц и магнитных полей, создаваемых Солнцем. Зонды помогают ученым ответить на вопросы о форме гелиосферы и ее роли в защите Земли от энергетических частиц и другого излучения, обнаруженного в межзвездной среде.

«Научные данные, которые присылают «Вояджеры», становятся тем более ценными, чем дальше они удаляются от Солнца, поэтому мы определенно заинтересованы в том, чтобы как можно больше научных инструментов работали максимально долго», — сказала Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Вояджер» в NASA Jet Propulsion.

Оба зонда «Вояджер» питаются от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), которые преобразуют теплоту распадающегося плутония в электричество. Непрерывный процесс распада означает, что генератор производит немного меньше энергии каждый год.

Пока снижение энергоснабжения не повлияло на научные результаты миссии, но чтобы компенсировать потерю, инженеры отключили обогреватели и другие системы, которые не являются необходимыми для поддержания полета космического аппарата.

Теперь, когда на «Вояджере-2» эти возможности были исчерпаны, следующим в списке на отключение был один из пяти научных инструментов космического зонда. («Вояджер-1» использует на один научный прибор меньше, чем его близнец, потому что один из приборов вышел из строя в начале миссии. В результате решение об отключении какого-либо прибора на «Вояджере-1» будет принято не ранее следующего года.)

В поисках способа избежать отключения научного прибора «Вояджера-2» команда инженеров более внимательно изучила механизм безопасности, предназначенный для защиты инструментов в случае значительного изменения напряжения — потока электричества. Поскольку колебания напряжения могут повредить приборы, Вояджер оснащен регулятором напряжения, который в таком случае запускает резервную цепь.

Схема может получить доступ к небольшому количеству энергии от РИТЭГа, выделенного для этой цели. Вместо того, чтобы резервировать эту мощность, миссия теперь будет использовать ее для поддержания работы научных инструментов.

Хотя в результате напряжение космического аппарата не будет жестко регулироваться, даже после более чем 45 лет полета электрические системы обоих зондов остаются относительно стабильными, что сводит к минимуму потребность в системе безопасности.

Команда инженеров также может контролировать напряжение и реагировать, если оно слишком сильно будет колебаться. Если новый подход хорошо сработает для «Вояджера-2», команда может реализовать его и на «Вояджере-1».

«Переменное напряжение представляет опасность для инструментов, но мы определили, что это небольшой риск, а альтернатива предлагает большую награду за возможность дольше держать научные инструменты включенными», — сказала Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в JPL. «Мы наблюдали за космическим аппаратом в течение нескольких недель, и кажется, что этот новый подход работает».

Первоначально планировалось, что миссия «Вояджер» продлится всего четыре года, и оба зонда отправятся мимо Сатурна и Юпитера. НАСА расширило миссию, чтобы «Вояджер-2» мог посетить Нептун и Уран; это до сих пор единственный космический аппарат, когда-либо достигший ледяных гигантов.

В 1990 году НАСА снова продлило миссию, на этот раз с целью отправки зондов за пределы гелиосферы. «Вояджер-1» достиг границы в 2012 году, а «Вояджер-2» (двигавшийся медленнее и в другом направлении, чем его брат-близнец) достиг ее в 2018 году.

«Вояджер-2» был запущен первым. Его траектория полета была разработана таким образом, чтобы можно было 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 пролета спутника Сатурна Титана, который, как известно, был довольно большим и обладал плотной атмосферой. Этот пролет отправил «Вояджер-1» за пределы плоскости эклиптики, завершив его планетарную научную миссию.