Полвека в космосе: как реанимировали самый знаменитый космический аппарат «Вояджер-1»
Мария Соколова
«Вояджер-1» жив! В октябре 2024 года космический аппарат, который исследует космические дали, в очередной раз столкнулся с неполадками: в ответ на команду с Земли включить обогреватели он просто прекратил передачу информации. Но инженерам удалось запустить и активировать резервную систему связи.
Сбои не удивляют: этот аппарат исследует вселенную уже более 47 лет. Но, вероятно, сейчас люди принимают одни из последних сигналов легендарного «Странника». Ожидается, что 2025 год пережить он уже не сможет.
Как появился «Вояджер-1»
Вообще, ни «Вояджер-1», ни «Вояджер-2» не должны были дожить до настоящих дней. Программа космических исследований стартовала в 60-х годах прошлого века, когда и США, и СССР были увлечены космической гонкой. Тогда требовались более осязаемые успехи, которые можно было представить широкой публике. Например, выход человека в открытый космос или полет на Луну. Чистая наука в США тогда финансировалась по остаточному принципу.
Но ученые заметили, что к концу 70-х годов планеты Солнечной системы выстроятся в ряд и их гравитацию можно будет использовать для разгона космических аппаратов. Увы, той скорости, что могут обеспечить ракетные двигатели, недостаточно для исследования Солнечной системы.
Упускать такую возможность было нельзя, поэтому в NASA решили не изобретать велосипед, взяли для экономии средств уже существующие аппараты типа «Маринер», которые ранее отправляли к Марсу, и адаптировали их к новой миссии.
Считалось, что они смогут проработать только несколько лет и исследуют лишь Юпитер и Сатурн. Тогда даже никто не замахивался на то, чтобы пролететь мимо Урана и Нептуна.
Кстати, «Вояджеров» было два, и первым запустили «Вояджер-2». Знаменитый «Вояджер-1» отправился в свое путешествие спустя 16 дней. Но для него выбрали иной маршрут — мимо планет Солнечной системы, в итоге он вскоре догнал и обогнал «Вояджер-2». Поэтому в историю как первооткрыватель дальнего космоса вошел именно «Вояджер-1».
Но вот прошло 47 лет, 1 месяц и 28 дней, а «Вояджер-1» продолжает функционировать. Сейчас он удаляется от Солнца на скорости 17 км в секунду, расстояние от Солнца — 24,8 млрд км. Это очень много! Свет проходит этот путь за 22 часа и 59 минут. Если сегодня отправить сигнал «Вояджеру», то он получит его почти через сутки.
Что открыл «Вояджер-1»
Изучение планет Солнечной системы «Вояджерами» прошло по плану, но самое интересное началось потом. До того, как были получены данные с «Вояджеров», никто точно не знал, что происходит в межзвездном пространстве. У ученых были предположения, но точной информации не было ни у кого. А это очень важные данные для конструирования зондов в будущем.
Первое значимое событие произошло в 2004 году — тогда «Вояджер-1» на расстоянии 94 а. е. (астрономическая единица — расстояние от Земли до Солнца) пересек границу ударной волны солнечного ветра (поток ионизированных частиц, которые люди ощущают в виде магнитных бурь и от которых возникает северное сияние), за которой солнечный ветер ведет себя как упругий газ — сжимается и разогревается.
В 2011 году «Вояджер-1» достиг зоны, где солнечный ветер разворачивается под давлением межзвездной среды, и обнаружил ультрафиолетовое излучение Млечного Пути.
Впервые о выходе за пределы гелиосферы в пространство, где поток частиц от других звезд превосходит поток от Солнца, заговорили в 2012 году. Но тогда еще никто не знал, где заканчивается гелиосфера и как должно себя вести магнитное поле за ее пределами. Ученые окончательно подтвердили выход из гелиосферы в межзвездное пространство только в 2018 году.
Кстати, выход за пределы гелиосферы часто преподносят как выход за пределы Солнечной системы. Это не так. Солнечная система ограничена всеми объектами, которые вращаются вокруг Солнца: астероидами, карликовыми планетами, кометами. Где именно находится край Солнечной системы, пока неизвестно. Предполагается, что его ограничивает облако Оорта — скопление объектов на удаленной орбите. Но до него «Вояджерам» лететь еще порядка 30 тыс. лет. Это дает некоторое представление о том, какой же космос большой. Пока люди не построят корабли, переходящие в гиперпространство, как в фантастических фильмах, говорить о покорении галактики не приходится.
Сколько осталось жить «Вояджеру-1»
Сделать научные открытия о состоянии межзвездной среды позволила поразительная живучесть этих аппаратов, превзошедшая все самые оптимистичные ожидания.
Каждый аппарат был оборудован десятью научными инструментами, и на каждом из «Вояджеров» по четыре из них все еще функционируют. Из-за деградации были отключены только фотополяриметры. Остальное оборудование было выключено исключительно ради экономии энергии в период 1990–2016 годов.
Но это не значит, что за все это время с «Вояджером-1» не было проблем. В 2014 году признаки ухудшения работоспособности показали двигатели ориентации, но выход нашли: в 2017-м инженеры попробовали запустить двигатели коррекции траектории — предполагалось использовать их вместо двигателей ориентации. Они простаивали 37 лет, но все прошло хорошо. Успешные испытания позволили в 2019 году продлить программу исследований до 2025-го.
А в мае 2022-го Лаборатория реактивного движения, которая создавала аппараты и продолжает ими управлять, сообщила о сбое телеметрии системы ориентации — стали приходить хаотичные данные. В декабре 2023 года «Вояджер-1» и вовсе начал слать на Землю совершенно несвязный набор случайных данных, который постоянно повторялся. В NASA тогда считали, что шансы на спасение аппарата минимальны. Об этом заявила Сюзанна Додд — менеджер проекта «Вояджеров».
— Если мы получим его обратно, это будет величайшим чудом. Мы, конечно, не сдались.
Но ученые смогли на расстоянии 24 млрд км выявить ошибку в поврежденном блоке памяти и исправить ее. В мае 2024 года «Вояджер-1» вновь передал на Землю научные данные! А к июню 2024-го получилось восстановить работу всех необходимых научных приборов и вернуться к полноценным исследованиям космического пространства.
Сейчас ученые получают бесценную информацию, но она может оказаться последней в истории «Вояджеров». Оба аппарата доживают свои последние месяцы. Дело не в поломках, а в том, что у них заканчивается энергия.
В космосе темно — солнечные панели, как у околоземных спутников, там нисколько не помогут. Поэтому на борту «Вояджеров» установлено по три РИТЭГа — ядерные «батарейки». Распад плутония-238 нагревает генератор, а потом это тепло преобразуется в электроэнергию. Но и распад плутония постепенно угасает, и термоэлементы изнашиваются.
Изначально мощность составляла 470 Ватт (чтобы запитать обычный чайник на кухне, понадобится 3–4 «Вояджера»), но уже к 2012 году РИТЭГи потеряли 45% своей мощности. А вырабатываемой в 2025-м энергии уже, скорее всего, не хватит на обогрев и функционирование оборудования.
«Вояджер-1» и «Вояджер-2» продемонстрировали чудеса техники, открыли для науки новые горизонты, сделали открытия, о которых никто и мечтать не мог. Теперь их ждет вечный покой в космическом пространстве. Эти аппараты больше никогда не вернутся в Солнечную систему — рано или поздно они покинут ее навсегда. Ближе всего на их пути будет звезда Глизе 445 из созвездия Жирафа. Через 40 тыс. лет они приблизятся к ней на расстояние 15 трлн км, а затем продолжится их вечное странствование по Млечному Пути, но никакой информации они на Землю уже не передадут.