Вчера вечером, 10 сентября 2024 года, НАСА сообщило о смене комплекта двигателей у миссии «Вояджер-1», вместо тех, которые работали ранее.
Запущенный в 1977 году «Вояджер-1», являющийся сейчас самым удалённым от Земли рукотворным объектом, путешествует в межзвездном пространстве за пределами гелиосферы Солнца. Несмотря на то что его планировали эксплуатировать всего пять лет, миссия продлилась значительно дольше. В результате износились важные системы, в том числе двигательные установки, которые сейчас удерживают зонд направленным к Земле для получения команд, отправки технических данных и предоставления уникальных научных сведений, собранных им.
Трубка для подачи топлива в двигатели засорилась диоксидом кремния – веществом, образовывающимся со временем из резиновой мембраны в топливном баке. Засор уменьшает эффективность работы двигателей при создании тяги.
После нескольких недель тщательного планирования команда приняла решение перейти на другой набор подруливающих двигателей. З ond оснащен тремя наборами, или ветвями, двигателей: двумя наборами для приведения в движение и одним набором двигателей для коррекции траектории, которые раньше использовались для облета планет. Во время пролетов оба типа двигателей использовались для разных целей, но поскольку «Вояджер-1» движется по неизменной траектории за пределами Солнечной системы, требования к двигателям проще, и обе ветви двигателей могут быть использованы для направления космического аппарата к Земле.
27 августа НАСА узнало, что новая конфигурация функционирует корректно.
Проблемы с двигателями «Вояджера-1»
Устройства управления «Вояджера-1» функционируют на жидком гидразине, который испаряется и выпускается порциями длительностью десятки миллисекунд для плавного наклона антенны зонда в сторону Земли. Если бы работающий двигатель был исправным, он выполнял около 40 таких коротких импульсов в день.
В 2002 году группа миссии заметила уменьшение количества импульсов — знак роста потребления энергии и падения эффективности: некоторые трубки в двигательной ветви, применяемой для наклона зонда, засорились. В результате команда перешла на вторую ветвь. Когда в 2018 году и эта ветвь продемонстрировала признаки засорения, команда переключилась на маневровые двигатели для коррекции траектории (третья ветвь) и с тех пор использует этот набор движущих элементов.
Эти трубы теперь еще сильнее забиты, чем замененные в 2018 году. Диаметр отверстия в трубе изначально составлял 0,25 миллиметра, а после засорения уменьшился до 0,035 мм (примерно половина толщины человеческого волоса).
Проблема возникла из-за длительного пребывания в межзвездном пространстве – среде, богатой радиацией. Это повлияло на несколько компонентов зонда. Со временем в каналах подачи топлива образовались отложения, что уменьшало эффективность работы двигателей.
Тонкое балансирование ресурсов
Команде пришлось вернуться к использованию одной из ветвей двигателей ориентации. Перед запуском требовалось прогреть двигатели, чтобы избежать повреждений от низких космических температур. Однако запас энергии на «Вояжере-1» был слишком мал для использования неосновных нагревателей без отключения чего-то другого.
Из-за опасности того, что прибор больше не будет работать после отключения, было решено временно прекратить работу одного из основных нагревателей зонда. Это даст возможность выделить достаточную энергию для запуска нагревателей двигателей.
Тщательный инженерный анализ позволил добиться эффективного управления энергией и сохранить возможность «Вояджера-1» собирать научные данные о межзвездной среде как можно дольше. Двигатели, несмотря на десятилетия бездействия, успешно заработали и продлили миссию.
«Вояджер-1» сейчас выполняет миссию, требующую балансировки между экономией энергии и проведением научных исследований. Радиоизотопный термоэлектрический генератор, обеспечивающий зонду энергией, теряет около 4 ватт ежегодно, что заставляет команду постепенно отключать некоторые непервостепенные приборы. Тем не менее команда намеренна поддерживать миссию в активном состоянии как минимум до 2025 года для продолжения получения ценной информации о Вселенной за пределами нашей гелиосферы.