Достигшие межзвёздного пространства "Вояджеры" удивили учёных новыми данными

В конце января 2023-го учёные NASA отметили 37-летие со дня облёта планеты Уран исследовательским зондом "Вояджер-2".

— Этот первый (и единственный) облёт второй по удалённости планеты пролил новый свет на её кольца, атмосферу, внутренности и окружающую её магнитную среду, — сообщили в NASA.

Открытия "Вояджера-2", как и его близнеца, до сих пор не переплюнул ни один космический зонд. В 2010-х они, перевыполнив программу исследований, вышли к границам Солнечной системы, и с этого момента весь научный мир с нетерпением ждёт от них новых сообщений, каждое из которых может обернуться сенсацией, а может — "космическим некрологом".

К сожалению, большинство новостей о "Вояджерах" последних лет связаны с тревогой по поводу их дальнейшего существования. Но надежда на прорыв умирает последней.

Прежде всего нужно сделать уточнение. "Вояджеры" были запущены в 1977-м, и основная миссия была связана с изучением Солнечной системы. Сегодня зонды находятся в статусе "межзвёздной миссии" (VIM), которая является продолжением основной программы, завершённой в 1989 году, — после сближения "Вояджера-2" с Нептуном, а "Вояджера-1" — с Юпитером.

Цель миссии VIM, по данным NASA, — получение научных данных о межпланетных и, возможно, межзвёздных полях, частицах и волнах (FPW). Её планировали до 2020 года, но потом продлили. Сегодня срок службы, а соответственно, и продолжительность миссии VIM зависит от способности зонда генерировать нужное количество электроэнергии. В этом и состоит основная проблема, которую можно разбить на два подпункта: выживание "Вояджеров" в межзвёздном пространстве и обеспечение бесперебойной работы научных приборов.

Согласно информации NASA по "Вояджерам", которая обновляется в режиме реального времени, по состоянию на февраль 2023-го на них отключено больше половины систем.

"Вояджеры" нашпигованы самой передовой для своего времени аппаратурой. Однако с начала миссии VIM, то есть с 1990 года, из соображений экономии на зондах стали отключать системы. Дело в том, что РИТЭГи (Радиоизотопные термоэлектрические генераторы), питающие "Вояджеры", теряют в год около 0,8% своей выходной мощности каждый год. По состоянию на 2023 год это до 4 Вт ежегодно.

РИТЭГи морально устарели, к тому же вредны для экологии. Сейчас внедряется технология ионного двигателя на электротяге, успешно опробованная зондом Dawn — исследователем Цереры. Но в случае с "Вояджерами" работает присказка "имеем что имеем". Приходится перенастраивать план управления энергопотреблением, чтобы зонды продлили хотя бы ещё "на один сезон".

"Вояджер-1" вошёл в межзвёздное пространство в августе 2012 года. К этому времени на нём отключили 19 приборов. В основном это обогреватели. Отключение системы IRIS Flash-off в 1990 году позволило сэкономить 31,8 Вт. Отключение остальных систем давало в среднем экономию в 5–7 Вт. То же самое делалось и на "Вояджере-2".

Сэкономленной электроэнергии, по данным астрофизика Джона Ричардсона, должно хватить до 2028 года. Но проблема в том, что среди отключенных аппаратов несколько научных приборов. На "Вояджере-1" отключено шесть приборов из десяти, на "Вояджере-2" — пять. Это ультрафиолетовые и инфракрасные спектрометры, фотополяриметры и другие нужные инструменты. При этом пока работают магнитометры, подсистемы для улавливания плазменных волн, а на "Вояджере-2" плюс ко всему ещё в строю прибор для изучения плотности плазмы (PLS). Насколько это критично? Для задач миссии VIM этого достаточно. Ещё одна проблема состоит в том, что в последнее время наблюдаются сбои с передачей данных на Землю.

По сути, "Вояджер" находится в своеобразном космическом монастыре. И сейчас он как звёздный послушник, который выходит на связь с внешним миром нечасто.

Зонды передают данные по каналу сети глубокого космоса на частоте 2,3 или 8,4 ГГц. NASA использует сигнал частотой в 2,1 ГГц для обратной связи. Также зонды оснащены диктофонами, которые отключаются только в момент прямой связи с Землёй, но при этом могут отправлять записанные ранее сигналы. В 2021 году учёных взбудоражил странный сигнал с "Вояджеров", о чём Лайф уже писал. Когда разобрались, в чём дело, выяснилось, что это, грубо говоря, "гул плазмы", по которому можно "прозвонить" береговую линию, разделяющую Солнечную систему и межзвёздное пространство. Учёные ждали новых сообщений в 2022 году, но тут системы стали барахлить.

Ранее специалисты NASA были уверены, что всё зависит от стабильной работы антенны с высоким коэффициентом усиления (HGA), которая и обеспечивает непрерывную передачу данных на Землю. Так вот, антенна до сих пор работает нормально, но с апреля прошлого года данные, полученные с "Вояджеров", были похожи на абракадабру.

Вскоре выяснилось, что виной всему сбой системы артикуляции и управления высотой (AACS). То есть "Вояджеры" потерялись в пространстве — и все настройки сбились. То, что учёные получали в течение 2022-го, не имело научного интереса либо представляло собой неразгаданный шифр. Официальная версия сбоя — воздействие радиации, которой предостаточно в межзвёздном пространстве.

В настоящий момент "Вояджер-1" находится на расстоянии примерно 15 млрд миль, а "Вояджер-2" — 12,5 млрд миль от Земли. Команда занимается отладкой систем зондов. По словам руководителя проекта Сюзанны Додд, если есть способ решить эту проблему, команда его найдёт. Следующим этапом будет работа с FPA, то есть системой восстановления космического корабля после сбоев миссии.

Есть надежда, что произойдёт так называемый откат. Если сравнивать с работой персонального компьютера, это одновременный сброс настроек до заводских и получение резервной копии. А значит, данные, полученные за прошлый год, могут быть восстановлены в нормальном виде, и, возможно, учёных из миссии VIM ждёт новая сенсация. Если это случится, это будет первая позитивная новость от "Вояджеров" за последний год.

Есть ещё одно сообщение, которое может порадовать фанатов миссии. Сейчас учёные работают над новым планом энергопотребления "Вояджеров", в ходе которого некоторые отключённые приборы могут вернуть в строй, а те, что потеряли необходимость, отключить. Если затея увенчается успехом, это может способствовать тому, что "Вояджеры" продержатся ещё шесть-семь лет, за которые миссия VIM получит ценную информацию о межзвёздном пространстве. Пока что "Вояджеры" остаются единственными зондами, что соединяют Землю с дальними уголками космоса.