Космические хосписы: как НАСА борется за жизнь «Вояджера»
В ближайшие 10 лет гигантские антенны Deep Space Network НАСА в последний раз уловят слабый, далекий сигнал. В этот день человечество попрощается с «Вояджером-1», первым и пока единственным космическим аппаратом, достигшим межзвездного пространства. Десятилетиями ученые НАСА готовились к смерти своего любимца и одновременно пытались оттянуть ее. Похоже, этот час скоро настанет — как когда-то, в 2003 году земные антенны поймали последний вздох «Пионера». Специалисты НАСА рассказали, зачем их отделы превращаются в космические хосписы и как ученые налаживают связь с умирающими аппаратами.
«Это как смерть члена семьи,» — признается руководитель проекта межзвездной миссии Voyager в Лаборатории реактивного движения НАСА Сюзанн Додд. «Вы знаете, что это неизбежно, но все-таки очень грустно признать, что «Вояджер» когда-нибудь затихнет навсегда и вы больше не сможете с ним связаться. «
Ни одно земное существо (или механизм) не смогло преодолеть расстояние, которое промчал этот космический путешественник за 39 лет. С момента запуска в 1977 году «Вояджер» удалился от Земли на 20 млрд км. Это примерно в 137 раз больше расстояния от Земли до Солнца — меры, которую ученые называют астрономической единицей (а.е.) Брат-близнец зонда, «Вояджер-2», находится примерно в 112 а.е. от нас, и в ближайшие несколько лет он тоже должен оказаться в межзвездном пространстве. то есть он тоже должен достигнуть межзвездного пространства где-то в ближайшие несколько лет. Но учитывая огромный разрыв между аппаратами, первый из которых мчится к дальним рубежам Вселенной на скорости 62 140 км/ч, мы можем уверенно заявить: «Вояджер-1» будет оставаться самым дальним форпостом человечества в любой из наших жизней.
Но от судьбы не убежишь — даже со скоростью »Вояджеров». Легендарные зонды, несущие на себе послание внеземным цивилизациям, балансируют на грани между жизнью и смертью. То, чем занимается Сюзанн Додд и ее команда, похоже на космический хоспис. Старички-зонды мерзнут в межзвездном пространстве, куда не доходит солнечная энергия, их запас мощности неизбежно иссякает. Кроме того, каждый из них страдает от собственных хронических «болячек».
«Вы можете думать о них, как о братьях-близнецах, однако на них обрушились разные космические недуги», — говорит Додд. «Вояджер-2», например, оглох. Нам приходится перебирать несколько разных частот, чтобы понять, что он может услышать»
Чтобы оставаться на связи с «Вояджерами» спустя десятилетия после запуска, ученые НАСА начали постепенно отключать научные приборы — и так будет продолжаться, пока не останется ничего, кроме передатчика. По словам Додд, в 2020 году ученые начнут выжимать максимум из плутониевых батарей зондов. Это станет окончательной попыткой выкроить время.
Устройство «Вояджеров»
«Мы отключим нагреватели для большого количества инструментов. Каждый из инструментов даст от двух до четырех ватт мощности, что выльется в шесть месяцев до года работы зонда», — рассказывает ученый.
Без нагрева инструменты замерзнут в космическом пространстве, где температура всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.
«Когда мы отключим нагреватель, это может означать завершение работы инструментов, потому что на «Вояджере» станет слишком холодно. Однако аппаратура может и остаться в рабочем состоянии, несмотря на страшный холод. Мы пока не знаем, что именно случится», — говорит Додд.
Здесь, на Земле, Додд и ее команда могут пользоваться самыми современными технологиями НАСА, чтобы оставаться на связи, но начинка «Вояджеров» — реликвия 1970-х годов.
«Компьютерные системы разработаны в 1974 — 1975 годах, когда космический аппарат только строился», — рассказывает Додд. «В вашем iPhone в 100 тысяч раз больше памяти, чем в космическим корабле »Вояджер»»
Эксперт сравнивает загрузку нового программного обеспечения на космический корабль с игрой в тетрис, в которой команда пытается втиснуть огромные блоки данных в крошечные пространства. Проблема заключается еще и в том, что многие ученые, строившие «Вояджеры» или «Пионеры» и управлявшие сложными системами связи с ними, уходят на пенсию, а молодые сотрудники не всегда в состоянии понять, как вернуть к жизни аппаратуру, которая является ровесницей их родителей.
«Семейный портрет» Солнца и шести планет, «сделанный Вояджером-1» ко Дню святого Валентина
«Вояджеры» не единственные зонды, покоряющие межзвездное пространство. Их более медлительные предшественники, «Пионер-10» и «Пионер-11» потеряли связь с Землей в 2003 и 1995 годах, поэтому мы не можем точно сказать, когда эти космические аппараты пересекут межзвездный порог. Зонд New Horizons, запущенный в 2006 году для исследования Плутона, достиг цели в 2015 году и отправился изучать другие транснептуновые объекты — но долго он не проработает.
Ни один из этих зондов не был подготовлен к путешествию в межзвездное пространство, поскольку это никогда не было их целью. «Вояджеры» завершили исследование внешних планет в первые десятилетия своих миссий. »Вояджер-2» стал единственным космическим кораблем, посетившим Нептун в 1989 году, а »Вояджер-1» сделал свой знаменитый «Семейный портрет» Солнца и шести планет ко Дню святого Валентина 1990 года — и каждая из миллиардов миль, пройденных с тех пор, превысила официальные ожидания. Но даже это меркнет на фоне того, как долго длились обе миссии «Пионер» по отношению к первоначальному плану.
Аппараты миссии «Пионер» в воображении художника
«Оба зонда, «Пионер-10» и «Пионер-11», были сконструированы для работы в течение 21 месяцев», — рассказывает бывший руководитель проекта Pioneer Лоуренс Лэшер.
Продолжительность жизни «Пионер-11», просуществовавшего меньше других дальних космических зондов, составляет 22 года — по сравнению с расчетным сроком работы это вечность. В 1995 году зонд потерял контроль над двигательными функциями. НАСА оказалось не в состоянии изменить положение космического корабля, чтобы направить его антенну обратно на Землю, и сигнал был потерян.
Запущенный вместе со своим братом-близнецом в 1972 году, «Пионер-10» прожил 31 год. Это дольше, чем могли предположить в НАСА.
«Научная миссия была закончена 31 марта 1997 года и причиной, по которой мы должны были остановиться, были финансовые соображения. НАСА понимало, что если продолжить финансировать «Пионер-10», придется отложить другие миссии», — вспоминает Лэшэр.
Лэшэру и его коллегам удалось рассчитать расходы так, чтобы удавалось хотя бы поддерживать связь с зондом. Для них это была беспрецедентная возможность изучить космическую связь и, возможно, проложить путь для будущих межзвездных зондов. Команда «Пионера» договорилась об использовании Сети дальней космической связи в нерабочее время , когда миссии с более высоким приоритетом не использовали ее ресурсы. Несколько лет, по ночам или в выходные, ученые связывались с далеким зондом.
Со временем «Пионер» перестал передавать научные данные и не осиливал даже отправку телеметрии. Зонд медленно умирал.
«Последний сигнал мы получили 23 января 2003 года», — вспоминает Лэшэр. «Это был очень слабый сигнал. Источник питания »Пионера» полностью распался, и у него не было сил на передачу.»
В последний раз ученые попытались связаться с «Пионером» в 2006 году, но воскресения не произошло.
«Новые горизонты» у поверхности Плутона
Научная миссия «Новых горизонтов» в самом разгаре. В прошлом году аппарат достиг Плутона, а теперь он — на пути к объектам пояса Койпера, которых он должен достичь в 2019 году.
«Основную миссию «Новые горизонты» завершили — все остальное бонус», — утверждает руководитель миссии Алан Стерн.
Специалист уверен, что аппарат проработает до середины 2030-х годов, возможно, даже до начала 2040-х годов. Молодой космический аппарат пока даже не переключился на системы резервного копирования, в то время как системы резервного копирования «Вояджеров» похоже, уже давно были отключены для экономии энергии.
Хотя аппарат »Новые горизонты» на три десятилетия более продвинутый, чем «Вояджер-1», характер его миссии подразумевает, что он никогда не достигнет скорости своего предшественника. Как и «Вояджер» с его крошечной памятью 1970-х годов, он навсегда останется в 2006 году. Ограничения на продолжительность жизни накладывает его плутониевая батарея. »Новые горизонты» отправился в космос с батареей, заправленной на 80%.
«Мы не смогли заправить зонд полностью на момент запуска из-за трудностей в Лос-Аламосской национальной лаборатории, где производится плутоний,» — говорит Стерн. «По этой причине, у него было много сил на основную миссию, и даже немного осталось на миссию в поясе Койпера, но он не просуществует столько же, сколько «Вояджер».
Сюзанн Додд сравнивает потерю сигнала зонда со смертью пожилого члена семьи, в то время как Лоуренс Лэшэр рассуждает об этом философски. Отношение к потере этих зондов зависит от человека, от того, насколько сильно он готов очеловечивать эти аппараты, наделяя их способностью жить и умирать.
Возможно, есть еще один способ взглянуть на смерть далеких зондов НАСА. Даже когда мы потеряем контакт со всеми пятью аппаратами, они все еще будут мчаться к далеким звездам, постоянно ускоряясь. В безвоздушном пространстве нет ничего, что может разъесть или ударить космический аппарат, кроме случайной паразитной частицы. Поэтому зонды будут оставаться целыми и невредимыми долгие миллионы лет. Возможно, последними представителями человечества во Вселенной будут парные фигурки, выбитые на табличках «Пионеров», люди, сфотографированные для золотой пластинки «Вояджера» или пепел первооткрывателя Плутона Клайда Томбо на борту «Новых горизонтов».
«Одной из целей создания табличек состояла в том, чтобы гипотетические живые существа из развитых цивилизаций обнаружили их возле своих звезд», — вспоминает Лэшэр.
Когда знаменитый астроном Карл Саган продвигал эту идею в НАСА 40 лет назад, он мечтал, чтобы таблички послужили знаком приветствия. Однако памятные таблички вполне могут стать эпитафией человеческому виду.
Комментарии