Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее

При разработке новых форматов предусмотрели встроенный контроль ошибок в передаваемых данных и попутно решили ряд проблем «науки». За счет изменения порядка просмотра каналов датчика плазменных волн PWS удалось избавиться от помехи, которую через дефектный древовидный коммутатор создавал привод другого инструмента. Удалось снизить ошибку при измерении слабых магнитных полей и поднять вчетверо частоту опроса датчика заряженных частиц CRS. Для аппаратуры регистрации радиоволн PRA ввели интеграцию слабых сигналов на протяжении 6 секунд вместо 30 миллисекунд в первоначальном варианте, что увеличило ее чувствительность.

4 июня 1990 г. новая версия программы FDS с обозначением 11AF была запущена на одном из процессоров аппарата «Вояджер-2». За несколько недель ее опробовали в разных режимах и «вычистили» ошибки, а 7 августа перенесли на второй процессор FDS. Здесь пришлось побороться с несовпадением двух копий по контрольной сумме, и лишь 18 сентября в режиме прямой записи удалось добиться требуемого результата. Тем временем с 9 августа 1990 г. программа 11AF начала работать и на FDS «Вояджера-1». Она используется с необходимыми поправками вплоть до настоящего времени.

С начала этапа VIM проект лишился комплексного тренажера бортовых программ – он и до того давал частые сбои и требовал сложного ремонта, а переезда в новое помещение не пережил. С тех пор разработчики располагали лишь программным имитатором для процессора CCS, а для AACS и FDS его не было вообще. Поэтому после 1990 г. практически все изменения, за исключением самых простых, делались только в программах CCS. Они были написаны на ассемблере и могли модифицироваться с использованием уникального для проекта «Вояджер» псевдокода.

Земля слушает

Стандартная схема работы «Вояджера» с августа-сентября 1990 г. выглядела так. Аппарат вел непрерывные низкоскоростные измерения магнитного поля, частиц и плазменных волн вместе с ультрафиолетовыми измерениями и передавал их на Землю в реальном масштабе времени на скорости 600 или 160 бит/с. Эта информация, а в случае сбоя – аварийный формат служебной телеметрии со скоростью 40 бит/с – принималась на 34-метровых антеннах типа HEF Сети дальней связи DSN.

Круглосуточного приема информации с «Вояджеров» не требовалось, да и ресурсов для этого не было. Как правило, одна 34-метровая антенна работала с каждым аппаратом девять – десять часов в сутки. С учетом направления движения по небесной сфере «Вояджер-1» обычно пользовался услугами антенн комплекса DSN в Голдстоуне в Калифорнии, а «Вояджер-2» – австралийских антенн в Тидбинбилле вблизи Канберры.

Кстати, из этих же соображений выбирались опорные навигационные звезды для ориентации КА – они должны были находиться вблизи перпендикуляра к направлению на Землю. 21 октября 1992 г. в рамках программы B015 «Вояджеру-2» задали в качестве новой навигационной звезды Вегу, и он произвел разворот по крену, чтобы сориентировать на нее датчик Канопуса. Для «Вояджера-1» опорной звездой с 28 февраля 1990 г. и по сей день является α Центавра.

Операция MAGROL представляла собой программный разворот КА, состоящий, как правило, из десяти полных оборотов по крену. Там, где летели «Вояджеры», межпланетное магнитное поле было уже слабее, чем магнитный фон самого аппарата. Регистрация показаний магнитометра во время разворота как раз и позволяла различить две составляющие: собственную и внешнюю. Маневры MAGROL могли совмещаться с измерениями спектрометром UVS и поддерживались приемом на 70-метровой антенне, так как во время вращения ось антенны HGA немного «ходила» и уровень сигнала колебался.

Большие антенны задействовались и в некоторых других случаях. Ежеквартально они отслеживали семичасовой маневр ASCAL (качание КА на ±3° сначала по рысканью, а затем по тангажу с целью калибровки бортовой антенны HGA и солнечных датчиков), а раз в полгода – получасовые сеансы для проверки состояния записывающих устройств DTR.

Раз в полгода сбрасывались на Землю очередные 26 кадров типа GS-4B с высокоскоростной информацией прибора PWS – в апреле и октябре с «Вояджера-1», в марте и сентябре с «Вояджера-2». В первые годы «межзвездного» этапа их принимали со скоростью 7200 бит/с на 70-метровые антенны – как правило, использовались DSS-14 в Голдстоуне и DSS-43 в Канберре. Но по мере удаления от Земли мощности сигнала и собирающей площади стало не хватать, и поддерживать такую скорость удавалось лишь в режиме спаривания приемных антенн – 70-метровой и 34-метровой. «Вояджер-1» был дальше и уходил быстрее, поэтому через два года он первым «уперся» в предел пропускной способности. Уже в 1994 г. скорость передачи пришлось снизить до 1400 бит/с, что позволяло вести прием на одиночную 70-метровую антенну при соотношении сигнал/шум более 3 дБ.