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

Кроме этого, как и в проекте «Пионер-F/G», была предусмотрена возможность радиозондирования атмосфер Юпитера, Сатурна и их спутников. Также были запланированы исследования в области небесной механики по траекторным измерениям лучевой скорости и дальности – это должно было помочь определить массы и параметры гравитационных полей планет и их спутников и характеристики орбитального движения. Два эти исследования проводились с использованием штатной радиотехнической системы RSS[38], но описывались как отдельные эксперименты – по радиоастрономии и по небесной механике.

Конструкция «Вояджера»

КА «Вояджер» (Voyager) создавался на базе марсианской орбитальной станции «Маринер-9», запущенной в 1971 г., с использованием некоторых решений будущей орбитальной и посадочной миссии «Викинг». Разработка и изготовление трех летных машин – двух для запуска и одной запасной – обошлись в 320 млн долларов, не включая стоимость РН и управления полетом.

Полезный груз, устанавливаемый на ступень «Центавр», состоял из двух основных компонентов – двигательного модуля VPM[39] массой 1220 кг и собственно КА массой после отделения 825 кг. Между собой они соединялись переходником из восьми стержневых элементов – после разделения он оставался в составе «Вояджера». Связка монтировалась на ступень «Центавр» с помощью конического адаптера массой 47,2 кг. Суммарная масса груза составляла 2100 кг[40].

Двигательный модуль с твердотопливным двигателем TE-M-364–4 (коммерческое наименование – Star-37E) имел в своей основе алюминиевый цилиндрический корпус диаметром 0,99 м и длиной 0,89 м, в которое было залито 1060 кг твердого топлива. Средняя тяга РДТТ составляла 6940 кгс при времени работы 43 секунды.

Во время работы связка стабилизировалась восемью гидразиновыми ЖРД, вынесенными на кронштейнах в сторону от продольной оси. Четыре двигателя MR-104 тягой по 100 фунтов (45,4 кгс) обеспечивали стабилизацию по тангажу и рысканью, а четыре ЖРД тягой по 5 фунтов (2,3 кгс) – по крену[41]. На ступени были установлены блок управления клапанами двигателей и две батареи серебряно-цинковых аккумуляторов.

Для доразгона «Вояджера» использовался тот же самый двигатель TE-M-364–4, что и для «Пионеров». В обоих случаях головной блок компоновался из этого двигателя, переходника и стоящего на нем космического аппарата, и они вместе защищались головным обтекателем, опирающимся на штатную ступень носителя. Разница состояла в способе стабилизации связки на этапе работы РДТТ – вращением в случае «Пионеров» и управляющими двигателями при запуске «Вояджеров». Более того, так как во втором случае топливо поступало в ЖРД стабилизации из бака КА, получалось, что без межпланетной станции двигатель TE-M-364–4 выполнить свою функцию не может! Очевидно, поэтому их и классифицировали по-разному: для «Пионеров» это была третья ступень ракеты-носителя, а для «Вояджеров» – двигательный модуль в составе полезной нагрузки.

Собственно КА «Вояджер» имел сухую массу 721 кг и заправлялся 104 кг топлива.

Легкий (29,5 кг) алюминиевый корпус КА имел форму десятиугольной призмы высотой 0,47 м и диаметром 1,78 м по параллельным граням и 1,88 м по ребрам. За каждой из граней имелся отсек электроники с блоками различного назначения (отсек № 1 – радиопередатчики и т. д.). Вдоль продольной оси аппарата – оси вращения Z – был сделан проем, в котором располагался сферический титановый топливный бак диаметром 0,71 м с гидразином под давлением 29,5 атм.

Вдоль оси Z монтировался отражатель остронаправленной антенны высокого усиления HGA диаметром 3,66 м, соединенный с корпусом через ферменный переходник. По диаметру антенна была значительно больше корпуса, и казалось, что не «тарелка» установлена на нем, а корпус приделан сбоку к «тарелке». Этой антенной аппарат «смотрел» в сторону Земли почти всегда, за редкими и непродолжительными исключениями.

По оси рысканья Y от корпуса в противоположных направлениях отходили штанга с тремя радиоизотопными генераторами и штанга научной аппаратуры со сканирующей платформой. Во время старта они, разумеется, находились в исходном положении – вдоль оси вращения. В направлении, близком к оси тангажа X, выдвигалась штанга с датчиками магнитометров. Наконец, объединенная антенна приборов PRA и PWS состояла из двух штыревых элементов длиной по 10 м с углом 90° между ними. В обиходе они были известны как «уши кролика».

Важнейшей проблемой для дальних АМС является источник энергии, поэтому с него мы и начнем описание систем «Вояджера».