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

Эксперимент был нужен главным образом для навигации «Вояджера-2», осложненной нештатной работой бортового приемника. Впрочем, у метода Δ-DOR было достоинство, применимое для обоих КА: не требовалось ждать прохождения сигнала в обоих направлениях, время которого увеличивалось с каждым месяцем полета. Весь цикл однонаправленных измерений занимал около получаса.

Специально для исследования колец и атмосферы Сатурна радиозатменным методом на станции DSS-63 под Мадридом установили индикаторы спектра сигнала и многоканальные цифровые записывающие устройства. В январе 1981 г., после встречи «Вояджера-1» с Сатурном, часть этого оборудования передислоцировали на станцию DSS-43 в районе Канберры, которая вела аналогичные наблюдения при пролете «Вояджера-2».

* * *

На пути к Сатурну «Вояджер-1» испытал новые проблемы – к счастью, не слишком серьезные. Так, 16 октября 1979 г. по окончании 22-часового цикла научных измерений с обзором небесной сферы (10 оборотов по рысканью и 25 по крену) Земля не услышала его радиосигналов. Как потом выяснилось, при построении ориентации после маневра аппарат захватил α Центавра вместо Канопуса, и его остронаправленная антенна HGA оказалась отклонена на 5° от направления на Землю. Мощный 80-киловаттный радиопередатчик станции Тидбинбилла сумел «пробить» через боковой лепесток приемной антенны «Вояджера» команду, по которой аппарат переключился на ненаправленную антенну LGA. После этого ему предписали разворот на 56,8°, что позволило сориентировать на Землю антенну HGA. Двусторонняя связь восстановилась, был благополучно найден Канопус, и 17 октября кризис миновал.

История повторилась 13 декабря. Находясь в 970 млн км от Земли, «Вояджер-1» успешно выполнил[73] коррекцию траектории TCM-A7, но не вышел на связь в 21:15 UTC, как ожидалось по графику. Лишь через несколько часов станция DSN под Мадридом уловила очень слабый сигнал с борта. Операторы решили, что аппарат вновь ошибся с опорной звездой, но две попытки покомандовать им так, чтобы вернуть в правильное положение от двух возможных звезд, не принесли успеха, потому что в действительности «Вояджер» находился в аварийной закрутке на Солнце.

16 декабря аппарату было предписано провести поиск Земли коническим сканированием, отклонив остронаправленную антенну на 8° от линии на Солнце и последовательно останавливаясь в 16 различных точках. Из третьей точки Земля услышала мощный сигнал и принимала данные в течение шести минут; после этого аппарат перешел на четвертую точку и сигнал пропал. После того как «Вояджер-1» завершил поиск, Земля вновь задала ему третью точку, и двусторонняя связь со станцией в Канберре была восстановлена.

Операторы проанализировали содержимое памяти компьютеров и данные записывающего устройства и разобрались в сути происшедшего. Наложились две ошибки: сбойная команда изменения режима и ошибка четности, которая не случалась еще ни разу на 37 млн команд, переданных по каналу связи между компьютерами CCS и AACS за два года полета. 19 декабря «Вояджеру» было предписано построить ориентацию по Канопусу, а 20 декабря возобновилась нормальная работа.

Как раз в это время радиоастрономической команде Джеймса Уорвика удалось установить реальный период обращения Сатурна вокруг оси – 10 ч 40 мин. Таков был период километрового излучения, то есть нетеплового радиошума Сатурна с частотами 100–500 кГц, который регистрировался приборами PRA на обоих КА с 1 января 1980 г. Он исходил из области северного полюса Сатурна и, очевидно, контролировался вращающимся магнитным полем планеты.

Об открытии было объявлено 21 мая. До этого наиболее вероятным считался период 10 ч 14 мин, полученный по наземным наблюдениям и данным КА «Пионер-11». Последующие измерения на аппаратуре PRA уточнили значение периода (10 ч 39,4 мин) и подтвердили, что он характерен для полярных и умеренных широт планеты, а более короткий период – для экваториальной зоны. Различие между двумя величинами объяснили тем, что вдоль экватора планеты дуют очень сильные ветры, и так оно и оказалось.

20–21 февраля 1980 г. аппарат успешно провел первый после октябрьского сбоя научный маневр. По окончании он штатно вышел на связь, но телеметрия показала некоторые отклонения в передаче команд между двумя идентичными командными процессорами CCS. Это был уже четвертый подобный случай за год после встречи с Юпитером; пришлось создать специальную группу для поиска причин и мер дополнительной защиты аппарата от сбоев.

20 марта и 22 апреля на «Вояджере-1» выполнили калибровку сканирующей платформы. Был обнаружен самопроизвольный уход на 0,17° по углу места, который случался иногда после заданного движения в сторону отрицательных углов, и найдены способы борьбы с этой неисправностью. Первый из экспериментов сопровождался пробной съемкой Сатурна с расстояния 312 млн км.