Как сообщили в NASA, инженеры агентства смогли восстановить работу двигателей ориентации древнего зонда «Вояджер-1» (Voyager-1), которые были признаны неисправными ещё в 2002 году. Тогда никого не волновала пара отказавших двигателей, поскольку были запасные. Но сегодня все резервы почти исчерпаны и NASA предприняло попытку оживить отказавшую пару.

Источник изображения: NASA

Положение усугублялось тем, что с 5 мая 2025 года основная антенна дальней космической связи NASA с «Вояджерами» — комплекс DSS-43 в Канберре (Австралия) — должна была быть остановлена для модернизации. Команды на «Вояджеры» можно отправлять только из Австралии, хотя у NASA есть аналогичные комплексы в США и Испании. Оборудование комплекса DSS-43 требуется улучшить для будущих лунных миссий и миссий в глубоком космосе. Поэтому если за время отсутствия связи (простоя австралийского комплекса) с «Вояджерами» что-то случится, зонды могут быть навсегда потеряны.

К этому нужно добавить, что отправка команд и приём сигнала о реакции зонда на них занимает почти сутки — настолько далеко оба аппарата улетели от Земли («Вояджер-1» улетел примерно на 25 миллиардов километров). Быстро ничего нельзя исправить. Более того, в случае серьёзной ошибки исправлять уже будет нечего. Просто зонд никогда не ответит, например, если антенна связи потеряет ориентацию на Землю. Вот в такой обстановке неопределённости инженеры должны были провести цикл операций по подготовке и запуску двигателей зонда, отключённых более 20 лет назад.

Отключённая пара двигателей отвечала за ориентацию зонда по крену — поворачивала его вокруг продольной оси. Это позволяло либо направлять антенну на Землю для связи, либо нацеливать звёздный трекер на путеводную звезду для навигации и ориентации зонда в пространстве. После отключения основной пары двигателей ориентации по крену эту задачу выполняла резервная пара, а с 2018 года — двигатели коррекции траектории. Всё это время патрубки подачи топлива в двигатели засорялись — этому были подвержены все работающие двигатели. Эта беда миновала только отключённую пару основных двигателей ориентации, которые, как теперь стало ясно, неисправными считались ошибочно.

К весне 2025 года в NASA пришли к мнению, что к осени и, особенно, без связи с Землёй активные двигатели зонда «Вояджер-1» выйдут из строя. Топливо просто перестанет в них поступать. Поэтому команда рискнула проверить, настолько ли плохи два отключённых двигателя. Возможно, их ошибочно сочли неисправными, ведь под рукой была пара неиспользованных резервных двигателей. Кто же знал, что зонд будет лететь так долго — почти полвека.

Перед запуском отключённых двигателей требовалось включить пару нагревательных элементов, чтобы топливо свободно протекало в двигатели. Именно отключение нагревателей в 2002 году заставило считать эту пару неисправной. Если нагреватели не сработают, а зонд за это время уйдёт с траектории полёта в процессе дрейфа — трекер потеряет в прицеле путеводную звезду — то автоматика «Вояджера» принудительно запустит двигатели ориентации, даже не дожидаясь свободной циркуляции топлива. Это приведёт к микровзрыву и чревато потерей зонда. Но в NASA рискнули.

«Вояджер-1» ответил через сутки после передачи серии команд. Когда пошла телеметрия, реакции нагревателей пришлось ожидать 20 минут, что заставило всех волноваться. Затем пришла информация о резком росте температуры в блоке двигателей, и они запустились. Можно сказать, что спасательная операция прошла успешно. «Вояджер-1» получил пару сравнительно слабо изношенных двигателей и шанс продлить работу ещё на несколько лет. В противном случае он мог прекратить передачу научных данных уже этой осенью.

Космическая станция Starlab — совместный проект американской Voyager и европейской Airbus. В дополнение к частному финансированию, проект получил $217,5 млн от NASA в рамках программы Commercial LEO Destinations Phase 1 и $15 млн от Техасской космической комиссии. Starlab будет состоять из служебного и жилого модулей, рассчитанных на четырёх человек. Станция должна быть выведена на орбиту в 2028 году при помощи ракеты Starship компании SpaceX.

Источник изображений: Starlab

Starlab является одной из нескольких орбитальных станций, разрабатываемых в настоящее время американскими частными компаниями. NASA решило после завершения проекта Международной космической станции в 2030 году не строить новую орбитальную станцию своими силами, а поручить это частным компаниям и пользоваться их станциями на коммерческой основе.

После предварительного обзора проекта (Preliminary Design Review, PDR) и оценки безопасности группа экспертов из NASA и партнёров проекта дали зелёный свет «полномасштабной разработке» космической станции. Согласно проекту, общий объём внутренних помещений станции составит 340 м³, она будет оснащена роботизированным манипулятором и набором инструментов для экспериментов в условиях микрогравитации.

«Успешный PDR является свидетельством профессионализма и преданности нашей команды, — заявил генеральный директор Starlab Тим Копра (Tim Kopra). — Эта веха подтверждает, что наша конструкция космической станции технически надёжна и безопасна для операций с экипажем астронавтов. Теперь вместе с нашими партнёрами мы переключаем внимание на полномасштабную разработку станции, включая производство критически важного оборудования и интеграцию программного обеспечения».

Теперь проект перейдёт в фазу детального проектирования и разработки оборудования, которая завершится критическим обзором проекта, вероятно, в 2026 году. В ближайшие месяцы партнёры разработают высокоточный макет для тестирования систем, который будет собран в Космическом центре имени Джонсона NASA в Хьюстоне этим летом. Одновременно начнётся разработка авионики, вычислительных систем, а также усовершенствованных технологий жизнеобеспечения, в частности, регенерации воды.

Генеральный директор Voyager Дилан Тейлор (Dylan Taylor) заявил: «Мы готовы продвигать пилотируемые космические полёты, обеспечивать постоянное присутствие человека на низкой околоземной орбите и создавать процветающую коммерческую космическую экосистему». В перспективе Voyager рассчитывает заключить контракт с NASA на размещение на станции астронавтов агентства.

Миссии зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2» продлены ещё примерно на год благодаря отключению одного научного прибора на каждом аппарате. Это позволит сохранить питание и продолжить сбор уникальных данных о межзвёздном пространстве. Оба зонда уже покинули гелиосферу — так далеко от Земли не улетал ни один рукотворный объект.

Источник изображений: NASA

Энергию для работы «Вояджеров» обеспечивает радиоизотопный источник: при распаде плутония термоэлектрические элементы генерируют электрический ток. Однако мощность источника снижается примерно на 4 Вт в год, и со временем её станет недостаточно для поддержания связи с Землёй. Чтобы продлить работу аппаратов, инженеры отключают менее важные или устаревшие научные приборы.

После пролёта Юпитера, Сатурна, Нептуна и Плутона большая часть оборудования на борту «Вояджеров» потеряла свою актуальность. До недавнего времени на каждом зонде работало по четыре прибора, регистрировавших заряженные частицы, что позволяло исследовать магнитные поля и плазму. Эти детекторы помогли учёным зафиксировать момент выхода аппаратов за пределы гелиосферы. Однако если не отключать приборы и дальше, запаса энергии хватит не более чем на год.

«Вояджер-1» покинул гелиосферу в 2012 году, а «Вояджер-2» — в 2018-м. Сейчас первый аппарат находится на расстоянии 25 млрд км от Земли, второй — на 21 млрд км. Радиосигналу требуется около 23 и 19 часов соответственно, чтобы достичь зондов и вернуться обратно.

В октябре 2024 года на «Вояджере-2» отключили прибор, измерявший концентрацию и направление потока плазмы. В последние годы он собирал лишь ограниченные данные из-за своей ориентации относительно движения плазмы в межзвёздном пространстве. Аналогичный прибор на «Вояджере-1» был выключен ранее из-за ухудшения работы.

На прошлой неделе на «Вояджере-1» отключили систему сбора данных о космических лучах. Она состояла из трёх датчиков, фиксировавших энергию и поток протонов, поступающих от Солнца и из галактики. Эти данные позволили определить момент выхода зонда за границы гелиосферы.

Позднее в этом месяце на «Вояджере-2» отключат прибор для измерения заряженных частиц низкой энергии. Он регистрирует электроны, ионы и космические лучи как из нашей системы, так и из глубин галактики.

Обе системы используют вращающуюся платформу с шаговым двигателем, работающим с импульсной мощностью 15,7 Вт каждые 192 секунды. Двигатель был рассчитан на 500 000 шагов — этого хватало для пролёта Сатурна в 1980 году. На момент отключения на «Вояджере-2» он выполнит уже более 8,5 млн шагов.

Март 1977 года. Этап сборки зонда

Ранее инженеры пытались как можно дольше сохранить все научные приборы, поскольку данные с «Вояджеров» уникальны. Однако с текущим уровнем энергопотребления отключение ещё одного прибора на каждом зонде станет необходимым примерно через год.

Тем временем «Вояджер-1» продолжит использовать магнитометр и систему регистрации плазменных волн. Детектор заряженных частиц низкой энергии проработает до конца 2025 года, после чего также будет отключён. «Вояджер-2» продолжит исследования магнитного поля и плазменных волн, а его система детектирования космических лучей будет отключена в 2026 году.

По расчётам инженеров, энергосберегающие меры позволят зондами работать, по крайней мере, до начала 2030-х годов — хотя бы с одним прибором на борту. Однако аппараты уже 48 лет находятся в открытом космосе, и непредвиденные сбои могут сократить этот срок.

В NASA сообщили, что смогли восстановить связь с зондом «Вояджер-1» (Voyager 1) в полном объёме. Полноценная связь прервалась в конце октября, когда автоматика зонда отключила основной передатчик. Вспомогательный канал был настолько слабым, что мог передавать и принимать только короткие команды, пресекая передачу любой научной информации. Теперь это позади и старичок снова в деле.

Источник изображения: NASA

Зонд «Вояджер-1» и его близнец «Вояджер-2» находятся в космическом пространстве 47 лет. Питание на борту обеспечивают по три радиоизотопных термоэлектрических генератора на каждом. Заложенный в блоки плутоний-238 в процессе распада выделяет тепло, которое преобразуется в электричество.

Каждый год источники питания на борту зондов теряют по 4 Вт мощности. По мере пролётов между планетами часть научного оборудования была отключена ввиду ненадобности. Сейчас оба зонда находятся в межзвёздном пространстве и поддерживают включёнными по четыре прибора из изначальных восьми. Научные данные собираются в области изучения плазмы и магнитных полей фактически за пределами солнечной гелиосферы. В ходе экспериментов оказалось, что ряд приборов могут работать без обязательного подогрева, что также позволило экономить на мощности расходуемого бортового питания.

В октябре команда NASA отправила на «Вояджер-1» команду включения подогрева и после этого связь с зондом прервалась. Реконструкция последовательности событий показала, что автоматика зонда определила чрезмерное расходование питания и начала отключать устройства на борту аппарата. В частности, был отключён основной передатчик диапазона X, который был основным каналом связи Земли с зондом. Вместо него автоматика включила более слабый передатчик диапазона S, что стало первым его включением с 1981 года. Связь была восстановлена на уровне передачи команд, но не для нормальной работы научных приборов (зонд не накапливает данные с датчиков, а сразу их передаёт, поэтому отсутствие канала связи равнозначно прекращению научной работы).

После серии экспериментов с ручным распределением мощности по узлам «Вояджера-1» команде NASA удалось запустить передатчик X-диапазона. Это произошло 18 ноября, и было проверено в течение последующей недели. Все четыре научных прибора зонда начали передавать на Землю собранные данные. В NASA уверены, что решили проблему. По крайней мере, на некоторое время. Оборудование зондов настолько древнее, что удивление вызывает сам факт продолжения его работы. Но это единственные наши разведчики в межзвёздном пространстве. «Вояджер-1» собирает информацию на удалении 24,9 млрд км от Земли. Даже свету требуется около двух суток, чтобы слетать к нему и вернуться обратно.

В 1986 году зонд NASA «Вояджер-2» (Voyager 2) пронёсся мимо Урана — далёкой седьмой планеты Солнечной системы. Во время пролёта он сделал снимок магнитосферы планеты, расшифровка которого озадачила учёных. Конфигурация магнитосферы Урана оказалась настолько неожиданной, что внятного научного объяснения этому не находилось. Разобраться в этой головоломке помогло новое изучение архивных данных «Вояджера-2».

Слева обычное состояние магнитосферы Урана, справа — под воздействием солнечного ветра. Источник изображения: NASA

Магнитосфера планет защищает их от потока космических частиц и частиц Солнца — плазмы или солнечного ветра. Это, в частности, приводит к образованию слабых радиационных поясов вокруг планет, в которых, как в виртуальных пончиках, скапливаются высокоэнергетические частицы. Такой пояс вокруг Земли носит название пояса Ван Аллена. Из данных, полученных 38 лет назад «Вояджером-2», следовало, что Уран имеет сильно сжатую магнитосферу, лишённую плазмы, и мощнейший радиационный пояс, который по интенсивности радиации уступал только поясам Юпитера. Такого просто не могло быть.

Новое изучение архивных данных зонда позволило, наконец, понять причину этого несоответствия. Оказалось, что дело в редком стечении обстоятельств. Магнитосфера Урана пребывает в зафиксированном зондом состоянии лишь примерно 4 % времени, и «Вояджеру-2» повезло (или не повезло) пролететь мимо планеты именно в этот редкий промежуток времени. Всё остальное время магнитосфера Урана «нормальная», и её динамика мало чем отличается от динамики магнитосферы, например, Земли.

Уран в натуральных цветах. Снимок 1986 года с зонда «Вояджер-2»

За несколько дней до пролёта Урана планета подверглась массивному воздействию солнечного ветра. Солнечная плазма сильно сжала магнитосферу Урана и радиационные пояса, а также вытеснила местную плазму — ионы воды, выделяемые лунами планеты. Кстати, отсутствие данных о местной плазме в записях «Вояджера-2» заставило учёных предположить, что все пять ближайших лун Урана геологически мертвы. Однако теперь появилась возможность опровергнуть это утверждение. Зонд просто пролетел мимо планеты не в подходящее время. Это хорошая новость для планетологов — в системе Урана, как оказалось, есть много интересного, и планета ждёт своих первооткрывателей.

Специалисты NASA отключили один из научных приборов зонда «Вояджер-2», продуктивность которого резко снизилась в последние годы. Сэкономленная электроэнергия бортового источника питания зонда позволит ему на годы продлить полёт в межзвёздном пространстве, куда он вышел в 2018 году. В NASA ожидают, что «Вояджер-2» продолжит собирать бесценную информацию даже в начале 30-х годов, хотя раньше мало кто ожидал увидеть его работу после середины 20-х.

Художественное представление зонда «Вояджер». Источник изображения: NASA

Отключение прибора состоялось 26 сентября 2024 года и проводилось под контролем специалистов. Сигнал достиг «Вояджера-2» через 19 часов после отправки с Земли. Сейчас от нас до зонда 20,5 млрд км. Даже со скоростью света в вакууме сигналу потребовались без малого сутки, чтобы добраться до аппарата. Столько же пришлось ждать, чтобы узнать сработала ли команда. Как говорят в NASA, всё задуманное было сделано.

Отключённый прибор — это эксперимент PLasma Science (PLS). Три датчика прибора всегда ориентированы на Солнце, чтобы фиксировать направление, скорость и объём заряженных солнечных частиц — солнечного ветра (плазмы), а один датчик расположен под прямым углом к ним. Этот датчик был нужен в тех редких случаях, когда зонд проходил рядом с планетами, тогда он мог изучать поведение солнечного ветра в их магнитосферах.

После выхода зонда «Вояджер-2» из гелиосферы в межзвёздное пространство одиноко расположенный датчик принимал данные лишь раз в три месяца, когда зонд совершал полный оборот вокруг своей оси для ориентации. Вне гелиосферы поток плазмы из межзвёздного пространства направлен «в лицо» зонду и не воспринимается датчиком, направленным в сторону. Также поток плазмы от Солнца уже не достигает трёх направленных на него приёмников заряженных частиц, поскольку зонд движется вне гелиосферы Солнца и, следовательно, солнечный ветер уже не долетает до аппарата. Таким образом, прибор PLasma Science оказался практически бесполезен и при этом он отбирал у зонда бесценную энергию.

Март 1977 года. Этап сборки зонда.

На зонде «Вояджер-1», кстати, прибор PLS перестал работать ещё в 80-е годы. Он отключён давным-давно. Источник питания у обоих «Вояджеров» одинаков — это радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), работающий на распаде плутония. Каждый год он теряет 4 Вт мощности. Для эксперимента на «Вояджере-2» в 2023 году отключили схему стабилизации питания, которая также потребляла энергию, но всё время находилась в ждущем режиме. Это добавило зонду не менее трёх лет полёта. В дополнение к этому отключение прибора PLasma Science добавит ещё несколько лет полёта. В работе на «Вояджере-2» остаётся четыре научных прибора. Они продолжают собирать и отправлять на Землю данные.

На «Вояджере-1» NASA не рискнуло отключить блок стабилизации питания. Этот зонд отлетел примерно на 5 млрд км дальше от Земли, чем его близнец, и движется он в сторону от траектории «Вояджера-2». «Вояджер-1» считается более ценным аппаратом и в NASA не намерены им лишний раз рисковать.

В этом году зондам исполняется по 47 лет. На их долю выпало немало приключений даже в первые годы работы, не говоря о разного рода случаях на склоне лет. Но у них есть шанс пережить своё 50-летие и быть может даже дожить до следующего юбилея.

Космический корабль миссии «Вояджер-1» регулярно включает двигатели, чтобы удерживать свою антенну, направленной на Землю для получения команд и отправки технических и научных данных. Но после 47 лет в космосе некоторые топливные трубки засорились. Инженеры миссии успешно устранили эту проблему и после тщательного планирования переключили космический корабль на другой набор двигателей.

Источник изображений: NASA

Зонд «Вояджер-1» оснащён тремя наборами двигателей: двумя группами двигателей ориентации и одной группой двигателей коррекции траектории. Поскольку «Вояджер-1» движется по неизменному пути из Солнечной системы, любую группу двигателей можно использовать для корректировки положения космического корабля.

Двигатели зонда используют сжиженный гидразин, который при взаимодействии с катализатором превращается в газообразную форму и высвобождается в виде коротких импульсов длительностью в десятки миллисекунд. Чтобы сохранять направление антенны космического корабля на Землю, двигателям необходимо производить до 40 таких импульсов в сутки.

Основные исследовательские инструменты зондов «Вояджер»

За 47 лет нахождения в космосе трубки, направляющие гидразин в слои катализатора, постепенно засоряются диоксидом кремния, побочным продуктом, который появляется со временем в результате взаимодействия топлива и резиновых уплотнений в топливном баке. Засорение снижает эффективность двигателей и производимую ими тягу.

Ранее, в 2002 году инженерная группа миссии, базирующаяся в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, заметила, что некоторые топливные трубки в группе двигателей ориентации, используемой для наведения, засорились, поэтому команда переключилась на вторую группу. Когда в 2018 году эта ветвь показала признаки засорения, команда переключилась на двигатели коррекции траектории и с тех пор использовала эту группу.

Теперь трубки двигателей коррекции траектории оказались засорены ещё больше, чем трубки двух других групп. Там, где отверстие трубки изначально имело диаметр 0,25 мм, засорение уменьшило его до 0,035 мм (примерно половина толщины человеческого волоса). В результате команде пришлось переключиться обратно на одну из ветвей двигателей ориентации.

Переключение на другую группу двигателей было относительно простой операцией в 1980 или даже 2002 году. Но возраст космического корабля принёс новые проблемы, в первую очередь связанные с электропитанием и температурой. Дело в том, что все необязательные бортовые системы, включая некоторые нагреватели, отключены, чтобы снизить расход электроэнергии, генерируемой плутониевым реактором.

Температура отключённых групп двигателей была столь низкой, что их включение могло привести к непоправимым повреждениям. Необходимо было прогреть двигатели перед переключением, что требовало отключения других потребителей. Отключение одного из все ещё работающих научных приборов могло привести к невозможности его повторного включения.

Состояние основных систем зондов «Вояджер» на март 2024 года

После дополнительного изучения и планирования инженеры пришли к выводу, что можно безопасно отключить один из основных нагревателей космического корабля на срок до часа, высвободив достаточно энергии для включения нагревателей двигателей. Это сработало — переключение групп двигателей прошло успешно и «Вояджер-1» снова в состоянии корректировать своё положение относительно Земли.

Космические корабли «Вояджер» исследуют межзвёздное пространство за пределами Солнечной системы. Учёные и инженеры миссии прилагают все усилия, чтобы максимально продлить срок службы зондов, но с каждым разом делать это становится всё труднее. «Все решения, которые нам придётся принимать в будущем, потребуют гораздо большего анализа и осторожности, чем когда-либо», — уверена менеджер проекта «Вояджер» Сюзанна Додд (Suzanne Dodd).

Статус миссии «Вояджер» на 11 сентября 2024 года

Месяц назад специалисты NASA восстановили работоспособность бортового оборудования древнего космического зонда «Вояджер-1» (Voyager-1). В мае зонд начал возвращать на Землю данные с двух научных приборов, а на днях приступил к передаче данных с двух других, которые оставались в режиме калибровки.

Художественное представление зонда «Вояджер-1». Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Электроника зонда начала «бредить» в ноябре 2023 года. Аппарат начал слать на Землю бессмысленные наборы нулей и единиц. К апрелю специалисты NASA обнаружили причину проблемы — она оказалась в отказе одной из микросхем памяти. Обновление прошивки помогло обойти неисправный блок памяти, и бортовое оборудование зонда вернулось к нормальной работе.

Зонд «Вояджер-1» и его близнец «Вояджер-2» — это единственные аппараты земной цивилизации, которые вышли за пределы солнечной гелиосферы и летят в межзвёздном пространстве. Приборы этих аппаратов собирают данные о волнах плазмы, частицах и магнитных полях в условиях, в которых нет влияния солнечного ветра и магнитных полей нашей звезды. Восстановление работы этих приборов на «Вояджере-1», который пролетел дальше «Вояджера-2», даёт возможность получать данные наивысшей научной ценности.

Команда миссии почти полностью вернула «Вояджер-1» к состоянию до сбоя. Осталось восстановить работу цифрового магнитофона, который собирает и сбрасывает определённые данные с датчика плазменных волн один раз в полгода. Все остальные данные с научных приборов зондов не хранятся на борту и сбрасываются сразу по их получении.

В конце этого года обоим зондам исполнится по 47 лет. Это самые старые аппараты NASA, остающиеся в активной работе. Зонд «Вояджер-1» пролетел 24 млрд км, а «Вояджер-2» — 20 млрд км. Запаса энергии на борту зондов должно хватить ещё на пару лет научной работы.

В NASA сообщили, что древний космический зонд «Вояджер-1» (Voyager-1) впервые за шесть месяцев после крупного и продолжительного сбоя прислал на Землю научные данные. Информацию передали два научных прибора — магнитометр и датчик плазмы. Для первого в истории человечества зонда за пределами гелиосферы — это бесценная информация. Вскоре команда миссии обещает запустить в работу ещё два инструмента на борту аппарата.

Источник изображения: NASA

Сегодня «Вояджер-1» и «Вояджер-2» являются самыми дальними разведчиками земной цивилизации. Обоим им в конце этого года стукнет по 47 лет. Это два самых старых действующих аппарата NASA. Удивительно даже то, что они всё ещё продолжают собирать научные данные и, в принципе, сохраняют работоспособность.

Крупный сбой в компьютерной системе «Вояджер-1» произошёл в ноябре 2023 года. Вместо телеметрии и научных данных зонд стал передавать на землю бессмысленный набор данных. В апреле 2024 года команда миссии смогла понять причину неисправности — вылетел небольшой сегмент (чип) в оперативной памяти одного из трёх компьютеров зонда. Специалисты сумели обойти неисправный сектор и впервые получили от зонда читаемую информацию.

Дальше было делом техники. Запрос на получение данных от двух научных приборов был отправлен 17 мая и спустя двое суток пришёл ответ — полная информация по наблюдениям (сигнал в один конец путешествовал 22,5 ч). Ещё два прибора — датчик космических лучей и датчик низкоэнергетических заряженных частиц — проходят калибровку и будут введены в строй в течение следующих недель или месяцев. Шесть других приборов на борту зонда либо отключены, либо вышли из строя раньше. Но даже оставшихся хватит на множество новых научных работ.

Космический зонд «Вояджер-1» аэрокосмического агентства NASA впервые за пять последних месяцев прислал на Землю полностью читаемый отчёт. Команда миссии 20 апреля получила от аппарата сообщение с данными о состоянии его систем. Хотя зонд по-прежнему не может отправлять читаемые научные данные, команда миссии хотя бы понимает, что именно произошло с «Вояджером-1» и теперь имеется возможность его починить.

Источник изображения: NASA

Спустя тридцать пять лет с момента своего запуска в 1977 году «Вояджер-1» стал первым рукотворным объектом, покинувшим Солнечную систему и вошедшим в межзвёздное пространство. Через шесть лет после этого события, в 2018 году его брат-близнец «Вояджер-2» повторил этот успех. К счастью, «Вояджер-2» по-прежнему работает и отправляет данные на Землю.

Оба аппарата являются единственными рукотворными объектами, исследующими космическое пространство за пределами воздействия Солнца. Однако 14 ноября 2023 года, спустя 11 лет исследований межзвёздного пространства и находясь в 24 млрд км от Земли, «Вояджер-1» начал передавать домой непонятный бинарный код. С Землёй аппараты общаются именно бинарным кодом, и «Вояджер-1» посылал совершенно нечитаемые данные.

В марте инженеры NASA смогли отправить на «Вояджер-1» специальную команду, которая заставила зонд вернуть на Землю полный дамп своей бортовой памяти (FDS). Эти данные показали, что ошибка в передаче читаемой информации аппаратом возникла в результате деградации одной из его микросхем памяти, представляющей собой 3 % от общего объёма памяти FDS. К сожалению, микросхема содержала программный код, потеря которого сделала непригодными для использования научные и телеметрические данные «Вояджера-1».

Команда миссии «Вояджер-1» после получения от зонда первой за пять месяцев читаемой информации. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Очевидно, что заменить повреждённый чип памяти «Вояджер-1» инженеры NASA не могут. Однако они могут удалённо перенести повреждённый код в какую-то другую часть памяти FSD. Поскольку ни одна из секций памяти зонда не имеет достаточного объёма для хранения всего кода целиком, инженеры миссии должны разделить код на части и хранить их отдельно друг от друга. Необходимо также настроить соответствующие разделы хранилища таким образом, чтобы добавление повреждённого кода не привело к прекращению работы этих областей памяти по отдельности и не запускало код как единое целое. В дополнение к этому специалисты NASA должны будут обновить любые ссылки на новое местоположение повреждённого кода.

18 апреля команда NASA начала перенос повреждённого кода в другое место в составе памяти FDS. Процесс оказался весьма небыстрым, поскольку доставка радиосигнала к зонду занимает 22,5 часа, а ещё 22,5 часа требуется для того, чтобы получить обратный сигнал от аппарата.

Однако 20 апреля специалисты миссии подтвердили, что модификация памяти «Вояджер-1» оказалась успешной. Впервые за пять месяцев учёные смогли наладить канал связи с зондом и получить от него последние данные о его состоянии. В течение следующих недель инженеры будут работать с настройкой остальной части программного обеспечения памяти FDS и надеются восстановить те регионы системы, которые отвечают за компиляцию и отправку бесценных научных данных, собранных за пределами Солнечной системы.

С 14 декабря 2023 год зонд NASA «Вояджер-1» (Voyager-1) отправляет на Землю тарабарщину: бессмысленный набор нулей и единиц. В начале марта команда NASA смогла получить полный дамп памяти блока FDS, ответственного за формирование пакетов. Это дало надежду обнаружить корень проблем с аппаратом, достигшим края Солнечной системы. Теперь уверенность в успехе окрепла — инженеры вычислили неисправный чип памяти в блоке.

Источник изображения: Caltech/NASA-JPL

Согласно анализу дампа памяти, в блоке бортовой системы полетных данных (FDS) отказала микросхема памяти, что затронуло около 3 % массива. В рабочем состоянии блок FDS собирает пакеты из телеметрии и научных данных, которые затем отправляет на передатчик. Неисправность микросхемы памяти привела к сбою запуска программы, которая отвечает за работу блока FDS. В настоящий момент уже нет специалистов, которые могли бы прояснить детали работы архитектуры компьютера «Вояджера», ведь система была разработана 50 лет назад.

Тем не менее, проблема отслежена до аппаратной неисправности и потенциально может быть решена. Другое дело, что на это наслаивается множество других сложностей. Зонд «Вояджер-1» удалился от Земли на 24 млрд км, поэтому сигнал до него добирается за 22,5 ч и столько же уходит на обратную дорогу. Проверка каждой команды требует значительного времени и восстановление может затянуться на месяцы. Между тем, часики тикают — ресурс батареи зонда тоже на исходе и через год-два спасать уже будет нечего.

«Хотя это может занять недели или месяцы, инженеры настроены оптимистично, что они смогут найти способ нормальной работы FDS без использования непригодного для использования оборудования памяти, что позволит "Вояджеру-1" снова начать возвращать научные и инженерные данные», — заявили в NASA.

С ноября 2023 года космический зонд «Вояджер-1» передаёт на Землю бессмысленный набор нулей и единиц вместо бортовой телеметрии и научных данных. Сегодня агентство NASA сообщило, что определило возможный источник этой проблемы. Он связан с одним из трёх бортовых компьютеров аппарата, а точнее с его FSD-памятью, отвечающей за пакетирование научных данных и телеметрии для последующей отправки на Землю.

Источник изображения: Caltech/NASA-JPL

NASA не теряло связи с «Вояджером-1», однако в течение нескольких месяцев его системы, отвечающие за передачу информации на Землю, фактически не работают. Отправлять на зонд команды тоже рискованно, поскольку неизвестно, как его бортовые системы на это отреагируют. Усложняется всё тем, что даже на отправку команды и получение ответа от аппарата уходит почти двое суток — зонд очень далёк от Земли. Исходя из этого, если проблему в системе коммуникации «Воядержера-1» не удастся решить, то запущенный почти 47 лет назад аппарат для исследования дальнего космоса будет, вероятнее всего, безвозвратно потерян.

В NASA считают, что причиной проблемы в работе «Вояджера-1» стал примитивный эквивалент оперативной памяти внутри бортовой системы полетных данных (FDS), который за все эти годы эксплуатации успел, что неудивительно, значительно поизноситься или даже повредиться.

Американское аэрокосмическое агентство 1 марта отправило на «Вояджер-1» специальную команду, которая должна была заставить аппарат провести различные компьютерные последовательности в надежде обнаружить повреждённые сектора внутри памяти FDS. Ответ от зонда был получен 3 марта. Основная его часть содержала всё тот же неразборчивый поток данных. Однако в одном из разделов FDS команда инженеров миссии обнаружила активность, которая отличалась от остального нечитаемого потока информации.

Расшифровка этой информации началась 7 марта. Спустя три дня команда NASA выяснила, что новый сигнал на самом деле содержит полный дамп памяти FSD — те самые диагностические данные, необходимые для понимания корня проблемы и поиска потенциального решения.

Команда продолжает анализ полученных данных, уточняют в NASA. Однако использование этой информации для разработки потенциального решения и попытки применить его на практике потребует времени.

На днях специалисты NASA признались, что они не могут справиться с проблемой, которая возникла на борту зонда «Вояджер-1» (Voyager-1). С ноября 2023 года аппарат передаёт на Землю чередующийся набор нулей и единиц вместо бортовой телеметрии и научных данных. Проблема усугубляется тем, что не осталось никого из старой команды разработчиков, кто мог бы помочь разобраться с неисправностью. Поэтому придётся рисковать — отправлять на зонд малопонятные команды.

Художественное представление зонда Voyager. Источник изображения: NASA

В этом году зонду «Вояджер-1» и его близнецу «Вояджер-2» исполнится по 47 лет. Оба они поизносились и неудивительно, что бортовое оборудование дальше всего залетевшего аппарата «Вояджер-1» начало серьёзно сбоить. Сейчас «Вояджер-1» удалился от Земли примерно на 24 млрд км. «Вояджер-2» летит немного по другой траектории и удалился от нашей планеты на 19 млрд км. Радиосигналы до первого идут 22,5 ч в одну сторону, а до второго — 18 ч. Чтобы просто отдать команду и получить ответ необходимо почти двое суток.

Первый раз бортовое оборудование «Вояджера-1» начало сбоить в мае 2022 года. Тогда он начал посылать на Землю искажённую телеметрию. Через какое-то время проблема была устранена и во избежание таких проблем в будущем инженеры NASA подготовили программный патч. Заплатка была установлена на «Вояджер-2», как на менее ценный аппарат, а на «Вояджер-1» решили установить патч позже, если «Вояджер-2» не будет испытывать с ним проблем. Достоверно неизвестно, была ли в итоге установлена заплатка на «Вояджер-1». Так или иначе, с ноября 2023 года наземная команда NASA не может получить никакой информации с зонда, что делает невозможной не только научную работу, но также элементарное управление зондом и напрочь лишает NASA возможностей исправить ситуацию.

По словам Сюзанны Додд (Suzanne Dodd), руководителя проекта «Вояджер», чтобы найти решение команда просматривала старые руководства и пыталась «проникнуть в головы первоначальных разработчиков и выяснить, почему они спроектировали что-то именно так, а не иначе». До сих пор операторы проявляли осторожность в выборе команд для отправки на зонд, но в дальнейшем, похоже, придётся принимать более рискованные решения.

Следует также иметь в виду, что плутониевые источники питания на борту «Вояджеров» приближаются к полной выработке. В идеальном случае они могут питать оборудование зондов в экономном режиме до 2027 года. Но этим ещё нужно суметь управлять, например, отключая то или иное малоценное научное оборудование. И если с «Вояджером-2» это ещё работает, то потерявший управление «Вояджер-1» может быть обречён. Если он не восстановит передачу на Землю телеметрии, то его батарея разрядится через год или около того.

В NASA сообщили, что с недавнего времени зонд «Вояджер-1» (Voyager), дальше всех земных аппаратов забравшийся в межзвёздное пространство, стал присылать на Землю бессмысленные наборы данных. Проблему удалось отследить до бортового компьютера, который должен собирать пакеты данных с телеметрией и показаниями научных приборов. Её решения пока не найдено.

Источник изображения: NASA

Зонд «Вояджер-1» находится на удалении примерно 24 млрд км от нас. Его близнец — «Вояджер-2» — удалился от Земли на 19 млрд км. Сигналы до каждого из них идут, соответственно, 22,5 ч и 18 ч. Проходит до 45 ч или почти двое суток, прежде чем инженеры NASA способны увидеть реакцию зондов на ту или иную команду, что, мягко говоря, не ускоряет решение всё чаще возникающих проблем у 46-летних аппаратов.

Бортовое оборудование «Вояджера-1» начало работать со сбоями около полутора лет назад. Аппарат стал передавать на Землю «неправильную» телеметрию. В его полётной программе ничего не изменилось, но данные телеметрии говорили об обратном. Позже выяснилось, что бортовая система вместо передачи команд на исполнение записывала их в память бортового компьютера вместо отработки. Причину этого не нашли, но работоспособность была восстановлена. Во избежание повторения этой проблемы в будущем была подготовлена программная заплатка. Первой её должны были установить на «Вояджер-2» как на менее ценный с точки зрения сбора научных данных аппарат (он залетел пока не так далеко). Был ли патч установлен на «Вояджер-1», не сообщается.

Система обработки полётных данных «Вояджера-1» (FDS) собирает бортовую инженерную информацию и данные с научных приборов космического аппарата. Затем она передаёт скомпилированные пакеты на телекоммуникационный блок зонда (TMU). Согласно проведённому анализу, пакеты с FDS больше не доходят до TMU, и последний шлёт на Землю повторяющийся и бессмысленный набор нулей и единиц. Специалисты NASA продолжают искать решение проблемы, но в документации 50-летней давности подсказки едва ли найдутся, сетуют в агентстве. А ведь могли сами всё сломать, как произошло этим летом с ошибочной командой по смене ориентации антенны «Вояджер-2».

NASA сообщило, что специалисты подготовили и отправили на космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» программные заплатки, которые позволят как минимум на пять лет продлить работу аппаратов. Патчи устраняют две потенциальные проблемы, одна из которых связана с работой двигателей коррекции, а вторая — с искажением передаваемой на Землю телеметрии.

Источник изображения: NASA

Сегодня оба зонда движутся вне пределов гелиосферы Солнечной системы на удалении 24 и 19 млрд км (первым летит «Вояджер-1»). Радиосигнал до «Вояджера-2» идёт 18 часов. Команда на обновление с микрокодом передана несколько часов назад. Первый запуск с обновлённой прошивкой ожидается примерно через двое суток. «Вояджер-1» пока не будет обновляться. Он находится дальше своего собрата и поэтому более ценен с точки зрения сбора научных данных. Он подождёт пробного запуска нового микрокода на «Вояджере-2», и если всё пройдёт успешно, тоже получит обновление.

Исправлением микрокода инженеры намерены устранить две опасности для космических зондов, которые первыми в истории Земли вышли в межзвёздное пространство. Обоим аппаратам исполнилось по 46 лет. Это само по себе чудо, что компьютерные платформы образца 1977 года до сих пор работают фактически в автоматическом режиме. Вмешательство людей оказалось для них большей угрозой, чем самостоятельная работа. Напомним, летом этого года на зонд «Вояджера-2» была отправлена ошибочная команда, и это прервало связь с Землёй. Связь была восстановлена, но зонд мог бы решить эту проблему даже без вмешательства людей.

Но никакая компьютерная система не защищена от сбоев. В прошлом году «Вояджер-1» стал присылать на землю искажённую телеметрию, хотя все его бортовые системы работали нормально. Причины этого всё ещё остаются неясными. По какой-то причине система управления ориентацией зонда — AACS (attitude articulation and control system) — вместо передачи команд на исполнение начала записывать их в память бортового компьютера. Команды на исполнение пропускались, хотя на Землю шли другие отчёты, что вызвало отрыв телеметрии от реальности.

Для устранения подобного в будущем инженеры внесли исправление в микрокод и надеются, что это позволит избежать подобного на втором аппарате и не приведёт к повторению ситуации на первом.

Вторая проблема, которую должен исправить новый патч — это засорение топливопроводов двигателей ориентации остатками топлива. Топливо подаётся по основным топлипроводам к двигателям и распределяется внутри двигателей по более тонким внутренним топлипроводам, которые в 25 раз уже основных. За десятилетия работы двигателей ориентации зондов, которые отвечают за точное направление антенн на Землю, в узких внутренних трубках накопились остатки топлива. Это может помешать работе двигателей и рано или поздно приведёт к потере зондов. Чтобы отодвинуть этот момент как можно дальше в будущее, предложено чуть сильнее раскручивать зонды в процессе ориентации.

Исправление позволит вращать зонды примерно на 1 ° сильнее по оси. Это будет на время прерывать связь с Землёй, но должно помочь в инерционном проталкивании остатков топлива дальше по трубопроводам. Инженеры подсчитали, что частичная потеря связи и передачи научных данных в итоге будет компенсирована увеличенным сроком жизни зондов. Исправление позволит, как минимум, на пять лет продлить жизнь обоим «Вояджерам». Правда, с питанием у обоих зондов становится всё хуже и хуже и энергии в полном объёме должно хватить лишь на три года. Но это уже другая история.