Космический аппарат "Voyager"
"Вояджер". 20 августа и 5 сентября 1977г в США ракетами-носителями "Титан-ЗЕ" (с дополнительной четвертой ступенью) на траекторию полета к Юпитеру выведены две идентичные АМС "Вояджер". Первой запущенной АМС дали название "Вояджер-2", а второй - "Вояджер-1", поскольку вторая шла по более "быстрой" траектории и должна была обогнать первую, что и произошло 15 декабря 1977г, когда АМС находились на расстоянии ок. 125 млн. км от Земли. Обе АМС предназначены для исследования Юпитера, Сатурна и спутников этих планет с пролетной траектории, а АМС "Вояджер-2", возможно, - и для исследования Урана. Обе АМС при пролете около Юпитера должны использовать поле тяготения этой планеты для пертурбационного маневра с переходом на траекторию полета к Сатурну, а АМС "Вояджер-2", возможно, использует поле тяготения Сатурна для перехода на траекторию полета к Урану. АМС "Вояджер-2" будет направлена к Урану только в том случае, если опережающая ее на траектории АМС "Вояджер-1" выполнит всю программу исследований Сатурна и его спутника Титана. В противном случае АМС "Вояджер-2" будет использована для исследования Титана, что исключает полет к Урану. Вероятность того, что эта АМС в случае полета к Урану достигнет его в работающем состоянии, сравнительно мала. Программа полета обеих АМС показана в таблице.
|
Событие
|
Вояджер-1
|
Вояджер-2
|
|
Дата
|
Расстояние (км)
|
Дата
|
Расстояние (км)
|
|
Запуск с Земли
|
5 сентября 1977г
|
---
|
20 августа 1977г
|
---
|
|
Юпитер
|
Март 1979г
|
280000
|
Июль 1979г
|
648000
|
|
Амальтея
|
--/--
|
440000
|
--/--
|
550000
|
|
Ио
|
--/--
|
25000
|
--/--
|
|
|
Европа
|
--/--
|
750000
|
--/--
|
190000
|
|
Ганимед
|
--/--
|
130000
|
--/--
|
50000
|
|
Каллисто
|
--/--
|
130000
|
--/--
|
240000
|
|
Сатурна
|
Ноябрь 1980г
|
130000
|
Август 1981г
|
100000
|
|
Титан
|
--/--
|
4100
|
--/--
|
350000
|
|
Тефия
|
--/--
|
410000
|
--/--
|
160000
|
|
Мимас
|
--/--
|
100000
|
--/--
|
30000
|
|
Энцелад
|
--/--
|
230000
|
--/--
|
90000
|
|
Диона
|
--/--
|
140000
|
--/--
|
200000
|
|
Рея
|
--/--
|
60000
|
--/--
|
250000
|
|
Гиперион
|
--/--
|
890000
|
--/--
|
960000
|
|
Уран
|
|
|
Январь 1986г
|
|
С помощью АМС "Вояджер" предполагают исследовать: общий состав атмосфер Юпитера и Сатурна, концентрацию водорода и гелия в этих атмосферах; турбулентность атмосфер Юпитера и Сатурна; "Большое красное пятно" Юпитера; кольца Сатурна; гравитационные поля Юпитера и Сатурна, массы спутников этих планет; магнитное поле Юпитера; магнитные поля Сатурна и Титана, взаимодействие этих полей; причины излучения Юпитером и Сатурном большего количества
.jpg) |
| 1 - ТВ камеры; 2 - детекторы плазмы; 3 -детекторы космических лучей; 4 -отражатель остронаправленной антенны; 5 - малонаправленная антенна; 6 - штанга с магнитометрами; 7 - датчик Канопуса; 8 - радиоизотопные энергетические установки; 9 - микродвигатели; 10 - антенны для регистрации радиоизлучения планет и волн в плазме; 11 -радиатор; 12 -детекторы заряженных частиц; 13 - ультрафиолетовый спектрометр; 14 - инфракрасный спектрометр; 15 - фотополяриметр. |
энергии, чем та, которую эти планеты получают от Солнца; поверхность галилеевых спутников Юпитера и спутника Сатурна Титан, в частности кратерированность поверхности; причины необычной концентрации заряженных частиц у спутника Юпитера Ио; воздействие радиационного поля Юпитера на его спутник Амальтею; состав атмосфер спутников Юпитера и Сатурна; межпланетное и межзвездное пространство; планетную систему Урана.
Масса АМС "Вояджер" 798 кг, масса полезной нагрузки 86 кг. Длина АМС 2,5 м. Герметичный корпус имеет форму 10-гранной призмы (высота 0,5 м, поперечник 1,8 м). В центре корпуса предусмотрен проем, где размещается бачок (диаметр 0,7 м) с гидразином для микродвигателей. Запас гидразина 104 кг. К той стороне корпуса, которая в полете обращена к Земле, крепится на форменной конструкции отражатель остронаправленной антенны диаметром 3,66 м. Электропитание (420 вт у Юпитера и 384 вт у Сатурна) обеспечивают три радиоизотопные установки весом по 39 кг (длина каждой 51 см, диаметр 41 см). В системе трехосной ориентации используются два датчика Солнца, датчик Канопуса, а также инерциальный измерительный блок. В качестве исполнительных органов этой системы служат 16 микродвигателей тягой по 0,9 И. В системе коррекции траектории используются 4 таких микродвигателя. Они рассчитаны на 8 коррекций при общем приращении скорости 200 м/сек. Радиотехническая система работает в диапазоне S (прием 2113 Мгц, передача 2295 Мгц) и Х (только передача 8418 Мгц}. Остронаправленная антенна работает в обоих диапазонах, ненаправленная - только в диапазоне S. Выходная мощность передатчика диапазона S-9 или 28 вт, передатчика диапазона Х - 12 или 21 вт. Максимальная расчетная информативность (диапазон X) при пролете около Юпитера 115 200 бит/сек, при пролете около Сатурна - 40 000-80 000 бит/сек. Емкость запоминающего устройства - 536 Мбит (до 100 изображений от телевизионных камер). Сдублированная бортовая цифровая вычислительная машина имеет основную память емкостью 4096 восемнадцатиразрядных слов, а также резервную память такой же емкости.
В комплект научной аппаратуры АМС "Вояджер" входят следующие приборы:
- телевизионная камера с широкоугольным объективом (фокусное расстояние 200 мм) и телевизионная камера с телеобъективом (1500 мм). Каждый кадр, полученный камерой с телеобъективом, содержит 5 Мбит информации и имеет угловое разрешение до 4". Согласно расчетам, с помощью этой камеры можно будет получить снимки всех четырех галилеевых спутников Юпитера с разрешением до 4 км, а снимки Юпитера, Сатурна и Титана с разрешением 6, 2 и 0,5 км, соответственно. Для получения цветных изображений с помощью обеих камер предусмотрено 8 различных фильтров, в том числе фильтр, поглощающий излучение натрия с длиной волны 5890 и 5896 A у спутника Юпитера Ио, и два фильтра, поглощающие излучение метана;
- инфракрасный спектрометр с телескопом системы Кассегрена, имеющим первичное зеркало диаметром 0,5 м. Прибор предназначен для исследования энергетического баланса внешних планет, состава их атмосфер, температурных полей, состава и физических характеристик атмосфер спутников планет, а также колец Сатурна и, возможно, Урана;
- ультрафиолетовый спектрометр, регистрирующий излучение в диапазоне длин волн 400-1800 A. Прибор предназначен для исследования температуры и состава верхних слоев атмосферы, концентрации ионов, атомов и молекул отдельных составляющих атмосфер планет и их спутников, а также межпланетной и межзвездной среды;
- фотополяриметр со 150-миллиметровым телескопом системы Кассегрена. Прибор предназначен для исследования распределения метана, молекулярного водорода и аммиака над облачным покровом Юпитера и Сатурна, а также для получения информации об аэрозолях в атмосферах планет, о поверхности их спутников и о характере колец Сатурна;
- два детектора (чаши Фарадея) межпланетной плазмы. Приборы предназначены для регистрации как горячей дозвуковой плазмы в магнитосфере планет, так и холодной сверхзвуковой плазмы в солнечном ветре;
- детекторы волн в плазме, позволяющие определять профили плотности тепловой плазмы у Юпитера и Сатурна, а также исследовать взаимодействие спутников этих планет с их магнитосферами;
- детекторы заряженных частиц низкой энергии (электроны с энергией 0,015 - 1 Мэв и ионы с энергией 0,015 - 160 Мэв). Приборы предназначены для исследования энергетического спектра и изотопного состава частиц в магнитосферах Юпитера и Сатурна, а также в межпланетном пространстве;
- детекторы космических лучей, регистрирующие электроны с энергией 7 - 100 Мэв и ядра с энергией 0,5 - 500 Мэв;
- две пары трехосных индукционных магнитометров, регистрирующих слабые (0 - 50000 гамм) и сильные (от 12 до 2000000 гамм) магнитные поля;
- приемник для регистрации радиоизлучения Юпитера и других планет, Солнца и звезд в частотных диапазонах 20,4 - 1345 кгц и 1,23 - 40,55 Мгц. Приемник использует две взаимно перпендикулярные антенны длиной по 10 м.
Большинство приборов АМС "Вояджер" установлено на специальной штанге длиной 2,3 м, часть из них - на поворотной платформе с двумя степенями свободы, смонтированной на конце этой штанги. Магнитометры вынесены на специальной штанге длиной 13 м.
Помимо исследований при помощи перечисленных приборов, предусмотрено радиозондирование Юпитера, Сатурна и их спутников с использованием штатной радиотехнической системы аппаратов "Вояджер". Это позволит получить
.jpg) |
| АМС "Вояджер - 1" и АМС "Вояджер - 2" Цель миссии - исследование внешних планет Солнечной системы, газовых гигантов. Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. |
информацию о размерах планет и их атмосферах, составе колец Сатурна и размерах метеорных частиц в этих кольцах. Запланированы также небесно-механические исследования по траекторным измерениям АМС. Это позволит определить с большей точностью гравитационные поля и массу планет, их положение в космическом пространстве и характеристики орбитального движения.
На обеих АМС "Вояджер" установлены идентичные медные граммофонные пластинки в комплекте с вращающимся диском, звукоснимателем и наглядной инструкцией по проигрыванию. На пластинках. записаны "звуки Земли", которые должны дать представление о нашей планете представителям внеземной цивилизации, если к ним попадут АМС. Продолжительность звучания пластинки 110 мин. На ней записаны обращения Генерального секретаря ООН Вальдхайма и Президента США Картера, приветствия на 60 языках, включая мертвые, азбука Морзе, музыкальные отрывки, крик ребенка, звуки прибоя, дождя, извержения вулкана и т. д. Пластинка несет также видеозапись 115 изображений.
Вскоре после запуска АМС "Вояджер-1" с помощью установленных на ней ТВ камер было сделано несколько снимков Земли с таким расчетом, чтобы в кадре оказалась и Луна. Подобные снимки получены впервые. Особой научной ценности они не имеют и делались для калибровки ТВ камер и для отработки способа их наведения на центр видимого диска небесного тела.
11 и 13 сентября 1977г проведены коррекции траектории АМС "Вояджер-1", в первой половине октября 1977г - коррекция траектории АМС "Вояджер-2".
Исследование Сатурна
12 ноября 1980г эта АМС совершила пролет около Сатурна и провела исследования околопланетного пространства, колец Сатурна, планеты и некоторых ее спутников. В таблице указаны время и минимальное расстояние АМС от Сатурна и его спутников при пролете.
|
Объект
|
Время прохода АМС "Вояджер-1" на минимальном расстоянии от небесного тела
|
Минимальное расстояние АМС от небесного тела при пролёте (км)
|
|
Титан
|
12 ноября 05 ч 40 мин
|
~4000
|
|
Феба
|
12 ноября 16 ч 45 мин
|
1350000
|
|
Тефия
|
12 ноября 22 ч 15 мин
|
415000
|
|
Сатурн
|
12 ноября 23 ч 45 мин
|
124000
|
|
Мимас
|
13 ноября 00 ч 37 мин
|
108000
|
|
Энцелад
|
13 ноября 01 ч 50 мин
|
200000
|
|
Диона
|
13 ноября 03 ч 28 мин
|
160000
|
|
Рея
|
13 ноября 06 ч 21 мин
|
72000
|
|
Гиперион
|
13 ноября 16 ч 44 мин
|
880000
|
|
Япет
|
14 ноября 06 ч 45 мин
|
245000
|
Магнитосфера Сатурна по размерам примерно в три раза меньше магнитосферы Юпитера и простирается в направлении Солнца примерно на 1 млн. км. АМС "Вояджер-1" зарегистрировала ударную волну на расстоянии 26,2 RS1 от Сатурна. Магнитопаузу АМС пересекла несколько раз, последний раз на расстоянии 22,9 RS . Таким образом, установлено, что орбита Титана лежит в пределах магнитосферы планеты.
Кольца Сатурна. Уже первые снимки колец, переданные АМС "Вояджер-1", показали небольшие цветовые вариации в кольцах, щель в кольце С, наличие вещества в делении Кассини и изменения в распределении и яркости вещества в кольцах С и В. Наиболее интересными деталями на первых снимках были "спицы" - радиальные тёмные2 образования, пересекающие некоторые участки яркого кольца В.
Атмосфера Сатурна. Снимки, переданные АМС "Вояджер-1", обнаружили несколько десятков поясов и зон, а также различные конвективные облачные образования: несколько сот светлых пятен диаметром 2000 - 3000 км, коричневые образования овальной формы шириной ~10000 км и красное овальное облачное образование (пятно) у 55° ю. ш.
Спутники Сатурна. Одной из основных задач этой АМС были исследования Титана, единственного из известных спутников планет Солнечной системы, имеющего плотную атмосферу. Титан интересовал ученых прежде всего с точки зрения возможности существования там жизни. Траектория полета аппарата "Вояджер-1" была рассчитана так, чтобы он прошел на расстоянии всего ~ 4000 км от Титана. Как и опасались ученые, плотный облачный покров Титана не позволил увидеть на снимках его поверхности. Однако инфракрасные и ультрафиолетовые приборы, а также радиозондирование Титана дали возможность получить информацию о составе атмосферы, температуре и давлениях, а также о размерах Титана.
"Вояджер-2". На самое близкое расстояние к Сатурну подошел "Вояджер-2". В системе его колец оказалось еще больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефия обнаружен крупнейший кратер во всей системе Сатурна диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полета аппарата была изменена таким образом, чтобы он в январе 1986г прошел около Урана.
