Команда «Вояджера-1» виконує складну заміну двигуна

Інженери, які працюють над зондом NASA «Вояджер-1», успішно пом’якшили проблему з двигунами космічного корабля, які утримують далекий дослідник спрямованим на Землю, щоб він міг отримувати команди, надсилати інженерні дані та надавати унікальні наукові дані, які він збирає.

Через 47 років паливна трубка всередині двигунів засмітилася діоксидом кремнію, побічним продуктом, який з віком з’являється з гумової діафрагми в паливному баку космічного корабля. Засмічення зменшує ефективність двигунів, здатних створювати силу. Після тижнів ретельного планування команда перевела космічний корабель на інший набір двигунів.

Двигуни живляться рідким гідразином, який перетворюється на газ і виділяється затяжками тривалістю в десятки мілісекунд, щоб м’яко нахилити антену космічного корабля до Землі. Якби забитий двигун був справним, йому потрібно було б проводити близько 40 таких коротких імпульсів на день.

Обидва зонди «Вояджер» оснащені трьома комплектами, або гілками, двигунів: два комплекти двигунів орієнтації та один комплект двигунів маневру корекції траєкторії. Під час обльотів планети місії обидва типи двигунів використовувалися для різних цілей. Але оскільки «Вояджер-1» рухається незмінним шляхом за межі Сонячної системи, його потреби в двигуні простіші, і будь-яка гілка двигуна може бути використана для направлення космічного корабля на Землю.

У 2002 році команда інженерів місії, що базується в Лабораторії реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії, помітила засмічення деяких паливних труб у гілці рушійної установки, яка використовувалася для наведення, тому команда переключилася на другу гілку. Коли у 2018 році на цій гілці з’явилися ознаки засмічення, команда перейшла на двигуни маневру корекції траєкторії і відтоді використовує цю гілку.

Тепер ці труби двигуна корекції траєкторії навіть більше засмічені, ніж оригінальні гілки, коли команда замінила їх у 2018 році.

Засмічені трубки розташовані всередині двигунів і направляють паливо до шарів каталізатора, де воно перетворюється на гази. (Вони відрізняються від паливних трубок, які надсилають гідразин до двигунів.) Там, де отвір трубки спочатку був лише 0,01 дюйма (0,25 міліметра) у діаметрі, засмічення зменшило його до 0,0015 дюйма (0,035 мм), або приблизно вдвічі ширини. людського волосся. У результаті команді довелося повернутися до однієї з гілок рушійної установки.

Розігрів двигунів

Перемикання на інші рушії було б відносно простою операцією для місії в 1980 або навіть 2002 році. Але вік космічного корабля поставив нові проблеми, пов’язані в першу чергу з енергопостачанням і температурою. Місія вимкнула всі несуттєві бортові системи, включаючи деякі обігрівачі, на обох космічних кораблях, щоб зберегти їхнє електропостачання, яке поступово скорочується, яке генерується розпадом плутонію.

Хоча ці кроки спрацювали на зниження потужності, вони також призвели до охолодження космічного корабля, що посилюється втратою інших несуттєвих систем, які виробляють тепло. Як наслідок, гілки рушійної установки орієнтації охолоджуються, і ввімкнення їх у такому стані може пошкодити їх, зробивши рушії непридатними для використання.

Команда визначила, що найкращим варіантом було б нагріти двигуни перед перемиканням, увімкнувши те, що вважалося несуттєвим обігрівачем. Однак, як і з багатьма проблемами, з якими зіткнулася команда «Вояджера», це стало головоломкою: джерело живлення космічного корабля настільки низьке, що ввімкнення необов’язкових обігрівачів вимагатиме від місії вимкнути щось інше, щоб забезпечити обігрівачі достатньою електроенергією, і все який зараз працює, вважається важливим.

Вивчаючи проблему, вони виключили вимикання одного з наукових приладів, які все ще працюють, на обмежений час, оскільки існує ризик, що прилад не відновиться. Після додаткових досліджень і планування команда інженерів визначила, що вони можуть безпечно вимкнути один із головних нагрівачів космічного корабля на годину, звільнивши достатньо енергії для ввімкнення нагрівачів двигуна.

Це спрацювало. 27 серпня вони підтвердили, що необхідна гілка двигуна повернулася в дію, допомагаючи направити «Вояджер-1» на Землю.

«Усі рішення, які нам доведеться приймати в майбутньому, вимагатимуть набагато більше аналізу та обережності, ніж колись», — сказала Сюзанна Додд, керівник проекту «Вояджер» у Лабораторії реактивного руху, яка керує «Вояджером» для NASA.

Космічні кораблі досліджують міжзоряний простір, область поза бульбашкою частинок і магнітних полів, створених сонцем, куди жоден інший космічний корабель, швидше за все, не побуває протягом тривалого часу. Наукова група місії працює над тим, щоб «Вояджери» працювали якомога довше, щоб вони могли продовжувати розкривати, що таке міжзоряне середовище.