Как это делается: реконструкция DSN
Прием данных «Вояджеров» из системы Юпитера предстояло вести трем 64-метровым антеннам Сети дальней связи DSN – калифорнийской DSS-14, австралийской DSS-43 и испанской DSS-63, – оборудованным по стандарту DSN Mark III-77 для работы в частотном диапазоне X на скорости до 115 200 бит/с. Для передачи команд и для приема на меньшей скорости предназначались 26-метровые антенны.
Начало полета наложилось на обширную программу реконструкции Сети дальней связи. В 1977–1978 гг. в ее Центре управления и вычислений внедрили новую подсистему данных Mark III, основанную на миникомпьютерах Modcomp вместо больших машин IBM 360/75. Наземные станции одна за другой выводились из сети для переоборудования.
Первыми через это прошли 26-метровые станции DSS-12, DSS-44 и DSS-62 – их подготовили к старту «Вояджеров» вместе с 64-метровой антенной DSS-14. В июле 1977 г. началось переоснащение австралийских антенн DSS-42 и DSS-43, и в октябре они были вновь приняты в эксплуатацию. С октября по декабрь 1977 г. доработали испанские станции DSS-61 и DSS-63. Наконец, в январе – марте 1978 г. к новой системе подключили старейшую 26-метровую станцию DSS-11.
В июне – сентябре 1978 г. 26-метровая антенна DSS-12 в Голдстоуне была увеличена в диаметре до 34 м, что дало прибавку в мощности сигнала 2,8 дБ, и дооснащена приемником X-диапазона. С ноября она вновь проходила тестирование в составе DSN, демонстрируя прием от «Вояджеров» на скорости 44 800 бит/с. Уже после встречи с Юпитером аналогичным образом доработали антенны DSS-61 в Испании (с августа 1979 г. по март 1980 г.) и DSS-42 в Австралии (с марта по май 1980 г.).
Чтобы оперативно доставлять информацию в JPL, потребовалось усилить линии связи, соединяющие центр управления в Калифорнии с заокеанскими станциями DSN, в первую очередь с мадридской. Для этого были организованы два спутниковых канала – из Мадрида через спутник системы Intelsat на приемный пункт на Восточном побережье США, с него в Центр Годдарда и оттуда через спутник системы Domsat компании RCA в Голдстоун. 15 сентября 1978 г. было объявлено, что необходимая для этого десятиметровая антенна в Центре Годдарда введена в строй и организованы три параллельных 56-килобитных канала на Западное побережье.
Из Австралии данные в реальном масштабе времени могли идти на скорости до 44 800 бит/с, а при необходимости приема на полной скорости 115 200 бит/с – записывались, а затем ретранслировались в Калифорнию в замедленном виде по каналу 56 000 бит/с. Лишь в мае 1979 г. там была организована трехканальная система передачи, аналогичная испанской. (Ее планировали ввести в строй к моменту начала полетов шаттлов, но ускорили процесс ради «Вояджера-2».)
К первой годовщине старта «Вояджер-1» подошел с 92 кг гидразина в баке из 105 кг заправленных первоначально. Расчеты показывали, что на встречу с Юпитером уйдет 6,4 кг – главным образом на стабилизацию аппарата при разворотах стабилизированной платформы. На «Вояджере-2» оставалось 94 кг топлива.
15 сентября «Вояджер-1» в первый раз после февральского сбоя провел научный маневр – 10 оборотов по рысканью и 24 по крену – для калибровки приборов в ходе обзора небесной сферы.
26–27 сентября была проведена первая репетиция сближения с Юпитером: полностью «прогнали» участок подлета к планете от J–24 час до J–14 час 50 мин
[62], а затем проверили переход на резервные режимы съемки и работу наземных систем при переключении на другие скорости передачи информации с борта. Вторая тренировка КА и наземных служб состоялась 9–10 октября – на этот раз отрабатывались шестичасовой этап сразу после встречи с планетой и функционирование УФ-спектрометра под управлением компьютера FDS. Наконец, третий тест провели 14 ноября; он состоял из шести двухчасовых блоков, в каждом из которых сменялись разные режимы работы и разные скорости передачи, от 7200 до 115 200 бит/с.
24–26 октября выполнили 54-часовой прогрев оптического модуля ИК-радиометра IRIS, устранив тем самым помехи двигателю линейного перемещения, который с июля испытывал повышенное сопротивление. Эту полезную операцию повторили в конце декабря и еще раз 26–29 января.
6 декабря тестировали фотополяриметр – поставили апертурное кольцо в положение с рабочим входным отверстием диаметром 0,25°, чтобы посмотреть, какое будет поле зрения. Застревающее колесо анализатора не трогали – с поляризационными данными постановщики уже распрощались. Опыт второго аппарата и наземные проверки показывали, что и колесо фильтров может оказаться неисправным. Поэтому его решили задействовать только в течение 50 часов вблизи времени пролета.
10–11 декабря с расстояния 83 млн км «Вояджер-1» сделал серию снимков Юпитера в течение двадцати часов с часовыми интервалами, то есть отснял планету на протяжении двух оборотов планеты вокруг оси. Это были первые съемки Юпитера с разрешением, недоступным для земных телескопов. Их целью был поиск интересных деталей, невидимых с Земли. Цветные кадры формировались из снимков за тремя светофильтрами – оранжевым (590 нм), зеленым (565 нм) и голубым (480 нм).
12–14 декабря состоялся «генеральный прогон» всей 39-часовой программы сближения с планетой. Перед ним, 11 декабря, выполнили калибровку солнечных датчиков, антенны HGA, сканирующей платформы и оптики.
29 декабря провели тестовый разворот КА на 360° против часовой стрелки – проверялась соосность антенны HGA с осью вращения. Угол между ними оказался в пределах 0,15–0,20°, в пределах допуска
[63].
На рождественские каникулы большую часть участников проекта отпустили отдохнуть, а 4 января 1979 г. все были на своих местах: началась так называемая фаза обсервации, то есть этап наблюдения цели с большой дистанции. До планеты оставалось 60 млн км и 60 дней пути.
Три недели аппарат фотографировал Юпитер в цвете: с 6 по 25 января раз в два часа он делал четыре кадра планеты за разными светофильтрами ради отслеживания атмосферных процессов и передавал их через мадридскую станцию DSS-63. Постепенно становились все более заметными движения облачных структур: в некоторых широтных полосах проявились «перья», а вокруг Большого Красного Пятна – вихри. Временами в кадр попадали спутники, и уже можно было различить несколько ярких пятен на Ганимеде и разномастную Ио с темно-красными полярными зонами и яркой экваториальной.
Восемь раз в сутки ультрафиолетовый спектрометр выполнял двухчасовой скан всей системы Юпитера, его инфракрасный собрат принимал по сотне спектров за полтора часа ежесуточно, а фотополяриметр искал край облака ионов натрия в направлении от орбиты Ио наружу. Межпланетную среду исследовал весь комплекс электромагнитных и плазменных измерений, а детектор плазменных волн регистрировал очень низкочастотное (10–60 кГц) радиоизлучение планеты. За день восьмидорожечное записывающее устройство заполнялось почти полностью, после чего в течение трех часов его содержимое сбрасывалось на 64-метровую антенну под Мадридом.
