Кредит зображення: NASA
Глибокий простір холодний. Дуже холодно. Це проблема - особливо якщо ви летите на старому космічному кораблі. А ваші джерела живлення слабшають. А паливні лінії могли замерзнути в будь-який момент. О, і, до речі, вам доведеться продовжувати літати ще тринадцять років.
Це звучить як науково-фантастичний трилер, але це справді відбувається з космічним кораблем NASA / Європейського космічного агентства Ulysses.
Улісс був запущений у 1990 році на п'ятирічній місії з вивчення сонця. Ремесло зібрало нові дані про швидкість і напрям сонячного вітру. Він виявив 3D-форму магнітного поля Сонця. Він фіксував сонячні спалахи на Сонці та надсонячні спалахи далеких нейтронних зірок. Улісс навіть пролетів через хвіст комети Hyakutake, несподівана зустріч, яка порадувала астрономів.
Місія повинна була закінчитися в 1995 році, але Улісс був надто успішним, щоб кинути її. NASA та ESA надали три розширення, останнім часом у лютому 2004 року. Улісс планується продовжувати до 2008 року, на тринадцять років довше, ніж планувалося спочатку.
Подовжена місія Улісса, як і раніше, - вивчати сонце. Але на даний момент Улісс далеко від нашої зірки. У нього зустрічається Юпітер, вивчаючи планету-гігант і її магнітне поле. Сонячне світло там на 25 разів менш інтенсивне, ніж те, що ми відчуваємо на Землі, і Улісс стає небезпечно холодним.
Ще в 1980-х, коли Улісс ще був на Землі і збирався, планувальники місій знали, що космічному апарату доведеться переносити низькі температури. Таким чином, вони поставили на борт десятки обігрівачів, усі вони працюють від радіоізотопного термоелектричного генератора або "RTG". Ці обігрівачі забезпечили комфорт тепла.
Але є проблема: RTG згасає.
"Вихідна потужність RTG зменшується з моменту запуску космічного корабля", - каже Найджел Егольд, менеджер з управління космічними кораблями Ulysses ESA в JPL. Потужність RTG природним чином згасає, коли його радіоактивне джерело розпадається. Це так, як очікувалося. Чого планували не планували - це 13 років додаткових операцій.
«Коли Ulysses був запущений у 1990 році, RTG виробляв 285 Вт. Тепер він знижений до 207 Вт - ледь достатньо енергії для одночасного використання наукових приладів та нагрівачів ", - зазначає Енгольд.
Всередині Улісса температура змінюється від місця до місця. "Багато наукових приладів уже нижче замерзання (0 С)", - каже тепловий інженер Улісса Фернандо Кастро. "Це нормально, оскільки вони можуть працювати при низькій температурі". Але паливні лінії - інша справа. Вони зависають приблизно на 3 градуси вище нуля, "і якщо вони замерзнуть, ми потрапили в біду".
Паливні лінії мають вирішальне значення для місії. Вони доставляють гідразиновий ракет до восьми тяги корабля. Щотижня або близько того, наземні контролери обстрілюють рушії, щоб утримувати радіоантену Улісса у напрямку Землі. Двигуни не працюватимуть, якщо гідразин замерзне. Без тяги не означає спілкування. Місія була б втрачена.
Близько восьми метрів паливопроводу змії через космічний корабель. Кожен поворот - це можливе холодне місце, місце, де гідразин може почати твердіти. "Якщо гідразин замерзає де-небудь, я не знаю, чи зможемо ми його знову безпечно відтанути", - хвилює Кастро. Коли гідразин відтає, він розширюється, можливо, достатньо, щоб розірвати паливні лінії. Ракет-носій Улісса марно врізався б у космос.
Температура в будь-якій точці по паливних лініях дивовижно чутлива до того, що відбувається в інших космічних апаратах. Увімкнення наукового інструменту «тут» може спричинити застуду «там», оскільки це забирає живлення від одного з обігрівачів. Запуск двигуна, відтворення або запис даних: майже все може порушити делікатний тепловий баланс Улісса.
Вгорі: Складний інтер’єр Улісса. Темні блоки - це наукові інструменти та інші пристрої. Паливні лінії, позначені червоним, синім і зеленим, ведуть від центрального резервуару гідразину до тяги. Натисніть тут, щоб переглянути ділянки, найбільш вразливі до замерзання.
Навіть простий акт відправлення космічного корабля повідомлення може спричинити проблеми. Систематичний інженер Енді Макґаррі згадує: "Минулого місяця ми відправляли кілька нових команд до Улісса, коли температура почала знижуватися, аж на 0,8 градусів С поблизу паливних магістралей. Ми були менш ніж на ступінь від точки замерзання гідразину - занадто близькі для комфорту ».
Інженери швидко розібралися в проблемі. «Усі наукові інструменти Улісса були активовані для вивчення Юпітера, - пояснює Макґаррі, - і це напружувало РТГ до меж». У Улісса виникнуть проблеми з підтримкою ще одного пристрою. Але коли сигнал прийшов із Землі, автоматично ввімкнувся інший пристрій: декодер, який переводить радіосигнали у потік двійкових та нулів, зрозумілих комп’ютерам Улісса. "Дешифратор крав живлення з нагрівачів."
З цього часу наземні контролери навчились тримати передачі до Улісса коротко, тому температура не може впасти дуже далеко.
Улісс ось-ось відвернеться від Юпітера і повернеться назад до сонця. Врешті-решт сонячне опалення дозволить зберегти гідразин теплим, і бортові обігрівачі можуть бути відключені, "але це не відбудеться до 2007 року", - каже Егольд. Тим часом інженери JPL постійно контролюють космічний апарат.
Вчений з місії Стів Сьюсс в Центрі космічних польотів НАСА Маршалла вважає, що варто докласти зусиль. «Розширена місія дає нам можливість дізнатися більше про сонце». Особливий інтерес представляє Сонячний мінімум. Сонячна активність падає і зменшується кожні 11 років, пояснює він. Улісс вивчав тиху фазу Сонця, Сонячний мінімум, між 1994 і 1995 роками. Тепер Улісс повинен зробити це ще раз. «Наступний сонячний мінімум настає близько 2006 року, - каже Суес, - але він не буде таким, як раніше». У 2001 році магнітне поле Сонця перевернулося. Північний полюс змістився на південь, і навпаки. Магнетично кажучи, сонце зараз перевернуте. Як це вплине на сонячний мінімум?
Можливо, Улісс це дізнається? якщо вона не замерзне спочатку.
Оригінальне джерело: NASA Science Story
