Это свет лампочки на расстоянии миллиардов километров

Что такое Deep Space Network и как эта огромная сеть связана с американскими "Вояджерами"

В конце августа и начале сентября 1977 года два космических аппарата миссии «Вояджер» отправились на исследование Солнечной системы. Идея их создания появилась еще в конце шестидесятых, как раз во время подготовки запуска к Юпитеру «Пионеров».

Но хотя станции «Пионер-10» и «Пионер-11» и были запущены раньше, именно «Вояджеры», находясь на расстоянии в миллиарды километров, продолжали оказывать влияние на работу специалистов на Земле. Все дело — в одной непростой батарейке.

Земля на связи

Это влияние и сегодня можно увидеть в пустыне Мохаве в Калифорнии, где находится комплекс связи с объектами в глубоком космосе. Он называется Голдстоун. Еще в 1970-х годах здесь были построены первые антенны, необходимые для отслеживания зондов и связи с ними.

Самая большая антенна системы DSN в Калифорнии, Голдстоун
Самая большая антенна системы DSN в Калифорнии, Голдстоун

Гигантские сетки параболических антенн сегодня достигают невероятных 70 метров в диаметре. Внутри двух других –размером 34 метра — может поместиться автобус. Когда-то они были значительно меньше – 64 и 26 метров соответственно. Но чем дальше «Вояджеры» от Земли, тем слабее их сигнал. Да и сами передатчики уже нельзя включать на полную мощность. Когда конструкторы разрабатывали систему питания, источником энергии должен был стать плутоний-238. Период полураспада этого элемента – чуть меньше 90 лет. Но расчеты показывали: уже через 30 лет после запуска «батарейка» сможет выдавать не больше 60% мощности. Так и получилось.

Чтобы обеспечить надежную связь в глубоком космосе, где работают не только «Вояджеры», но и аппараты на орбите Луны, Марса, вблизи Сатурна и Солнца, трех антенн не хватит. И их действительно больше – тринадцать. Все они управляются синхронно из единого центра, который специалисты, полушутя, называют «центром Вселенной». Сами передающие антенны расположены в Калифорнии, Австралии и в Испании. Весь комплекс который называется Deep Space Network, а гигантские расстояния между антеннами дают возможность непрерывно связывать наземные службы с межпланетными зондами и космическими телескопами. Вот здесь можно посмотреть, чем заняты эти антенны прямо сейчас.

Центральный пункт управления системой DSN в Пасадене, 1976 год
Центральный пункт управления системой DSN в Пасадене, 1976 год

Официально сеть появилась в 1963 году, хотя все немного сложнее: первая космическая связь создавалась военными, и лишь затем была передана на обслуживание в NASA. В начале шестидесятых в агентстве была сформирована Лаборатория реактивного движение — JPL. Ей и доверили управление системами связи с первыми спутниками.

Миссия продолжается

Возможно, DSN (это сокращение от Deep Space Network) могла стать такой, какой мы ее знаем теперь, и без «Вояджеров». Но эти зонды стали едва ли не лучшим испытательным полигоном для новых технологий связи. Например, во время этой миссии впервые в системах космической связи были использованы алгоритмы восстановления данных. Точно так же, впервые, для усиления сигнала была предпринята попытка объединить в один массив сразу несколько антенн. А когда «Вояджер-2» проходил вблизи Нептуна, NASA даже нарастило диаметр антенн, чтобы не потерять связь с зондом.

«Вояджер-1» сейчас находится более чем в 20 миллиардах километров от Земли, второй аппарат — ближе, а состояние его батарей — лучше. Несколько раз в неделю оба зонда выходят на связь, передавая накопленную информацию. Сигнал от них приходит примерно с восемнадцатичасовой задержкой. Но есть и еще одна проблема: мощность передатчика в NASA сравнивают с лампочкой от холодильника. Можно лишь догадываться, какие триллионные доли полезного сигнала достигают Земли. DSN с такой задачей справиться уже не может. Теперь для контакта с «Вояджерами» NASA обращается к астрономам и астрофизикам, которые на время сеансов связи предоставляют доступ к мощнейшим радиотелескопам, подключая их к единой сети связи с глубоким космосом.

Антенна системы DSN неподалеку от Мадрида
Антенна системы DSN неподалеку от Мадрида

Срок эксплуатации оборудования «Вояджеров» уже истек, но техника оказалась на удивление надежной. В 2011 году на «Вояджер-2» была отправлена команда переключения системы ориентации на запасные двигатели. В NASA считают, что это позволит поддерживать контакт с аппаратом как минимум до 2021 года. А значит, есть куда расти и сети связи DSN, ведь там работают с самым далеким из разумных сигналов, которые получают на Земле.

Соцсети
Сайт сделан в Бреле 2017