Почему радиосвязь с зондами «Пионер» была потеряна гораздо раньше, чем с зондами «Вояджер»? «Вояджеры» были запущены всего через 4 года после «Пионеров», однако прогнозируется, что «Вояджеры» просуществуют до 2020-х годов, а «Пионеры» прекратили передачу в 1995 и 2003 годах соответственно. Оба были оснащены РИТЭГами.
Несколько факторов приводят к потере сигнала.
Сочетание этих факторов приводит к кумулятивному отказу.
Прежде всего, Pioneer не выдает четких данных из-за слабого сигнала, поэтому отслеживание Pioneer 10 стало экономически невыгодным. Отключение Pioneer 11 произошло в первую очередь из-за потери питания. ③
Глядя на то, как работает решение - на том расстоянии, на котором они находятся, сигнал очень слабый, а точность антенны (удерживать Землю в центре лепестка антенны) является функцией контроля вращения над ориентацией. Несмотря на это, требуемый размер тарелки для передачи данных на Pioneer 10 или от нее был минимум 64-метровой тарелкой, чтобы обеспечить требуемый уровень сигнала. По мере того, как он уходит дальше, минимальное количество антенн для приема его сигнала увеличивается. В настоящее время только несколько осциллографов вообще могут обмениваться данными с Pioneer 10, а данные настолько ненадежны, что ненадежны.
Пионеры использовали газовые двигатели в качестве контроля реакции ④, что существенно ограничивало их точность наведения.
Сопротивление межпланетной среды (IPM) и солнечный ветер также являются проблемой. ② Поскольку среда на самом деле неоднородна, это приводит к небольшим различиям между космическими аппаратами, которые, учитывая десятилетия, могут замедлить вращение и изменить угол. Имея в виду, что IPM включает в себя куски пыли и даже мелкие камешки, а скорости Pioneer создают удар камешка, сравнимый с попаданием мелкокалиберного огнестрельного оружия, одно попадание в нужное место может вывести космический корабль из строя.
Точная причина отказа Pioneer 11 на самом деле неизвестна, но предполагается, что это сбой питания (поскольку телеметрия показала снижение мощности на кривой затухания), возможно, в сочетании с ударом и / или коротким замыканием. Если бы он был сбит с оси, он мог бы по-прежнему вещать, но земля находилась бы за пределами лепестка вещания антенны. Гипотеза о смещении оси маловероятна, поскольку местоположение все еще соответствует предсказанному курсу.
Ожидание того, что Pioneer 10 продолжит снижать энергопотребление, способствовало публичным объяснениям прекращения миссии Pioneer 10, в равной степени, как и расходы на время антенны 65 м, 100 м и Аресибо, а также возможность потратить эти деньги на миссии, возвращающие больше данных.
Вояджер, с другой стороны, имеет лучшие термопары, более молодые термопары, больше производимой мощности, больше мощности (18 Вт) ⑤, и хотя усиление всего 48 дБ, он находится на лучшей частоте с точки зрения шума (~ 8 ГГц), он все еще отправлял полезные данные с инструментов и имел гораздо более высокую избыточную мощность при запуске.
Потери мощности «Вояджера» были более пологими, чем у программы-первопроходца; больше начальной доступной мощности все еще доступно. Кроме того, первоначальная мощность была намного выше.
Приборы для "Вояджера" включали еще несколько экспериментов, которые не используются в расширенной миссии; их можно отключить без потери прироста данных. Это позволяет использовать больше доступной мощности на релевантных.
Миссии "Вояджера" в первоначальном виде также включали более длительный период эксплуатации - ожидалось более 10 лет по сравнению с 2 годами у "Пионера".
Ссылки
① http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1972-012A
② http://arxiv.org/pdf/1307.0537.pdf
③ http://nineplanets.org/spacecraft. html
④ http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19900009039.pdf
⑤ http://www.uhf-satcom.com/misc/datasheet/dh2va.pdf
⑥ http: //voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/spacecraftlife.html
Межпланетная связь в основном зависит от мощности сигнала (для передачи) и размера антенны (для приема).
Pioneers используют 9-футовую антенну и 8-ваттный передатчик. «Вояджеры» используют 12-футовую антенну и 20-ваттный передатчик, что позволяет принимать на Земле значительно более сильный сигнал.
В дополнение к лучшему передатчику, «Вояджеры» имеют лучшие запасы мощности: их РИТЭГи выдавали 470 Вт при запуске, а РИТЭГи Pioneer - 160 Вт при запуске. Таким образом, РИТЭГам "Вояджеров" потребуется гораздо больше времени, чтобы разложиться до такой степени, что они не смогут питать космический корабль.
НАСА , похоже, считает, что разрушение РИТЭГов является основной причиной того, что мы больше не можем принимать Pioneer 10:
Pioneer 10 проводил ценные научные исследования во внешних регионах нашей Солнечной системы до окончания своей научной миссии 31 марта 1997 года. Слабый сигнал Pioneer 10 продолжал отслеживаться DSN в рамках передового концептуального исследования технологии связи в поддержку будущей межзвездной миссии НАСА. Источник питания на Pioneer 10 окончательно ухудшился до такой степени, что сигнал на Землю упал ниже порога обнаружения в 2003 году.
Мы не уверены в судьбе Pioneer 11 :
Миссия Pioneer 11 завершилась 30 сентября 1995 года, когда была получена последняя передача с космического корабля. С тех пор связи с "Пионером-11" не было. Движение Земли унесло ее из поля зрения антенны космического корабля. Космический корабль не может маневрировать, чтобы направить его обратно на Землю. Неизвестно, передает ли еще космический корабль сигнал.
Гоббс
Арамис