АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ

В просторах Солнечной системы

(Состояние автоматических межпланетных станций)

И.Лисов по сообщениям Лаборатории реактивного движения, НАСА и ЕКА.

“Галилео”

В течение мая и июня специалисты НАСА продолжали готовиться к разделению орбитального аппарата и атмосферного зонда АМС “Галилео”, а также к его двухлетней работе в системе Юпитера.

К 1 июня была почти закончена первая фаза передачи на “Галилео” изменений бортового программного обеспечения. В течение следующих месяцев в рамках первой фазы на станцию будут переданы еще три посылки нового ПО. Эта работа связана с подготовкой встречи атмосферного зонда с Юпитером 7 декабря 1995 г. Благодаря проведенным изменениям запись данных во время 39-минутного погружения зонда до уровня давления 10 атм будет вестись как на магнитофон подсистемы памяти данных DMS, так и в память системы команд и данных CDS, обеспечивая необходимое резервирование. Кроме этого, введены новые уровни защиты для ориентации передающей антенны. В связи с опасениями за то, что звездный датчик может оказаться ненадежным в мощном радиационном поле Юпитера, дополнительно введены несколько более грубых методов определения положения по крену.

В марте 1996 г. последует вторая фаза передачи изменений, разработанных для компенсации отсутствия узконаправленной антенны при передаче данных с этапа орбитального полета станции. Во второй фазе будут внесены некоторые изменения в ПО системы ориентации и исполнительных органов AACS, в программы микропроцессоров 8 из 11 научных приборов, а также очень существенные изменения в программы системы CDS.

31 мая было проведено всестороннее исследование, по результатам которого было объявлено о готовности станции к отделению атмосферного зонда. Отделение должно быть выполнено 13 июля в 05:30 GMT и подтверждено получением сигнала на Земле 37 минут спустя.

Ввиду исключительной близости траектории к расчетной навигационная группа приняла решение не проводить намечавшуюся на 23 июня коррекцию траектории ТСМ-24.

Тем временем 21 мая на 70-метровой антенне станции Сети дальней связи (DSN) НАСА в Канберре (Австралия) был установлен новый мазерный усилитель с ультранизким уровнем шума. Благодаря ему чувствительность приемника основной станции DSN для работы с “Галилео” увеличивается на 20%. Станции в Канберре будет помогать расположенный севернее Австралийский радиотелескоп в Парксе и другие станции в Калифорнии и Испании.

С 20 мая по 28 июня “Галилео” участвовал в эксперименте по приему гравитационных волн. Цель этой работы — проверка общей теории относительности. При прохождении гравитационной волны аппарат должно слегка подтолкнуть, а на Земле будет зафиксировано небольшое изменение частоты принимаемого сигнала. “Галилео” и другие станции в течение многих лет использовались для поиска гравитационных волн. До сих пор никаких явных проявлений гравитационных волн не найдено, но идет еще только начальная обработка данных.

1 июня 1995 г. “Галилео” находился в 785 млн км от Солнца. 635 млн км от Земли и в 101.7 млн км от Юпитера. Его гелиоцентрическая скорость составляла 7.3 км/с. АМС передает телеметрию со скоростями 8, 10 и 16 бит/с.

“Улисс”

19 июня 1995 г. в 08:00 GMT, двигаясь со скоростью 27.5 км/с, АМС “Улисс” достигла широты 70° к северу от “солнечного экватора — условной точки начала пролета северной полярной области Солнца, — а к 1 июля поднялась до 74° с.ш. Самой северной точки траектории — над 80.2° — станция достигнет 31 июля. Как и над южным полюсом, здесь исследуются скорость солнечного ветра, вызванное им давление в направлении от Солнца, влияние на форму гелиосферы, скорость потери материала Солнцем, корональные дыры и вторгающиеся в надполярное пространство космические лучи высоких энергий.

Тем временем в номере “Science” за 19 мая и на весенней конференции Американского геофизического союза 6 июня были опубликованы результаты исследований “Улисса” во время пролета южнополярной области в июне-ноябре 1994 г. Подтверждено существование глобальных различий в скорости солнечного ветра — над полярными областями она вдвое выше. Возврат от “быстрого” (800 км/с) к “медленному” (400 км/с) солнечному ветру произошел внезапно, когда станция поднялась до 20° ю.ш. Здесь после двух лет пребывания исключительно в “быстрой” области вновь наблюдались значительные вариации скорости, плотности частиц и магнитного поля. С 20° с.ш. вновь наблюдается лишь “быстрый” ветер.

Очень вероятно, что такое распределение скоростей по широте связано с тем, что Солнце приближается сейчас к минимуму 11-летнего цикла. В принципе граница двух типов солнечного ветра связана с магнитным экватором Солнца, который не совпадает с гелиографическим. Но сейчас, в период низкой активности, угол между гелиографическим и магнитным экватором Солнца уменьшается. И “Улисс” обнаружил, что область низкой скорости солнечного ветра также “прижалась” к гелиографическому экватору сильнее, чем в предшествовавшей фазе солнечного цикла. Сейчас ее “ширина” вдвое меньше, чем во время постепенного подъема станции над солнечным экватором в начале полета.

При вращении Солнца магнитный экватор колеблется относительно земного наблюдателя. Поэтому района Земли достигают оба типа солнечного ветра. “Быстрый” ветер, однако, успевает обогнать “медленный”, и формирует ударную волну — фронт “космической погоды”.

Потеря материала за счет солнечного ветра (водород, гелий, незначительная фракция металлов и тяжелых атомов) оценивается в 1 млн тонн в секунду. Направленное вовне давление солнечного ветра над полюсом оказалось намного выше, чем над экватором. Как следствие, гелиосфера — область, где доминируют солнечный ветер и электромагнитные поля — может быть значительно вытянута в полярном направлении.

Еще одно интересное наблюдение “Улисса” связано с солнечными частицами высоких энергий. Их рождение происходит в ударных волнах во фронте солнечного ветра. Однако “Улисс” обнаружил частицы высоких энергий на более высоких широтах, чем, как считалось, расположены сами ударные волны.

Изучение галактических космических лучей высоких энергий показало, что Солнце эффективно контролирует их проникновение во внутренние области Солнечной системы как через экваториальную, так и через полярную области. Их количество зависит главным образом от фазы солнечной активности.

После перехода “Улисса” в северное полушарие было обнаружено, что некоторые типы плазменных волн здесь имеют существенно большую амплитуду, чем над аналогичными широтами в южном. Причина этой неожиданной асимметрии пока не ясна.

Организованы скоординированные наблюдения “Улисса” и американского исследовательского КА “Уинд”, исследующего солнечный ветер в пространстве между Солнцем и Землей. Обе станции также отслеживают электроны, порождаемые солнечными вспышками. Это позволит впервые картировать линии магнитного поля, вдоль которых электроны движутся от Солнца, и тем самым изучить крупномасштабную структуру магнитных полей, связанных с солнечным ветром.

Позднее летом 1995 г. будут проведены скоординированные наблюдения с американским КА “Spartan”, выводимым на несколько дней с борта шаттла. Цель этих работ — изучить распределение вещества во внешней атмосфере Солнца и помочь в разработке программного обеспечения для научной ПН европейской солнечной обсерватории SOHO.

ЕКА и НАСА достигли принципиального согласия продолжить исследования на “Улиссе” в течение второго витка станции вокруг Солнца. Что особенно важно, второй облет будет происходить во время максимума солнечной активности. Покинув 29 сентября 1995 г. северную полярную область, “Улисс” достигнет афелия на расстоянии около 5 а.е. от Солнца в апреле 1998 г. Согласно данным, приведенным в майском “Бюллетене ЕКА” (ESA Bulletin, №82, 1995), второй пролет южнополярной области состоится с 8 сентября 2000 г. до 16 января 2001 г., а второй северный пролет — с 3 сентября 2001 г. до 12 декабря 2001 г. Сразу после этого программа “Улисс” будет завершена.

Служебные системы и научная аппаратура “Улисса” работают нормально.

Потоки пыли от Юпитера

И.Лисов по сообщению бюллетеня “Galileo Messenger”. AMC “Галилео” подтвердила существование исходящих от Юпитера потоков пыли. Пылевые потоки, непохожие ни на что известное ранее, были обнаружены впервые АМС “Улисс” в 1992 г. во время сближения с Юпитером.

Первая станция обнаружила 11 периодических, узких, коллимированных потоков частиц пыли на расстоянии 2 а.е. (300 млн км) от Юпитера. На этом же расстоянии в июне 1994 г. они были обнаружены и “Галилео”, и к февралю 1995 г, станция преодолела семь из них. Потоки становятся более интенсивными и длятся дольше.

Последний поток, плотность регистрируемых частиц в котором превышала 2000 в сутки, “Галилео” проходил в течение трех недель. До встречи с пылевыми потоками регистрировалось менее одного события в сутки. Правда, в июле 1994 г. подсистема детектора пыли DDS была перепрограммирована с учетом данных “Улисса”; непреднамеренным результатом этого изменения стало улучшение регистрации. Средняя скорость столкновения составляет 20 км/с. DDS регистрирует направление прихода частицы (по ориентации станции в этот момент), размер и массу. Электрический заряд пылинок, приобретенный под воздействием солнечного УФ-излучения, достигает 5 В.

Источник пылевых потоков неизвестен. Периодичность потоков заставляет предположить существование одного источника. Им могут быть вулканы Ио или едва заметное кольцо Юпитера. По оценкам специалистов, частицы размером порядка 20 мкм испытывают электромагнитное ускорение в магнитном поле Юпитера. Для тех из них, которые меньше нескольких микрометров, это оканчивается уходом не только от Юпитера, но и от Солнца.

Основываясь на периодичности потоков, специалисты научной группы по космической пыли предсказывают прохождение самого мощного потока в июне. Получив данные “Галилео” после выхода его на орбиту спутника Юпитера, ученые надеются понять природу пылевых потоков.