Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

Ранее мы уже упоминали о том, что радиация может отрицательно повлиять на работу электроники на борту космического аппарата. Всего через несколько дней после максимального сближения с Юпитером произошло неожиданное и неприятное событие, которое было связано именно с этим. «Новые горизонты» перешли в «безопасный режим», что происходит, когда на борту космического аппарата что-то идет не так — и вызвавшая ошибку система отключается, активируется резервная система, зонд сообщает на Землю, что есть проблемы, и ждет дальнейших инструкций. Безопасный режим применяется на многих космических аппаратах, он разработан для того, чтобы аппарат не сделал ничего, что могло бы нанести больший вред или усугубить проблему, пока ситуацию не удастся распознать и исправить с Земли.

Когда операторы управления полетом под руководством Элис Боуман получили с «Новых горизонтов» телеметрию, указывающую на проблему, они выяснили, что сбой связан с главным полетным компьютером, который перезагрузился. При приближении к Юпитеру произошло нечто очень похожее. Второй случай за короткий период — каких-то три месяца — выглядел тревожно. Несколько месяцев спустя ошибка снова повторилась: еще одна ничем не объяснимая перезагрузка главного компьютера, которая опять закончилась переходом в безопасный режим. С самого начала некоторые члены команды были обеспокоены тем, что главный компьютер барахлит и может недотянуть до Плутона. Члены команды обнаружили, что подобные сбои отделяют друг от друга все большие интервалы времени. Инженерная команда выдвинула теорию, что главный компьютер не ломается, а перезагрузки были вызваны влиянием радиации, излучаемой мощной магнитосферой Юпитера, состоящей из заряженных частиц. Они предположили: со временем электрические цепи, вызывающие перезагрузку, перестанут реагировать на радиацию. К тому моменту, когда «Новые горизонты» добрались до Плутона, перезагрузок компьютера не случалось уже несколько лет: последствия «укуса» Юпитера остались в прошлом.

Если человек купил телевизор в январе 2006 г. и хотел бы, чтобы этот прибор работал в середине 2015 г., то как ему лучше поступить: включить его и не выключать все эти годы или выключить и только время от времени проверять, пока не наступит 2015 г.? С точки зрения инженера, вторая стратегия с большей вероятностью приведет к успеху, и она дает общее представление о спящем режиме космического аппарата — следующей большой задаче команды «Новых горизонтов» после Юпитера.

Спящий режим — одна из совершенно новых инновационных особенностей «Новых горизонтов». За ним стоит идея о том, чтобы снизить износ большинства систем космического аппарата, отключая их на бо́льшую часть каждого года на пути от Юпитера к Плутону. Благодаря спящему режиму к тому времени, когда АМС «Новые горизонты» добралась до Плутона, хронологически ей было 9,5 года, но большинство ее главных систем проработало всего 3,5 года. Таким образом, эти системы были намного «младше» своего реального возраста, менее изношены и с большей вероятностью могли работать с максимальной производительностью во время пролета Плутона.

Программное обеспечение для того, чтобы «Новые горизонты» функционировали в спящем режиме, было написано еще до запуска, но оно было проверено всего в течение нескольких дней, когда космический аппарат находился в центре имени Годдарда. Поскольку во время полета периоды пребывания в спящем режиме должны были продолжаться месяцами, по плану переходить на него следовало осторожно, удостоверившись, что аппарат не столкнется ни с какими проблемами, пребывая «в спячке» все дольше и дольше.

Первый тест продолжался всего неделю летом 2007 г. Когда аппарат вышел из спящего режима, он послал на Землю всю итоговую, сохраненную телеметрию, чтобы инженеры могли оценить, как все прошло. Все системы выглядели хорошо. Поэтому в следующий раз автоматическая станция ушла в спящий режим на несколько недель. Затем, после того как инженеры проверили данные и увидели, что более длительный тест также прошел благополучно, они попробовали спящий режим на десять недель, а потом — на четыре месяца. Обретая все больше уверенности, команда увеличила периоды пребывания в спящем режиме до семи месяцев за один раз.

В период с 2007 по 2014 г., каждый раз, когда космический аппарат переходил в спящий режим, команда могла переключиться от присмотра за своей «птичкой» на выполнение огромной задачи планирования пролета Плутона, о котором мы расскажем в следующей главе. Между периодами спящего режима космический аппарат «будили» для тщательной проверки, проводили калибровку приборов, научные наблюдения по пути и время от времени обновляли программное обеспечение, чтобы исправить ошибки и добавить новые возможности. Одно ключевое дополнение позволяло детектору пыли SDC, измерителю параметров частиц солнечного ветра SWAP и спектрометру энергетических частиц PEPSSI оставаться включенными в спящем режиме, фиксируя при этом информацию, чтобы они могли отслеживать частицы пыли и заряженные частицы по всему пути до пояса Койпера. Так осуществлялась научная программа по пути к Плутону.

В начале 2008 г. менеджер проекта Глен Фонтейн подготовил расписание планирования пролета Плутона, которое охватывало более шести лет и предполагало участие буквально каждого члена группы управления полетом «Новых горизонтов». Бо́льшая часть этой работы должна была происходить во время пауз в управлении, когда космический аппарат находится в спящем режиме и не требует особого участия со стороны людей.

Объем был очень велик для такой маленькой команды. Во-первых, научной команде и группе управления полетом следовало провести изучение технических проектов по особенностям пролета, чтобы подготовиться к работе над научными экспериментами во время сближения. Все это нужно было сделать до того, как приступать к тщательной разработке сотен пролетных наблюдений Плутона и его спутников с помощью семи научных приборов на борту «Новых горизонтов». За этим, в свою очередь, следовали утомительные тестирования всех пролетных операций и громадные усилия для выработки процедур, охватывающих сотни возможных неполадок, к которым должны были быть готовы и космический аппарат, и его наземная команда. Затем команде предстояли имитации пролета, составление полноценного проекта, технические проверки NASA, которое должно было пристально изучить проект, внести критические замечания и рекомендации, чтобы улучшить каждую часть плана пролета.