Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее (Лисов) - страница 153

7 июня 1985 г. с дистанции 302 млн км были сделаны первые навигационные снимки системы Урана, а 13 июня эти изображения поступили на Землю. 15 июля из трех новых кадров с цветными светофильтрами было синтезировано и 12 сентября опубликовано первое цветное изображение планеты. Уран все еще выглядел как ровный голубой шарик, были видны четыре большие луны из пяти – Миранда оказалась слишком тусклой. Между тем она была основной целью «Вояджера» среди спутников – планировался пролет на дистанции 29 000 км при относительной скорости около 20 км/с. Чтобы «поймать» Миранду в кадр и качественно отснять, нужно было знать ее положение с ошибкой не более 100 км. Только наземными средствами, без съемки Урана и его спутников на подлете с определением их координат на фоне звезд, получить такую точность было немыслимо.

Съемка в системе Урана вообще представляла собой непростую задачу. Далекое Солнце светило слабо. Низкая освещенность объектов диктовала увеличение экспозиции. Если в системе Юпитера снимок через прозрачный фильтр получался за 0,12–0,24 секунды, то у Сатурна в план закладывали уже 0,96 секунды, у Урана требовалось 3,84, а у Нептуна – 7,68. Однако большая экспозиция вызывала смазывание изображения. Разрешение узкоугольной камеры составляло 9,25 мкрад, а типовая скорость поворотов КА в процессе стабилизации двигателями была 12,4 мкрад/с. Таким образом, каждые 3/4 секунды экспозиции давали смаз в один пиксель. Чтобы избежать этого, нужно было увеличить стабильность камеры вчетверо к моменту встречи с Ураном и в десять раз для работы в системе Нептуна.

Алгоритм стабилизации КА на двигателях был следующим. В зависимости от решаемой в тот или иной момент задачи задавался определенный допуск на отклонение ориентации от заданной – широкий, средний или узкий, от 0,5° до 0,05°. С выходом «за рамки» по любой угловой координате включались на 10 миллисекунд соответствующие ЖРД и придавали аппарату вращение в противоположном направлении. Через некоторое время «Вояджер» выходил на ограничение с другой стороны допустимого диапазона, и история повторялась. Чем жестче выставлялось ограничение, тем чаще срабатывали двигатели и тем выше был суточный расход гидразина, которого на «Вояджере-2» в середине 1985 г. оставалось примерно 65 кг.

Очевидным решением было сократить продолжительность включения и создаваемой им угловой скорости, но оно вело к непропорциональному сокращению выдаваемого импульса и неэффективному расходу топлива. Эксперименты показали, что продолжительность включения можно уменьшить вдвое, с 10 до 5 миллисекунд. В марте 1985 г. это решение с успехом опробовали на «Вояджере-1», а 31 июля реализовали на «Вояджере-2». В результате была достигнута стабильность ориентации на уровне 2,5 мкрад/с, то есть остаточная скорость вращения аппарата была в 100 раз меньше, чем у часовой стрелки.