А запасной… правильно, запасной остался выключен: ведь несколько команд на борт прошли, таймер потери управления запустился по новой и отсчитывал очередные семь суток! Да и если бы этот приемник функционировал – какой толк, если в течение двенадцати часов до него так и не удалось достучаться?
Итак, основной приемник сгорел буквально на глазах операторов, а запасной оказался неисправным. Казалось, аппарат обречен. Да, он будет какое-то время дотошно выполнять последнюю заложенную в него программу, но то, ради чего запускали «Вояджер-2», сделать будет невозможно!
Однако специалисты не спешили сдаваться. В течение суток им удалось разобраться в ситуации и даже найти вероятную причину отказа: в запасном командном приемнике пробило конденсатор TLC[59] в контуре автоматической подстройки частоты гетеродина, и он утратил возможность отслеживать частоту радиосигнала, приходящего с Земли.
Из-за эффекта Доплера, обусловленного сложным взаимным движением КА и передающей антенны на Земле, частота эта мало того что не равна частоте передачи, но и все время «плывет». Поэтому приемник умеет искать сигнал Земли в довольно широком диапазоне – по 100 кГц в каждую сторону от номинала – и, обнаружив его, захватывает и отслеживает с помощью контура автоматической подстройки частоты.
В запасном приемнике «Вояджера-2» этот контур не работал, и Землю можно было услышать лишь в очень узком диапазоне – по 96 Гц в каждую сторону относительно некоторой фиксированной величины. Такое отклонение соответствовало изменению скорости движения КА относительно наземной станции всего на 13 м/с. Между тем одно лишь вращение Земли давало за время сеанса связи намного бо́льшие вариации скорости, оставляя не более двух часов доступа к борту подряд.
Как это делается: когерентный режим и измерение дальности
Земля ведет передачу для «Вояджера-1» в S-диапазоне на частоте 2114,6767 МГц (литер частоты 18) и для «Вояджера-2» на частоте 2113,3125 МГц (литер 14).
Штатный режим бортового радиокомплекса «Вояджеров», как и у «Пионеров», когерентный: передатчик отвечает Земле на частоте, пропорциональной частоте принятого сигнала, отслеживая все ее изменения. Принятая входная частота преобразуется в выходную с коэффициентом 240/221 для передатчика S-диапазона и 880/221 для X-диапазона.
Мы уже знаем, что в когерентном режиме по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, прошедшего «туда» и «обратно», продольная компонента скорости КА определяется с погрешностью менее 1 мм/с. Для измерения дальности в состав сигнала для «Вояджера» включается дальномерный код, за счет чего точно регистрируется время радиообмена. Кроме того, Земля принимает сигнал с борта в двух частотных диапазонах сразу, что позволяет оценить и учесть в расчетах дополнительную задержку сигнала межпланетной плазмой и ионосферой Земли. В результате точность определения дальности достигает 30 м и лучше.