|
|
Субботний блик науки № 36
Фото не по Доплеру
| |
Такой коллективный эпистолярий, как ЕЖЕ-лист (сосед «Информационного бума» по серверу), принося свою сотню писем на разные темы в сутки, иногда заставляет вспомнить о прошедшем, в свете резонируюшего отзвука в настоящем. Это бывает интересно. |
Почему о достижениях NASA много рассказывают по самым центральным телеканалам? Правильный ответ — это потому, что все предприятия NASA заранее проиллюстрированы замечательными мультфильмами и комиксами: цветной кукольный парашютик раскрывается, и бравый аппаратик, вертясь, покачиваясь в тугих атмосферных потоках, начинает свой отчаянный спуск за свежим научным фактом. Здорово, картинка вселяет стойкое чувство воодушевления, некоторые начинают твердить про себя волшебную мантру: «Да, человечество покидает колыбель», — ну или что-то там такое, патетическое. Эти комиксы-мультики показывают даже тогда, когда сама миссия провалилась, ведь за кадром можно рассказать и о неудаче, или вообще о погоде, главное — картинка идет качественная. А если герой мультика успешно проткнул враждебное небо далекой планеты и прислал еще картинок с поверхности. У-у! Тогда неминуем общественный резонанс, например, воплощенный в массовый поиск «в Яндексе» словосочетаний из двух составляющих: «Титан» и «картинка».
Вот недавно, 14 января, зонд «Гюйгенс» (мы то и дело про него писали в прошлом году) прититанился, а по-научному — шлепнулся на поверхность Титана, спутника Сатурна. Правда, доставленный к этому самому Титану аппаратом NASA «Кассини», «Гюйгенс» — проект европейский. Причем не только сам зонд, но и коммуникационное оборудование связи с ним с борта «Кассини», предназначенное для приема научных данных. Наверное поэтому решающей части замечательных картинок, а именно — снимков поверхности Титана, передающих сопричастность к моменту, — страждущие могли и не найти. Причем не только «Яндексом», но и вообще: просто не было бы картинок. Потому как издержки «кроссиндустрийной», если можно так выразиться, методики разработки могли картинки почикать, с надежностью офисного уничтожителя документов.
А всему виной эффект Доплера. Этот супостатный эффект состоит в изменении частоты принимаемого сигнала в зависимости от относительной скорости источника. Например, когда слон бежит на вас, трубя в свой хобот, то звук будет пронзительнее и тоньше — частота растет, а вот когда вы в слона пальнули из пушки, ну чтоб не угрожал, и он, серый, побежал от вас, то хоботная мелодия становится на тон ниже — частота уменьшается. Обычно, правда, для объяснения эффекта Доплера привлекают поезд, проезжающий мимо слушателя, свистя (виии-уууу: сперва на все возрастающей частоте, а потом, миновав испытуемого, переходя «в басы»). Однако со слоном, на наш взгляд, безопаснее. Слышимый звуковой эффект Доплера также работает и для электромагнитных волн.
Итак, «Гюйгенс» должен был спускаться в атмосфере Титана (это, кстати, единственный спутник планеты Солнечной системы, снабженный плотной атмосферой), болтаясь на стропах под куполом парашюта. Это процесс медленный: спуск идет со скоростью велосипеда («Пак-пак-пак…» — звукоподражание). А в это время, в другом кадре, аппарат «Кассини», которому было поручено принять сигнал с «Гюйгенса», несется по орбите вокруг Сатурна с космической скоростью — «Вжжжии!», как пишут размашистыми буквами в комиксах (вы уже представляете комикс?) И вот наступает момент обмена данными, а при этом скорость изделия «Гюйгенс» относительно изделия «Кассини» зашкаливает за пять километров в секунду! То есть, тот сигнал с Титана, что принимает «Кассини», оказывается «сдвинутым по частоте» относительно исходного довольно прилично. «Пффф!» — эффект Доплера, однако.
И в чем здесь беда, спрашиваете? Да в том, что приемник сигналов на «Кассини» был построен с ошибкой. Эти самые приемники, они ведь как: настроил на нужную частоту — и порядок. Ну это каждый знает, точно как магнитола в автомобиле. А вот если частота уплыла? Нет, ну не то что бы у конструкторов приемника не было магнитол или хотя бы телевизоров. Не то что бы поставлявшийся в комплекте с «Гюйгенсом» приемник не учитывал эффект Доплера. Конечно, об эффекте Доплера все знают — его учли, сделали диапазон приема достаточно широким. Не рассчитали только, что тип кодировки сигнала, который применялся «Гюйгенсом», привязан к «основной» (несущей) частоте не просто, а с закавыкой — сдвиг частоты приводил к нарушению синхронизации, и приемник переставал правильно интерпретировать поступающие данные. Вместо фотографий получалась бы абракадабра.
Конечно, когда пара «Кассини-Гюйгенс» еще была на Земле, в 1997 году, по инженерной практике следовало бы проверить тщательно все режимы работы. Потому что инженер не может просто верить в эффект Доплера и включать его в расчеты — он же инженер, а не физик. Хороший инженер должен предполагать, что эффект Доплера окажется не таким густым, рябь пойдет худая, или эффект этот вовсе не наступит, как было в прошлый раз. И поэтому еще на Земле необходимо все проверить «пальцами». Двадцать пять раз. А потом подумать и сказать: «Не верю! Но работает». Так и планировалось. Но, то ли из-за спешки, то ли (что более вероятно) из-за перерасходования средств, от наземной проверки коммуникации между зондом и носителем с имитацией режима спуска на Титан отказались. Аппаратура улетела непроверенной. Более того, согласно условиям сотрудничества, специалистам NASA даже не предоставили возможности «поковыряться» как следует внутри этих гюйгенсовских европейских приборов. Видимо потому, что их изготовитель, европейская компания, обеспечивающая аппаратурой связи околоземные спутники, боялась конкуренции и похищения ноу-хау.
А дальше? Что там на следующей странице комикса?
На следующей странице появляется смелый исследователь из Европейского Космического Агентства (Claudio Sollazzo), не уверенный в надежности конструкции (а может, просто знал больше других). И он позвал на помощь еще одного европейца (Boris Smeds), чтобы было удобнее пробивать препоны. И они (в 1998 году) решили протестировать способность «Кассини» принимать сигналы «Гюйгенса». Да, прямо на бороздящем уже космические просторы аппарате. Ну раз на Земле забыли.
Правда, проверить радиосвязь между плотно сцепленными аппаратами (ведь зонд «Гюйгенс» находился на борту «Кассини») было невозможно. Поэтому придумали послать с помощью радиотелескопа с Земли сигнал, имитирующий поток данных от «Гюйгенса», будто тот спускается уже в атмосфере Титана (конечно, загнав туда и эффект Доплера), и проверить, будет ли «Кассини» нормально этот «поддельный» сигнал воспринимать. Из-за всяких проволочек и по чисто астрономическим причинам — надо было подгадать момент, когда «Кассини» окажется в удобной для обмена сигналами точке — провести тестирование удалось только в 2000 году.
Тест и выявил описанную выше неисправность.
Думаете: а как же снимки? Ведь их все-таки получили. Ну да, получили. Просто пришлось траекторию «Кассини», ну ту, по которой он бы двигался во время приема данных с «Гюйгенса», исправить. Точнее, проложить заново, дабы аппараты расположились таким образом, что относительная скорость была бы по возможности минимальна, а следовательно и эффект Доплера урезонился б, как тот агрессивный слон. Благо, топлива на борту «Кассини», необходимого для орбитальной коррекции, оставалось достаточно.
Вот так, и поэтому «Гюйгенс» прититанился только в январе две тысячи пятого, а не в ноябре две тысячи четвертого года.
Но картинки все-таки были, и многие мысленно «покидали колыбель». Прихватив человечество. На караване слонов.
22.01.2005
Теги: NASA
космические аппараты
космос
|
Ваш отзыв автору
|
|
|
