События
Космический аппарат Вояджер-1 официально стал первым объектом, сделанным человеком, который смог покинуть Солнечную систему .
Ученые НАСА подтвердили, что аппарат наконец-то вышел из газового пузыря Солнца и добрался до межзвездного пространства - холодной, темной области между Солнечными системами.
Вояджер-1 был запущен в 1977 году для изучения внешних планет, а затем он просто продолжал двигаться. Сейчас аппарат в 19 миллиардах километров от Солнца .
Это расстояние настолько огромное, что требуется 17 часов, прежде чем радиосигнал, отправленный с Вояджера-1, будет получен на Земле.
Согласно данным НАСА зонд пересек межзвездное пространство 25 августа 2012 года . Ученые знают это, так как плазма или ионизированный газ в межзвездном пространстве имеют более высокую плотность, чем солнечная плазма. Зонд проходил через плотную межзвездную плазму в течение примерно года.
Ученые ждали этого исторического момента почти 40 лет.
"С научной точки зрения это ключевое событие, а с исторической – это все равно, что впервые совершить кругосветное путешествие или оставить свой след на Луне. Это первый раз, когда мы начали изучать пространство между звездами", - рассказал профессор Эд Стоун (Ed Stone).
Хотя сейчас космический аппарат окружен газом, пылью и магнитными полями других звезд , он до сих пор ощущает на себе гравитационное притяжение Солнца, как и многие кометы, которые находятся еще дальше в космосе. Но как бы то ни было, он покинул то, что большинство людей определяют как Солнечная система.
Путь Вояджер-1
Вояджер-1 был запущен с Земли 5 сентября 1977 года, а через перед этим, 20 августа 1977 года был запущен зонд "Вояджер-2".
Их официальная миссия состояла в изучении планет Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, которая была выполнена еще в 1989 году. Затем они последовали в глубокий космос.
Ученые ожидают, что Вояджер сможет проработать еще 10 лет , после чего его инструменты и трансмиттеры станут негодными.
Вояджер-1 доберется до следующей звезды примерно через 40 000 лет , несмотря на то, что он движется со скоростью 45 метров в секунду.
Он будет вращаться вокруг центра нашей Галактики со звездами еще миллиарды лет.
Новая область, через которую сейчас пролетает Вояджер, создается крупными звездами, которые взорвались миллионы лет назад.
Вояджер-1: звук межзвездного пространства (видео)
Вояджер-1 отправил запись звуков, которые слышны в темноте космоса в 19 миллиардах километров от Солнца.
Вояджер-1 собирает различные данные в космосе, включая звуки. Его инструмент плазменной волны зафиксировал вибрации плотной межзвездной плазмы в октябре – ноябре 2012 и апреле – мае 2013 года.
График показывает частоту волн, то есть плотность плазмы. Цвета указывают на интенсивность волн, или то, насколько они "громкие". Красный цвет – это самые громкие волны, а синий – самые слабые.
Строение и границы Солнечной системы
Солнечная система, гелиосфера, Облако Оорта, Альфа Центавра
Солнце находится в пузыре горячего газа, называемого гелиосферой .
Солнечный ветер – поток заряженных частиц, которые идут от Солнца и движутся со сверхзвуковой скоростью.
Граница ударной волны - область, где частицы от Солнца начинают замедляться и сталкиваться с веществом из глубокого космоса.
Гелиосферная мантия – огромные турбулентные просторы, где солнечный ветер сжимается из-за давления межзвездного вещества.
Гелиопауза – граница между солнечным ветром и межзвездным ветром, где давление обоих одинаково.
Детектор заряженных частиц низкой энергии: он включает в себя шаговый двигатель, позволяющий детектору вращаться на 360°. Он был протестирован на 500 тыс. шагов (для того, чтобы он мог достичь Сатурна), теперь он выполнил их уже более 6 млн шагов.
Мало кому известно что вся миссия могла завершиться огромным фиаско, ещё в первый месяц. При старте Вояджера-2 первые 4 ступени отработали превосходно: ракета-носитель по плану проработала 468 секунд, и включившийся спустя 4 секунды после отделения от неё «Центавр» проработав положенную ему 101 секунду перевёл аппарат на парковочную орбиту. Спустя 43 минуты он включился вновь, и проработав 339 секунд перевёл твёрдотопливный разгонный блок Star-37E с Вояджером-2 на отлётную траекторию. Далее в работу вступил бортовой компьютер Вояджера-2, включивший разгонный блок, который проработав 89 секунд, и вывел аппарат на траекторию встречи с Юпитером.
Но разделение Вояджера-2 и Star-37E, с последующим раскрытием штанг аппарата прошло не так гладко, как бы хотелось: сразу после этих манипуляций аппарат начал вращаться, а через 16 секунд после разделения основной AACS и вовсе отказался работать (так как оба CCS передали ему одновременно команду на подготовку двигателей ориентации). Это в итоге и спасло аппарат, так как у второго AACS не было сведений от гироскопов, и он начал ориентацию с нуля. Ориентацию таки удалось осуществить, но это заняло 3,5 часа, да и проблемы на этом не завершились: данные приборов говорили что одна из штанг оказалась раскрыта не до конца. Было принято решение подтолкнуть штангу чтобы она встала на замки, используя для этого разворот аппарата двигателями ориентации, совместно с отстрелом крышки спектрометра IRIS, но компьютер Вояджер-2 отменил эту команду, посчитав её опасной. К 1 сентября всё таки удалось установить, что штанга на самом деле находится на месте, и провести после стартовые проверки, так что у команды Вояджеров появилось несколько дней передышки между переведением Вояджера-2 в «спячку» и стартом Вояджера-1.
При старте Вояджера-1 наоборот, разделение и работа разгонных блоков была безукоризненна, а вот утечка окислителя на второй ступени Titan IIIE привела к тому, что она отключилась раньше положенного, и ракета-носитель недодала «Центавру» целых 165,8 м/с. Компьютер разгонного блока определил неисправность и продлил время работы при выходе на парковочную орбиту. Но на второе включение топлива разгонному блоку хватило впритык: на момент отключения двигателей, в «Центавре» оставалось топлива всего на 3,4 секунды работы. Если бы на этой ракете летел Вояджер-2 - разгонный блок отключился бы, не набрав необходимой скорости (при отлёте от Земли скорость Вояджера-2 должна была составлять 15,2 км/с, в то время как скорость Вояджера-1 - только 15,1 км/с).
18 сентября, в ходе калибровки приборов, Вояджер-1 сделал совместное фото Земли и Луны одним кадром (впервые среди автоматических аппаратов), расстояние до Земли уже составляло 11,66 млн км:
10 декабря оба аппарата вошли в пояс астероидов , а спустя 9 дней (ещё внутри его) Вояджер-1 обогнал Вояджер-2, на пути к их первой общей цели (так получилось за счёт более пологой траектории полёта Вояджера-1). Таким образом уже к Юпитеру он добрался раньше собрата, и зная это, создатели аппаратов пошли на такую странную их нумерацию.
23 февраля 1978 года поворотная платформа Вояджера-1 заклинила в одном положении. 17 марта эту неисправность удалось побороть при помощи аккуратных движений платформы взад-вперёд.
Летом 1978 года Вояджеру-2 несколько раз забывали передавать проверочный сигнал, и спустя неделю (когда счётчик подошёл к концу) аппарат посчитал первичный передатчик вышедшим из строя, и перешёл на запасной. Заметив это, операторы передали аппарату команду на переключение на основной передатчик, но аппарат и вовсе замолчал: в ходе переключений передатчиков произошло короткое замыкание, и оба предохранителя на основном передатчике вышли из строя. Второму передатчику повезло немногим больше: на нём вышел из строй сопрягающий конденсатор (отвечавший за подстройку частоты), но сам он остался работоспособен.
С этого момента и до сих пор - для связи с Вояджером-2 приходится рассчитывать точную частоту передачи сигнала учитывая скорость движения аппарата, движение Земли вокруг Солнца и даже температуру самого приёмного устройства внутри аппарата (так как её неучтённое изменение всего на 0,25°C приводит к тому, что связь с аппаратом пропадает).
Сближение с Юпитером
Задержка сигнала при связи аппаратов при пролёте Юпитера уже должна была составлять 38 минут, так что подготовить всё надо было заранее: если бы учёные ошиблись бы на какие-то доли градуса в положении камер - аппарат снял бы бескрайний космос, вместо Юпитера и его спутников. Так что обновление софта для повышения резкости изображения было загружено в аппараты ещё в конце августа 1978 года, а программа полёта аппаратов составлялась за несколько дней заранее.
Вояджер-1 начал делать первые снимки Юпитера 6 января 1979-го с интервалом в 2 часа, и их разрешение сразу превысило разрешение всех доступных фотографий Юпитера на тот момент. С 30 января аппарат перешёл на фотографирование с интервалом в 96 секунд, а 3 февраля стал делать мозаичные снимки 2x2 (так как размер Юпитера стал больше разрешения камеры). С 21 февраля он перешёл на мозаику 3x3, а максимальное сближение с Юпитером произошло 5 марта.
Снимки Юпитера с интервалом в один юпитерианский день (10 часов) сделанные с 6 января до 3 февраля 1979 года Вояджером-1.
Кроме снимков Юпитера, Вояджер-1 делал снимки его колец и спутников, среди которых наблюдалось удивительное разнообразие поверхностей. С 27 февраля начались ежедневные пресс конференции JPL представляющие новые открытия прессе. Они закончились только 6 марта, когда когда официально было объявлено что Вояджер-1 пролетел Юпитер.
«Я думаю у нас набралось открытий почти на десятилетие, за этот двухнедельный период» - сказал Эдвард Стоун на последней конференции.Однако, как вскоре выяснилось, это было ещё не всё: уже улетая из системы, Вояджер-1 сделал снимок Ио с 4,5 млн км, на котором открылось то, что было отброшено фильтрами постобработки, как бесполезный шум: Линде Морабито удалось обнаружить на снимках облака пепла поднимающиеся на высоту в 260 км, что явным образом свидетельствовало об вулканической активности (при этом другое извержение видно на терминаторе, чуть ниже середины фотографии). Таким образом был выявлен виновник столь огромной активности радиационных поясов Юпитера - им оказался Ио.
Вояджер-2 максимально сблизился с Юпитером 9 июля, и хотя самое «вкусное» досталось его собрату, а операторы провели его на вдвое большем расстоянии от Юпитера (стараясь его беречь) - второй аппарат не остался без открытий: он обнаружил 3 новых спутника и новое кольцо у Юпитера. По снимкам Ио (с которым он сблизился только на 1 млн км) удалось установить что поверхность спутника поменялась, так что вулканы Ио продолжали быть активны в промежутке между пролётами Вояджеров. Снимки Европы (сделанные с 206 тыс. км) показали удивительно гладкую поверхность льда, нарушаемые лишь в некоторых местах трещинами. В общей сложности аппараты получили почти 19 тыс. снимков Юпитера, его колец и спутников.
Снимки Европы сделанные Вояджером-1 заинтересовали учёных, и камеры второго аппарата направили подробнее рассмотреть её поверхность. Но данных на тот момент не хватило чтобы подтвердить наличие у Европы подповерхностного океана, и в том числе эту теорию в последствии отправился подтверждать космический аппарат «Галилео» .
Сближение с Сатурном
Сатурн оказался весьма холодной но неспокойной планетой: температура верхних слоёв его атмосферы составляла -191°C, и только у северного полюса температура поднималась до +10°C; а вот бушевавшие там ветра - достигали 1800 км/ч в области экватора. Снимки Вояджера-1 показали что орбита Энцелада проходит по наиболее плотным областям разреженного кольца Е Сатурна.
Но самым удивительным объектом в системе оказался Мимас, от которого аппарат пролетел в 88,44 тыс. км: 396-километровый в диаметре спутник удивительным образом напоминал своим 100-километровым кратером Звезду смерти из «Звёздных войн» (V эпизод которых вышел всего за полгода до пролёта Вояджером-1 Сатурна):
Последней целью Вояджера-1 стал Титан, считавшийся крупнейшим спутником в Солнечной системе (на тот момент). Пролёт аппарата всего в 6490 км от его поверхности выдал практически сенсационные новости: уточнённые оценки его массы гласили что корону самого крупного спутника Солнечной системы Титану придётся отдать в пользу Ганимеда . Но ещё большим сюрпризом оказалась атмосфера Титана: она наоборот оказалась плотнее расчётной, а вкупе с оценками её состава и температуры - это означало, что на его поверхности могли существовать озёра и моря из жидких углеводородов.
После Сатурна пути аппаратов разошлись: сближение с Титаном далось Вояджеру-1 большой ценой - он вышел из плоскости эклиптики и уже не мог продолжить исследования планет. К счастью Вояджер-1 исполнил свою роль на «отлично», так что перенаправлять Вояджер-2 на встречу с Титаном не потребовалось, и он отправился (уже в одиночестве) в продолжение «Большого тура».
Пролёт 26 августа 1981 года Вояджера-2 мимо Сатурна тоже не остался без открытий: оказалось что поверхность Энцелада весьма ровная и почти не содержит кратеров (то есть является весьма молодой). Такая поверхность льда обеспечивала Энцеладу место рекордсмена Солнечной системы по альбедо (она составляла 1,38). Это же обеспечивало и звание самого «холодного» спутника Сатурна - температура там не поднималась выше -198°C даже в полдень.
Длительность уранианского дня составляла 17 часов и 12 минут, а климат оказался совсем не жарким: средняя температура в атмосфере составляла -214° по Цельсию и удивительным образом выдерживалась практически точно на всей поверхности, от экватора до полюсов. Но самым удивительным открытием стало то, что Уран имеет магнитное поле в 60 раз большее чем у Земли, которое отстоит от центра планеты примерно на треть радиуса, и отклонено от оси вращения аж на 60° (для Земли этот показатель составляет только 10°). Такое странное поведение ранее не фиксировалось ни у одного тела в Солнечной системе.
Не менее странным странным оказался ближайший спутник Юрана - Миранда . Этот неправильной формы спутник всего 235 км в диаметре имел пожалуй самую удивительную поверхность среди всех объектов Солнечной системы: одни участки спутника были плотно усеяны кратерами, другие таковых почти не имели, но были испещрены сетями глубоких каньонов и уступов. Всё на поверхности Миранды говорило об активной и необычной геологической истории спутника:
Для связи с пролетающим 25 августа 1989 года мимо Нептуна Вояджером-2 уже и этих ухищрений стало недостаточно, и 64-метровые тарелки DSN в Голдстоуне (Калифорния), Мадриде (Испания) и Канберре (Австралия) были модернизированы до внушительных 70-ти метров, а 26-метровые тарелки «подросли» до диаметра в 34 метра.
Модернизация тарелки в Голдстоуне
«В каком-то смысле DSN и Вояджеры росли вместе» - говорит руководитель DSN Сюзанна Додд.Нептун был последней планетой, с которой должен был встретиться Вояджер-2, поэтому было решено пройти невероятно близко рядом с планетой - всего в 5 тыс. км от его поверхности (это было менее трёх минут полёта при скорости аппарата). И данные передаваемые аппаратом того стоили: в центре фотографий Нептуна красовалось «большое тёмное пятно» размеры которого в 2 раза превышали Землю, которое представляло из себя атмосферный антициклон. Он был меньше большого красного пятна Юпитера, но всё равно было рекордным: скорости ветра вокруг пятна достигали 2400 км/ч!
К пролёту Нептуна стоимость проекта достигла 875 млн $, но 30 млн $ на первые два года расширенной межзвёздной миссии были выделены без раздумий, а миссии потребовалась уже четвёртая эмблема:
10 октября и 5 декабря 1989 были навсегда отключены камеры Вояджера-2, а 14 февраля 1990 года Вояджером-1 были сделаны его последние снимки, получившие название «Семейный портрет» : на них изображены все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Марса (свет от которых слишком слаб, чтобы его можно было различить на камерах). В тот же день были отключены камеры и второго аппарата.
Схема съёмки:
Среди этих фотографий выделяется фотография нашей Земли, сделать которую особо просил Карл Саган на протяжении многих лет. Именно с его руки она получила название «бледно-голубая точка» :
Земля на красной линии справа, ниже центра фотографии. Размеры Земли на этом фото составляют 0,12 пикселя. Единственная причина, почему она ещё хоть как-то различима - это то, что она отражает достаточно света, чтобы быть заметной на фоне мрака космоса.
Речь Карла Сагана, посвящённая этой фотографии:
Взгляните ещё раз на эту точку. Это здесь. Это наш дом. Это мы. Все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, все когда-либо существовавшие люди прожили свои жизни на ней. Множество наших наслаждений и страданий, тысячи самоуверенных религий, идеологий и экономических доктрин, каждый охотник и собиратель, каждый герой и трус, каждый созидатель и разрушитель цивилизаций, каждый король и крестьянин, каждая влюблённая пара, каждая мать и каждый отец, каждый способный ребёнок, изобретатель и путешественник, каждый преподаватель этики, каждый лживый политик, каждая «суперзвезда», каждый «величайший лидер», каждый святой и грешник в истории нашего вида жили здесь - на соринке, подвешенной в солнечном луче.
Земля - очень маленькая сцена на безбрежной космической арене. Подумайте о реках крови, пролитых всеми этими генералами и императорами, чтобы, в лучах славы и триумфа, они могли стать кратковременными хозяевами части песчинки. Подумайте о бесконечных жестокостях, совершаемых обитателями одного уголка этой точки над едва отличимыми обитателями другого уголка. О том, как часты меж ними разногласия, о том, как жаждут они убивать друг друга, о том, как горяча их ненависть.
Наше позёрство, наша воображаемая значимость, иллюзия о нашем привилегированном статусе во вселенной - все они пасуют перед этой точкой бледного света. Наша планета - лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нас же самих.
Земля - пока единственный известный мир, способный поддерживать жизнь. Нам больше некуда уйти - по крайней мере, в ближайшем будущем. Побывать - да. Поселиться - ещё нет. Нравится вам это или нет - Земля сейчас наш дом.
Говорят, астрономия прививает скромность и укрепляет характер. Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстранённая картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку - наш единственный дом.
Изначально работники проекта боялись что камеры Вояджера могут быть повреждены из-за света Солнца, которое располагалось слишком близко к Земле с такого расстояния (Вояджер-1 на тот момент был немногим далее 6 млрд км от Земли) - собственно линии на этой фотографии, это как раз блики от Солнца. В 1989 году решение сделать фотографии было принято, но калибровки камер затянулись (так как тарелки DSN были заняты получением информации с Вояджера-2 пролетающего Нептун). После этого появились проблемы с тем, что сотрудников занимавшихся управлением камер Вояджеров уже успели перевести на другие проекты. Вступиться за идею «семейного портрета» даже пришлось тогдашнему руководителю NASA - Ричарду Трули .
17 февраля 1998 года Вояджер-1 стал самым далёким объектом созданным человеком, обойдя в этом звании Пионер-10. К сожалению Пионерам-10 и 11 оказалось не суждено передать информацию о границах гелиосферы Солнца: у Пионера-11 вышел из строя солнечный датчик, из-за чего он «потерялся» в космосе и не смог поддерживать направление своей остронаправленной антенны на Землю (это произошло 30 сентября 1995 года на расстоянии 6,5 млрд км). Пионер-10 проработал до последних своих резервов, но его слабеющий сигнал в конце концов не смогли принимать даже огромные тарелки DSN, и связь с ним была потеряна 23 января 2003 года на расстоянии 11,9 млрд км.
В феврале 2002 года Вояджер-1 вошёл в ударную волну гелиосферы Солнца, а 16 декабря 2004 года - пересёк её впервые среди созданных человеком аппаратов. 30 августа 2007 её пересёк и его собрат, а 6 сентября на Вояджере-2 было отключено записывающее устройство.
31 марта 2006 года радиолюбитель из Бохум (Германия) смог получить данные с Вояджера-1 при помощи 20-метровой тарелки, с применением техники накопления сигнала. Получение данных было подтверждено на станции DSN в Мадриде.
13 августа 2012 года Вояджер-2 побил рекорд продолжительности работы аппарата в космосе. Это был рекорд Пионера-6 который проработал в космосе 12 758 дней - хотя возможно он до сих пор работоспособен (с ним не пытались связаться с 8 декабря 2000 года). Может какие-нибудь энтузиасты решат с ним связаться, и он вернёт себе звание самого долгоживущего космического аппарата? Кто знает…
22 апреля 2010 года на Вояджере-2 обнаружились проблемы с научными данными. 17 мая JPL выяснила причину, которой оказался бит памяти оказавшийся в состоянии тиристорного защёлкивания. 23 мая ПО было переписано с таким расчётом, чтобы этот бит никогда не использовался.
25 августа 2012 года Вояджер-1 пересёк гелиопаузу (подтверждения этому были получены 9 апреля 2013), и оказался в межзвёздной среде. Вояджер-2 должен вскоре последовать за собратом и к этому .
Показания плотности космических лучей Вояджера-1 (сверху) и Вояджера-2 (снизу).
Как видно из графиков, оба Вояджера уже вступили в гелиослой отделяющий Солнечную систему от межзвёздной среды, а Вояджер-1 - уже успел из него выйти. Пики в начале графиков показывают повышенную радиацию у Юпитера (связанную с его активным спутником Ио), и Сатурна. Предполагалось (согласно изначальной 5-летней миссии) - что половину радиационной дозы Вояджеры получат именно пролетая Юпитер.
Текущий статус
Изначальную программу полёта рассчитанную на пять лет - они уже перевыполнили в 8 раз (впрочем это далеко до текущего рекорда Оппортьюнити в 53 раза, который всё ещё продолжает работать). Скорости Вояджеров составляют 17,07 км/с и 15,64 км/с соответственно. Их масса (после использования части топлива) составляет 733 и 735 кг. В РИТЭГах остаётся около 73% плутония-238, но выходная мощность питающая аппараты снизилась до 55% (с учётом деградации термоэлектрогенераторов) и составляет 249 Вт от изначальных 450-ти.
Из изначальных 11 приборов включенными остаются только 5: это MAG (магнетометр), LECP (детектор заряженных частиц низкой энергии), CRS (детектор космических лучей), PLS (детектор плазмы), PWS (приёмник плазменных волн). На Вояджере-1 периодически включают ещё UVS (ультрафиолетовый спектрометр).
Члены миссии «Вояджер» 22 августа 2014 года
Будущее аппаратов
В данный момент команда «Вояджеров» борется за живучесть аппаратов, стараясь выкроить максимум из доступной энергии для работы научных приборов и их обогревателей. Лучше всего это процесс описывает Сюзанна Додд:«Разработчики говорят: "эта система потребляет 3,2 Вт". Но в действительности она потребляет 3 Вт, но они должны быть консервативны в процессе разработки, когда они строят аппарат. Теперь мы в той точке миссии когда пытаемся избавиться от лишних резервов, и получить реальные цифры»В ближайшее время на аппаратах должны быть отключены гироскопы, а с 2020 года - придётся приступить уже к отключению некоторых из научных инструментов. Члены команды пока не знают как они поведут себя в условиях дикого холода космоса (так как запасных аппаратов, и даже отдельных их инструментов, которых бы можно было проверить в барокамере - на Земле не сохранилось). Возможно приборы останутся работоспособны в процессе отключения их обогревателей, и тогда момент отключения последних приборов удастся оттянуть с 2025 года до 2030-го.
По оценкам, Вояджер-2 должен выйти за пределы гелиосферы в пределах десятилетия. Точной даты назвать нельзя так как гелиосфера не идеально сферическая, а вытянутая под действием внешних сил межзвёздной среды . Так что Вояджеру-2 должно хватить времени выйти из ударной волны, чтобы приступить к изучению межзвёздного вещества (в точке отличной от собрата) и сделать с ним возможно даже не последнее своё открытие - форму солнечной гелиосферы.
Вояджер-1 должен отдалиться от Земли на один световой день к 2027 году, а Вояджер-2 - к 2035-му. После 2030 года аппараты перейдут в режим радиомаяков (не имея мощности поддерживать работу своих приборов) и проработают так до 2036 года, после чего замолкнут уже навсегда. Таким образом аппараты должны «выйти на пенсию» в возрасте 48-53 лет, а «дожить» они должны до возраста в 59 лет.
Вояджер-1 направляется в точку с координатами 35,55° эклиптической широты, и 260,78° эклиптической долготы, и должен через 40 тыс. лет сблизиться на 1,6 св. года со звездой AC +79 3888 созвездия Жирафа (эта звезда в свою очередь сближается с Солнцем, и в момент пролёта Вояджера-1 будет на расстоянии 3,45 св. лет от нас). Примерно в тот же момент, Вояджер-2 (двигающийся в направлении -47,46° эклиптической широты, и 310,89° эклиптической долготы), приблизится к звезде Росс 248 на расстояние 1,7 св. года, а спустя 296 тыс. лет с текущего момента пролетит в 4,3 св. года от Сириуса .
Руководитель проекта
1972 год в Калтехе, и 2017 год на интервью в университете KAUST
Эдвард Стоун - бессменный руководитель проекта начавший карьеру астрофизика с экспериментов по изучению космических лучей в 1961 году. С 1967 он стал полноправным преподавателем Калтеха, в 1976 - профессором физики, а с 1983 по 1988 год - был председателем кафедры физики, математики и астрономии этого института. С конца 80-х до 2007 года был председателем совета директоров обсерватории Кека . В 1991-2001 годах занимал должность руководителя JPL, в 1996 году его именем был назван астероид №5841. Сейчас он продолжает оставаться исполнительным директором тридцатиметрового телескопа , и преподавателем Калтеха (которым он является аж с 1964 года).
Награды
1991 - National Medal of Science
1992 - Magellanic Premium
1999 - Carl Sagan Memorial Award
2007 - Philip J. Klass Award for Lifetime Achievement
2013 - NASA Distinguished Public Service Medal
2014 - Howard Hughes Memorial Award
Послесловие
«Мы всегда были в одном отказе от потери миссии» - говорит Сюзанна ДоддЭти аппараты стартовавшие во времена выхода 4-го эпизода «Звёздных войн» и «Близких контактов третьей степени» - пережили десятки неисправностей и 40 лет пребывания в вакууме при температуре чуть выше абсолютного нуля. Множество раз их миссия оказывалась под вопросом - даже до их непосредственного запуска. И не смотря ни на что, они всё ещё остаются в строю. Пожалуй в качестве гимна миссии нельзя найти ничего лучше, чем любимую композицию Марка Уотни из романа «Марсианин»
Теги:
- Вояджеры
Американский космический зонд "Вояджер-1" (Voyager-1) стал первым аппаратом земного происхождения, покинувшим Солнечную систему.
Он вышел за пределы гелиосферы и теперь находится в межзвездном пространстве.
"Вояджер", запущенный в 1977 году с целью изучения внешних планет нашей системы, успешно выполнил свою задачу к 1989 году и продолжил свой путь. Сейчас он находится на расстоянии почти 19 млрд км от Земли.
Радиосигналу, посланному с его борта, требуется почти 17 часов, чтобы быть принятым на Земле.
Установленные на борту зонда приборы уже в течение некоторого времени показывали, что среда, в которой он движется, радикально изменилась.
Однако данные с сенсора, измеряющего плотность заряженных частиц в окружающем зонд пространстве, в конце концов убедили ученых НАСА, что аппарат наконец преодолел условную границу Солнечной системы.
Сравнение данных за апрель-май этого года с данными за октябрь-ноябрь прошлого года показали, что число протонов в каждом кубическом сантиметре вакуума возросло почти в 100 раз.
Гелиопауза пройдена
Ученые уже давно предсказывали существование этого порога, который означает, что зонд вышел за пределы магнитосферы Солнца, которая отсекает поток космического межзвездного излучения.
Эти и другие данные, полученные с борта аппарата, убедили ученых, что зонд пересек внешнюю границу Солнечной системы 25 августа 2012 года.
В тот день он находился на расстоянии 121 астрономической единицы от нас. Как известно, 1 а.е. равняется расстоянию Земли от Солнца.
Переход через этот барьер, обычно называемый гелиопаузой, является, по словам британского королевского астронома сэра Мартина Риса, замечательным достижением. По его мнению, достоин изумления тот факт, что хрупкий аппарат, созданный в 1970-е годы, до сих пор в состоянии посылать научные данные на Землю.
Несмотря на то что зонд находится теперь в межзвездном пространстве, он продолжает чувствовать на себе как притяжение Солнца, так и расположенные еще дальше планеты. Однако его физическое окружение полностью изменилось.
Одиссея продолжается
Image caption В 1990 году "Вояджер" сделал этот снимок ЗемлиОжидается, что изотопный электрогенератор на основе плутония, установленный на "Вояджере", будет снабжать его теплом и энергией еще в течение 10 лет, после чего его научные инструменты и передатчик мощностью 20 ватт перестанут действовать.
В настоящее время зонд движется со скоростью 45 км/сек, но пройдет еще 40 тысяч лет, прежде чем он приблизится к другой звезде.
Ученые получают сейчас ценнейшие данные о той области космического пространства, о которой известно очень мало. Оно было сформировано в результате взрывов первого поколения звезд нашей Галактики сотни миллионов лет назад.
Существуют теоретические модели, описывающие условия в этой межзвездной среде. Но "Вояджер-1" измеряет их непосредственно и тем самым продолжает расширять наши познания о Вселенной.
Вояджер (Voyager) — программа космических исследований по изучению Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, в которой участвовали два беспилотных космических зонда, "Вояджер-1" и "Вояджер-2", запущенные в 1977 году с промежутком в 16 дней с космодрома имени Кеннеди (мыс Канаверал, Флорида, США). В 1979 году они передали на землю ценнейшие снимки Юпитера с близкого расстояния. Затем зонды пролетели мимо Сатурна и сфотографировали структуру его колец.
Космический зонд впервые в истории вышел за пределы Солнечной системы "Похоже, что "Вояджер-1" покинул регион, который зависит от воздействия солнца, его данные показывают такие характеристики водорода и гелия, которые, как ожидалось, будут наблюдаться в межзвездной среде", сообщают американские ученые.Для осуществления этой миссии корабли были построены с расчетом на 5 лет работы. Но в процессе полета, когда планируемые цели были достигнуты, выяснилось, что возможен пролет вблизи еще двух далеких планет-гигантов — Урана и Нептуна. Летом 1989 года "Вояджер-1" стал первый космическим аппаратом, исследовавшим данную планету. Voyager 2 прошел в 4950 км над северным полюсом Нептуна. Он обследовал его "старые" луны Тритон и Нереиду и добавил к списку его спутников еще шесть (диаметром от 400 до 50 км). Он заметил также, что Нептун окружен тройкой совсем разреженных колец, и зафиксировал на Тритоне мощные газовые гейзеры высотой в несколько километров.
Пока корабли летели через Солнечную систему, многие их функции были перепрограммированы, так что "Вояджеры" стали обладать большими ресурсами, чем те с которыми они стартовали. Пятилетний срок службы растянулся на 12 лет и более. В результате были исследованы все планеты-гиганты Солнечной системы, 48 их спутников, системы их колец, их магнитные поля.
Цена проекта, включая запуск, управление полетом и ядерные батареи, поставленные министерством энергетики США составила 865 миллионов долларов. Дополнительные 30 миллионов были выделены на Межзвездную миссию — продолжение полета за пределы Солнечной системы. В 1990 году программа полета "близнецов" получила название "Межзвездная миссия Вояджеров". Была поставлена задача расширения исследований НАСА в Солнечной системе за пределы окрестности внешних планет, на внешних границах сферы влияния Солнца и за его пределами. Расширенная миссия продолжила изучение внешней среды солнечной системы и была нацелена достичь гелиопазы — условной границы Солнечной системы.
В 1993 году команда миссии Voyager приступила к широкому сканированию неба с использованием ультрафиолетовых спектрографов на борту двух аппаратов. После тщательного анализа данных от десяти лет измерений на "Вояджере-1" и пяти лет сканирования на "Вояджере-2", ученым удалось выявить рассеянное излучение с линиями Ly? от Млечного Пути. При этом пики таких выбросов совпали с районами звездообразования, выявленными другими методами.
В 1998 году "Вояджер-1" обогнал "Пионер-10" и стал наиболее удаленным земным зондом, уходящим из Солнечной системы.
5 ноября 2003 года "Вояджер-1" находился уже на расстоянии 13,5 миллиарда километров от Солнца, продолжая осуществлять измерения параметров так называемого "солнечного ветра" на столь большом удалении от его источника.
10 декабря 2007 NASA сообщило о новых результатах анализа данных, присланных "Вояджером". На определенном расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестает быть сверхзвуковой. Область, в которой это происходит, называется границей ударной волны. "Вояджер-2" подтвердил, что гелиосфера — не идеальный шар, она сплющена: ее южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная.
22 апреля 2010 года "Вояджер-2" начал испытывать проблемы с передачей научной информации: из-за сбоя ученые не могли расшифровать данные. Аппарат перевели в режим, в котором он стал передавать информацию только о своем состоянии.
Дальнейшая диагностика показала, что источник проблем находился в одной из ячеек памяти бортового компьютера: значение в ячейке изменилось с нуля на единицу. Команда инженеров проекта отправила на аппарат команды перезагрузки, и после подтверждения нормальной работы бортового компьютера "Вояджер-2" переключили в обычный режим.
В декабре 2011 года зонд "Вояджер-1" в пограничной зоне между нашей планетной системой и межзвездным пространством.
Данные, полученные с "Вояджера", свидетельствовали о том, что эта область представляет собой своего рода космическое чистилище: здесь поток исходящих от Солнца заряженных частиц успокаивается, магнитное поле Солнечной системы нарастает, и частицы высоких энергий готовятся "утечь" в межзвездное пространство".
25 августа 2012 года зонд, который находился на тот момент на расстоянии 121,7 астрономической единицы (средних радиусов земной орбиты) от Солнца, "почувствовал" резкие изменения в потоке космических лучей разного происхождения. В течение нескольких дней поток протонов и альфа-частиц с энергиями 1,9-2,7 мегаэлектронвольт, исходящих от Солнца, сократился примерно в 300-500 раз. При этом интенсивность галактических космических лучей выросла вдвое. 4 декабря 2012 года Зонд "Вояджер-1" вошел в новый регион — магнитную "скоростную автотрассу" для заряженных частиц на окраине Солнечной системы, за которой находится межзвездная среда. Данные о магнитном поле, полученные аппаратом указывали, что магнитное поле усилилось, но направление магнитных силовых линий не изменилось.
20 марта 2013 года межпланетный зонд НАСА "Вояджер-1", пересек границу гелиосферы и стал первым в истории искусственным объектом, .
Границей Солнечной системы считается так называемая гелиосфера — "пузырь", заполненный солнечным ветром. За его пределами начинается межзвездное пространство, свойство которого уже не зависит ни от магнитного поля, ни от потока заряженных частиц, исходящих от Солнца.
На борту "Вояджера" находится золотая пластинка, представляющая собой покрытый золотом для предохранения от эрозии под действием космической пыли информационный диск с записью звуков и изображений, выбранных для демонстрации разнообразия жизни и культуры на планете Земля.
Материал подготовлен на основе открытых источников
Большинство из того что создал человек останется на планете Земля. От величайших произведений искусства до новейших технических и инженерных изобретений. Но кое-что, созданное людьми, все же никогда уже не будет находиться ни на нашей планете ни даже в пределах солнечной системы. Как например космические аппараты или модули на других планетах и спутниках, правда, некоторые из последних всё же будут в пределах солнечной системы. Это высокоавтономные роботы, цель которых - изучение внутренних и внешних планет солнечной системы, а так же того, что находится за ней. Они пока – единственные материальные объекты, что создали люди, которые находятся за пределами нашей планеты. И в данный момент некоторые из этих роботов совершают межзвездные перелёты. Здесь будет рассказано о том, что сейчас улетает прочь от Земли, Солнца, нашего мира и больше никогда не вернётся в пределы гравитации и света красного карлика - нашей звезды.
Для начала стоит вообще узнать, что вам нужно чтобы безвозвратно покинуть солнечную систему?
Время
Под релятивистским замедлением времени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.
Дело в том, что это не так быстро. Точнее было бы сказать "терпение". Свету, например, нужно целых 18 часов 48 минут, чтобы долететь от границы гелиосферной ударной волны Солнечного ветра до Солнца. Согласно СТО (специальной теории относительности) летать со скоростью и быстрее скорости света мы не можем в силу физических ограничений для материи с положительным квадратом массы. Двигатели из сериала Стартрек сейчас тоже не изобретены. Поэтому американскому аппарату, речь о котором пойдёт ниже, потребовалось на преодоление такого расстояния 38 лет и 7 месяцев.
Скорость
Движение выше скорости света невозможно для объектов в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.
Если вы будете очень медленно плестись в межпланетном пространстве, вскоре гравитационное поле Солнца (или другой звезды) вас захватит, и вы будете постепенно возвращаться назад. Существует 4 вида космических скоростей. 1-ая - чтобы преодолеть гравитацию небесного тела и стать его спутником. 2-ая - чтобы покинуть небесное тело. 3-ая покинуть звездную систему, преодолев притяжение звезды. 4-ая - покинуть галактику. Итак, чтобы покинуть нашу солнечную систему нужна третья космическая скорость. Она равна 47 км/с. Земля вращается со скоростью 30 км/с и когда вы выбрали правильный вектор и момент нужно включить двигатели и добавить 17 км/с. Но это не так просто. Для такого разгона потребуется колоссальное количество топлива. Сейчас так летать не принято. Однако, чтобы развить такую скорость используют гравитационные манёвры вокруг других небесных тел. Но это тоже не так просто. В разный момент времени планеты находятся в разных точках относительно траектории полёта зонда. Нужно рассчитать траекторию так, чтобы другие планеты были на пути следования и их гравитацию можно было использовать для набора скорости.
Траектория
Исходя из этого необходима и нужная траектория других небесных тел. Из-за медлительности самых далеких – Урана и Нептуна, такая конфигурация возникает редко: примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы.
Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты о которых мы вам сейчас и расскажем:
«Пионер-10»
Pioneer 10
Время старта:
Задачи:
Исследование внешних областей Солнечной системы и гелиосферы
Длительность полёта:
44 года, 1 месяц, 10 дней
Расстояние от Солнца:
106,960 а. е. (16,001 млрд км.)
Масса:
Пионер 10 стал первым аппаратом, который пролетел вблизи Юпитера и сфотографировал планету, а так же первым аппаратом, развившим достаточную скорость для преодоления силы притяжения Солнца.
Аппарат позволил узнать много нового о Юпитере: его магнитное поле, тепловой поток, массу планеты, состав атмосферы и утончил плотность четырёх его крупнейших спутников. Мы узнали, что Юпитер, несмотря на свои размеры и массу является самой быстровращающейся планетой в Солнечной системе – полное вращение он совершает за 10 часов, это обусловленно огромной радиацией и магнитным фоном этой планеты
Фотография, сделанная Пионером 10 для NASA
1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна.
На Пионере 10 и 11 установлены две идентичные пластинки, авторами которых был Карл Саган. Они сделаны из анодированного алюминия с символьной информацией о человеке, Земле и её местоположении. Предполагается, что если их обнаружат получатели, те, кто найдёт этот аппарат, они смогут определить откуда он был послан и где находится Земля, а так же получить минимальные представления о людях.
Первоначальный проект рисунка содержал изображение мужчины и женщины, держущихся за руки. Карл Саган, однако, быстро осознал факт того, что инопланетяне воспримут это как рисунок одного живого существа, рисунок был откорректирован. Несмотря на то, что на изначальном варианте рисунка гениталии были изображены как у мужчины, так и у женщины, руководство NASA подвергло рисунок цензуре. Рисунок вообще почему-то многим не понравился, так например много негативных реакций вызвал тот факт, что мужчина и женщина были изображены голыми, NASA обвиняли в трате денег налогоплательщиков на отправку «непристойности» в космос. Можно ожидать, что в космосе пока ещё не распространен закон "436", в любом случае, Пионер 10 от него благополучно улетел.
“Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет.”
Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. В данный момент аппарат направляется от законов земной цензуры в сторону свободного и независимого Альдебарана и несёт туда на своём корпусе сквозь время и пространство одну маленькую непристойность с планеты Земля. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет. Пожелаем удачи маленькому фривольному пионеру, потому что получить от него вестей мы уже не сможем.
«Пионер-11»
Pioneer 11
Время старта:
Задачи:
Изучение Юпитера и Сатурна, спутника Титана
Длительность полёта:
43 года, 11 месяцев, 27 дней
Расстояние от Солнца:
86,662 а. е. (12,964 млрд км.)
Масса:
От Пионера 10 аппарат отличается только наличием индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет, а больше и ничем. Он первым пролетел вблизи Сатурна, и передал подробные снимки планеты. 1 сентября 1979 года он прошёл около Сатурна, произведя различные измерения и передав фотографии планеты и её спутника Титана.
Фотография Сатурна и Титана, сделанная Пионером 11 для NASA
После того как он завершил свою исследовательскую миссию, его направили к созвездию Щит, которое видно со всей территории России в июле. Пионер 11 покидает пределы Солнечной Системы несколько медленнее, чем его “близнец”. На Пионере 11 установлена аналогичная пластика с информацией о нашей планете.
В сентябре 1995 года контакт с аппаратом был потерян.
На самом деле программа "Пионер" довольно крупномасштабная, если рассматривать только её, то ранние аппараты летали и до Венеры, Меркурия, Луны, астероидов и только 10-ый и 11-ый (формально) были запущены на дальние рубежи. По всей видимости такая же судьба покинуть С.С. ждёт и "Новые горизонты", после окончания их основной миссии, а пока что они изучают Плутон.
"Вояджер-2"
Voyager-2
Время старта:
Задачи:
Длительность полёта:
38 лет, 8 месяцев, 3 дня
Расстояние от Солнца:
110,338 а. е. (16,5 млрд км)
Масса:
Как и два "пионера", внешне и конструктивно аппараты Вояджер 1 и Вояджер 2 идентичны друг-другу. Вояджер 2 должен был стартовать после первого, но из-за отложенного пуска последнего, он покинул планету раньше. Тем не менее, по скорости удаления и расстоянию Вояджер 2 уступает своему аналогу. Он не совершал гравитационного манёвра вокруг Нептуна, этим и обусловлена его более низкая скорость. Однако, зачёт гравитационных манёвров вокруг Юпитера и Сатурна он на 20 лет сократил время полёта к Нептуну. Этот аппарат исследовал крупнейшие спутники Юпитера и благодаря нему мы знаем, что под льдом Европы есть океан. Так же аппаратом были открыты два новых кольца вокруг Сатурна и 9 его спутников. А ещё он установил, что температура на полюсах Урана одинаковая, несмотря на то, что лишь один полюс освещён. Именно благодаря ему учёным удалось увидеть гейзеры на Тритоне - спутнике Нептуна. Предполагалось, что на таком удаленном от Солнца расстоянии это невозможно.
Фотография Энцелада, сделанная Вояджером 2 в 1979 году
Ожидается, что аппарат будет работать ещё не менее 10 лет. А когда он выйдет за пределы Солнечной системы и окажется в межзвёздном пространстве, то навсегда потеряет связь с Землёй - мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Время поражает, но через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248. Это слишком далеко, чтобы быть “затянутым” гравитацией этой звезды, поэтому, на его пути следования следующим объектом будет Сириус, до которого ему лететь ещё 296 тыс. лет.
Предположительно, Вояджер 2 будет вечно летать по Галактике.
"Вояджер-1"
Voyager-1
Время старта:
Задачи:
Исследование дальних планет Солнечной системы
Длительность полёта:
38 лет, 7 месяцев, 18 дней
Расстояние от Солнца:
134,75 а. е. (20,16 млрд км)
Масса:
Как и свой собрат уже почти 40 лет этот аппарат находится в рабочем состоянии и передаёт ценные научные знания на землю с 18-ти часовой задержкой. Именно за столько времени свет преодолевает расстояние, которое прошёл Вояджер. При том, что миссия официально была рассчитана на 5 лет. Сейчас это самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком.
Посмотрите. Это наша планета с расстояния 6 миллиардов километров. 14 февраля 1990 года НАСА развернули камеры аппарата в сторону и получили от него вот такую "фото-валентинку". Карл Саган назвал этот снимок Pale Blue Dot. Изображение Земли на нём занимает всего 0,12 пикселя.
