Космические аппараты-близнецы «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — не просто старожилы, а, можно сказать, старожилы-рекордсмены: они были запущены еще в 1977 году в рамках одноименного проекта по изучению дальних планет Солнечной системы и до сих пор продолжают поставлять ученым ценную информацию. Правда, следует заметить, что в работоспособном состоянии находятся вроде бы и космические аппараты «Пионер-6», «Пионер-7» и «Пионер-8», запущенные еще раньше, соответственно в 1965, 1966 и 1967 годах, но их можно назвать старожилами лишь условно, поскольку связь с ними за ненадобностью не поддерживается.

Совсем иное дело — «Вояджеры»: помимо впечатляющих заслуг прошлых лет (вроде передачи на Землю первых детальных снимков Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и ряда их спутников), у этих космических аппаратов имеются и ничуть не меньшие «текущие» заслуги.

В частности, «Вояджер-1» является на сегодняшний день самым удаленным от Солнца (и от Земли) рукотворным объектом: обогнав на пути в межзвездное пространство всех своих предшественников-соперников — космические зонды «Пионер-10″ и Пионер-11» и брата-близнеца «Вояджер-2», — он первым покидает пределы Солнечной системы. И при этом продолжает поставлять информацию, порой ставящую астрофизиков в тупик и заставляющую их пересматривать давно устоявшиеся представления о том, как устроена та область космического пространства, где заканчивается Солнечная система и начинается межзвездная среда.

Эта область характеризуется тем, что солнечный ветер — поток испускаемых нашим светилом ионизированных частиц, — наталкивается на межзвездный ветер, состоящий из частиц межзвездного вещества, и быстро тормозится. Его скорость, внутри Солнечной системы в сотни и тысячи раз превышающая скорость звука, резко падает ниже звукового порога — это происходит на границе ударной волны. Потерявшие сверхзвуковую скорость частицы солнечного ветра, продолжая тормозиться, начинают реагировать с окружающим межзвездным веществом, при этом формируется так называемая гелиосферная мантия. А ее внешняя граница — она носит название гелиопаузы — считается и внешней границей Солнечной системы в целом.

«Вояджер-1» загадывает загадки

Хотя в СМИ не раз появлялись сообщения о том, что «Вояджеры» якобы уже покинули Солнечную систему и вышли в межзвездное пространство, на самом деле это не так. Судя по всему, оба «Вояджера» находятся внутри гелиосферной мантии, однако пока не достигли гелиопаузы, говорит профессор Стаматиос Кримигис (Stamatios Krimigis), глава космического отдела Лаборатории прикладной физики при университете Джонса Хопкинса в городе Лорел, штат Мэриленд, и научный руководитель проекта «Вояджер-1»: «25 августа прошлого года аппарат зарегистрировал резкое ослабление солнечного ветра. Количество ионизированных частиц уменьшилось на 3 порядка, они почти полностью исчезли. Одновременно довольно значительно — на 20-30 процентов — увеличилось количество межзвездных частиц. И мы решили, что «Вояджер-1″ преодолел границу Солнечной системы».

Поначалу поступавшие от аппарата данные в полной мере отвечали ожиданиям ученых, говорит профессор Кримигис: «Но потом мы обнаружили, что силовые линии магнитного поля Солнца, в котором продолжает свой полет «Вояджер-1″, все еще лежат в плоскости, параллельной плоскости орбит планет. Между тем, в межзвездном пространстве вектор поля должен был изменить свое направление. Но мы этого не наблюдаем».

Мантия пополнилась новым регионом

Теперь же «Вояджер-1» оказался в каком-то неизвестном регионе космического пространства, существование которого не было предсказано ни одной научной теорией. В результате ученым пришлось срочно вносить коррективы в свои представления о структуре гелиосферной мантии. Раньше считалось, что она состоит из двух регионов — региона торможения, в котором солнечный ветер продолжает замедляться, и региона стагнации, в котором индукция магнитного поля Солнца резко возрастает вследствие уплотнения, вызванного усилением давления заряженных частиц межзвездной среды.

Теперь же исследователи «нарастили» гелиосферную мантию снаружи еще одним регионом — зоной истощения. Она характеризуется направленностью межзвездного ветра, хотя до сих пор считалось, что космическое излучение здесь должно быть изотропным, и аномальной структурой магнитного поля. Получается, что и не покинув еще Солнечную систему, «Вояджер-1» уже предложил ученым совершенно новый и неожиданный объект для исследований. Однако едва ли те смогут предсказать, станет ли зона истощения последним перед гелиопаузой регионом гелиосферной мантии или ее придется опять «наращивать».

Описание

Вояджер (англ. voyager, путешественник) — название серии американских космических аппаратов, а также название проекта по исследованию дальних планет Солнечной системы с участием аппаратов данной серии. «Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическим аппаратом, покинувшим пределы солнечной системы, первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11».

Проект «Вояджер» — один из самых выдающихся экспериментов, выполненных в космосе в последней четверти XX века. Расстояния до планет-гигантов слишком велики для средств земного наблюдения. Поэтому отправленные на Землю «Вояджерами» фотоснимки и данные измерений имеют большую научную ценность.

Идея проекта впервые появилась в конце 60-х годов, незадолго до запуска первых пилотируемых аппаратов к Луне и аппаратов «Пионер» к Юпитеру.

Первоначально планировалось исследовать только Юпитер и Сатурн. Однако благодаря тому, что все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы («парад планет») было возможно использование гравитационных маневров для облёта всех внешних планет, за исключением Плутона. После того, как Вояджер-1 успешно выполнил программу исследования Сатурна и его спутника Титана было принято окончательное решение направить Вояджер-2 к Урану и Нептуну. Для этого пришлось слегка изменить его траекторию, отказавшись от близкого пролёта около Титана.

«Вояджер» — довольно крупное сооружение. Это высокоавтономный робот, оснащённый собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системой радиосвязи, управления и научными приборами для исследования внешних планет, массой около 815 кг.

Всего было создано и отправлено в космос два таких аппарата:

— Вояджер-1

— Вояджер-2.

Оснащение

Каждый Вояджер был оснащен широкоугольной камерой, с областью видимости 3 гр., и камеру с областью видимости 0.5 гр. Строение камер показано на рисунке p2.

Таблицы A-1 и A-2 показывают основные их характеристики. Объекты на поверхности, размером 1 км могли быть обнаружены с расстояния 55000 км. На рисунке p3 фотография Луны, сделанная телескопом, которая показывает возможности камеры с малым углом на Вояджере.

Рисунок p3. Фотография Луны, показывающая возможности камеры с малым углом на Вояджере. Картинка получена с Земли, область видимости — 0.42° x 0.42°.

Изображение было преобразовано в 8-битный формат (256 оттенков серого), размер пикселя — 3.5 x 3.5 км.

Рисунок p4. Фотография Луны, показывающая возможности широкоугольной камеры. Размер пикселя 27 x 27 км.

Таблица А-1

Таблица А-2

Также Вояджер был оснащен плазменным комплексом:

— детектор плазмы;

— детектор заряженных частиц низких энергий;

— детектор космических лучей;

— магнитометры высокой и низкой чувствительности;

— приёмник плазменных волн.

А также спектрометрами: инфракрасным, диапазон от 4 до 50 мкм, и ультрафиолетовым, диапазон 50-170 нм. На борту к тому же был фотополяриметр.

Энергооснащение аппарата

В отличие от космических аппаратов исследующих внутренние планеты, «Вояджеры» не могли применять солнечные батареи, так как поток солнечной радиации по мере удаления аппаратов от Земли становился слишком мал. На «Вояджерах» установлены три радиоизотопных термоэлектробатареи с эффективностью около 5%, нагреваемые тепловыделяющими элементами из окиси плутония. Общая мощность такой батареи вначале составляла почти полкиловатта электроэнергии, однако по мере распада плутония мощность падает.

Послание внеземным цивилизациям

К борту каждого «Вояджера» прикрепили круглую алюминиевую коробку, положив туда позолоченный видеодиск. На диске 115 слайдов, на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её материков, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).

Кроме изображений на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.

Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 58 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри и народная музыка многих стран.

На диске записано также обращение Картера, который в 1977 г. был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:

«Этот аппарат создан в США, стране с населением 240 млн. человек среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество, все ещё разделено на отдельные нации и государства, но страны быстро идут к единой земной цивилизации.

Мы направляем в космос это послание. Оно, вероятно, выживет в течение миллиарда лет нашего будущего, когда наша цивилизация изменится и полностью изменит лик Земли: Если какая-либо цивилизация перехватит «Вояджер» и сможет понять смысл этого диска, — вот наше послание:

Это — подарок от маленького далёкого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. Мы надеемся, настанет день, когда будут решены проблемы, перед которыми мы стоим сегодня, и мы присоединимся к галактической цивилизации. Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой Вселенной, огромной и внушающей благоговение».

Аппараты покидают солнечную систему

После встречи с Нептуном траектория «Вояджера-2» отклонилась к югу. Теперь его полет проходит под углом 48° к эклиптике, в южной полусфере. «Вояджер-1» поднимается над эклиптикой (начальный угол 38°). Аппараты навсегда покидают пределы солнечной системы.

Технические возможности аппарата таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы аппарата по минимальной программе примерно до 2025 г. Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится все более тусклым. Тогда направленный радиолуч уйдёт с Земли и аппарат умолкнет. Это может произойти около 2030 г.

Теперь из научных исследований «Вояджеров» на первом месте — изучение гелиопаузы (границы между межзвёздной и солнечной плазмой). К маю 2006 оба аппарата достигли гелиопаузы и это привело к новому открытию: данная граница неожиданно оказалась ассиметричной — на расстоянии 85 и 73 астрономических единицы (южная граница ближе к Солнцу). Природу этой ассиметрии ещё предстоит объяснить.

Путь «Вояджера 1»

Вояджер-1 стартовал 5 сентября 1977. Для него была выбрана более короткая трасса, чем для «Вояджера-2»: Вояджер-1 должен был посетить только Юпитер и Сатурн. Длительность миссии первоначально была определена в 5 лет.

5 марта 1979 — Вояджер-1 достиг планеты Юпитер, 12 ноября 1980 — пролетел на минимальном расстоянии от Сатурна.

Космический аппарат прошёл в юпитерианской системе вблизи Ио и Каллисто, а в системе Сатурна — около Титана, Реи и Мимаса. После встречи с Сатурном «Вояджер-1» покинул плоскость эклиптитики.

15 ноября 2003 — Вояджер-1 достиг границ солнечной системы. Аппарат оказался в зоне действия турбулентности, которая возникает, когда сталкиваются солнечный и межзвёздный ветры.

Положение аппаратов программы Вояджер

24 мая 2005 — на конференции в Новом Орлеане представители НАСА объявили, что Вояджер-1 покинул область, называемую предельным (конечным) ударом (или область ударного торможения, en:Termination shock). Это область, где солнечный ветер тормозится перед встречей со внешней средой со скорости 1,1-2,4 млн. км/ч и становится более плотным и тёплым. Покинув эту область, аппарат приближается к гелиопаузе — границе Солнечной Системы — там, где солнечный ветер сливается с межзвёздной средой.

Путь «Вояджера 2»

Аппарат идентичен «Вояджеру-1». За счёт гравитационного манёвра у Сатурна и Урана, «Вояджер-2» смог на 20 лет сократить срок полёта к Нептуну по сравнению с прямой траекторией с Земли.

Аппарат передал на Землю тысячи снимков Урана, его спутников и колец. Благодаря этим фотографиям, учёные обнаружили два новых кольца, и исследовали девять уже известных, помимо этого были обнаружены 10 новых спутников Урана.

Вояджер-2″ близко подошёл к Европе и Ганимеду, галилеевым спутникам, не исследованным ранее «Вояджером-1».Золотой диск, содержащий послание внеземным цивилизациям. 25 августа 1981 — максимальное сближение с Сатурном (101 тыс. км).

Траектория зонда прошла около спутников Сатурна Тефии и Энцелада.

Вот предполагаемая дальнейшая судьба аппарата:

— 8571 г. — «Вояджер-2» будет в 4 световых годах от Звезды Барнарда.

— 20319 г. — он пройдёт на минимальном расстоянии, 3,5 световых года от звезды Проксима Центавра.

— 296036 г. — «Вояджер-2» подойдёт к Сириусу на расстояние 4,3 световых года.

Арена человеческих страстей. Прогресса луч и серый сумрак будней. Иерусалим и Мекка всех религий. Крестовые походы, реки крови. Цари, придворные, рабы. Иллюзия величия и власти. Злодейства, войны и любовь. Святые, грешники и судьбы. Людские чувства, звон монет. Круговорот веществ в природе. Отшельник и суперзвезда. Творцы, идейные борцы – здесь каждый проживал свой срок, чтобы исчезнуть навсегда. Богатство, вера и стремленье к недостижимой красоте. Полет надежд, закат бессилья. Воздушный замок мечты. И бесконечный ряд известий: рожденье, жизнь - игра со смертью, калейдоскоп всех совпадений, вперед и вверх! цикл завершен. Пора уйти. А впереди уж брезжит свет иных рождений. Цивилизаций и идей.

Цена всей этой ерунде – одна песчинка в пустоте.

…14 февраля 1990 года камеры зонда «Вояджер-1» получили последний приказ – развернуться и сделать прощальную фотографию Земли, перед тем, как автоматическая межпланетная станция навечно исчезнет в глубинах космоса.

Конечно, никакой научной пользы в этом не было: к тому моменту «Вояджер» находился уже далеко за орбитами Нептуна и Плутона, в 6 млрд. км от Солнца. Мир вечного сумрака, который никогда не согревают солнечные лучи. Освещенность тех мест в 900 раз меньше, чем освещенность на орбите Земли, а само светило выглядит оттуда крошечной блестящей точкой, едва различимой на фоне других ярких звезд. И все же, ученые надеялись разглядеть на снимке изображение Земли… Как выглядит голубая планета с расстояния в 6 млрд. километров?

Любопытство взяло вверх над здравым смыслом, и несколько граммов драгоценного гидразина вылетели чрез сопла верньерных двигателей. Сверкнул «глаз» датчика системы ориентации – «Вояджер» повернулся вокруг своей оси и занял нужное положение в пространстве. Ожили и заскрежетали приводы телекамер, стряхивая с себя слой космической пыли (телевизионное оборудование зонда бездействовало уже 10 лет с момента расставания с Сатурном в 1980 году). «Вояджер» направил взор в указанном направлении, пытаясь поймать в объектив окрестности Солнца - где-то там должна нестись в пространстве крошечная бледно-голубая точка. Но удастся ли что-либо увидеть с такого расстояния?

Съёмка производилось с помощью узкоугольной камеры (0,4°) с фокусным расстоянием 500 мм, под углом 32° выше плоскости эклиптики (плоскости вращения Земли вокруг Солнца). Дистанция до Земли в это момент составляла ≈ 6 054 558 000 километров.

Спустя 5,5 часов с зонда был получен снимок, поначалу не вызвавший особого энтузиазма среди специалистов. С технической стороны, фотография с окраин Солнечной системы была похожа на бракованную пленку – серый невзрачный фон с чередующимися светлыми полосами, вызванными рассеиванием солнечного света в оптике камеры (ввиду огромного расстояния, видимый угол между Землей и Солнцем составлял менее 2°). В правой части фотографии была заметна едва различимая «пылинка», больше похожая на дефект изоображения. Сомнений не возникало – зонд передал изображение Земли.

Однако, вслед за разочарованием пришло истинное понимание глубокого философского смысла данной фотографии.

Рассматривая фотографии Земли с околоземной орбиты, у нас складывается впечатление, что Земля – большой вращающийся шар, покрытый на 71% водой. Скопления облаков, гигантские воронки циклонов, континенты и огни городов. Величественное зрелище. Увы, с расстояния в 6 млрд. километров все выглядело иначе.

Все, кого вы когда-либо любили, все, кого вы когда-либо знали, все, о ком вы когда-либо слышали, все когда-либо существовавшие люди прожили свои жизни здесь. 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, каждый политик и «суперзвезда», каждый святой и грешник нашего вида жили здесь – на соринке, подвешенной в солнечном луче.

- астроном и астрофизик Карл Саган, вступительная речь от 11 мая 1996 года

Это трудно представить, но весь наш огромный, многообразный мир, со своими насущными проблемами, «вселенскими» катастрофами и потрясениями поместился на 0,12 пикселя камеры «Вояджер-1».

Цифра «0,12 пикселя» дает немало поводов для шуток и сомнений в подлинности фото – неужели специалистам NASA, подобно британским ученым (которые, как известно, поделили 1 бит) удалось поделить неделимое? Все оказалось гораздо проще – на таком расстоянии масштаб Земли действительно составлял всего 0,12 пикселя камеры – рассмотреть какие-либо детали на поверхности планеты было бы невозможно. Но благодаря рассеиванию солнечного света, область, где находится наша планета, выглядела на снимке, как крошечное белесое пятнышко площадью в несколько пикселей.

Фантастический снимок так и вошел в под названием Pale Blue Dot («бледная голубая точка») – суровое напоминание о том, кто мы есть на самом деле, чего стоят все наши амбиции и самоуверенные лозунги «Человек – венец творенья». Мы никто для Вселенной. И звать нас никак. Наш единственный дом - крошечная точка, уже неразличимая на расстояниях свыше 40 астрономических единиц (1 а. е. ≈ 149,6 млн. км, что равно среднему расстоянию от Земли до Солнца). Для сравнения, расстояние до ближайшей звезды - красного карлика Проксима Центавра составляет 270 000 а. е.

Наши позёрства, 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 нашего же невежества.

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 с другом, дорожить и лелеять бледно-голубую точку - наш единственный дом.

- К. Саган, продолжение речи

Еще одна классная фотография из той же серии - солнечное затмение на орбите Сатурна. Изоображение передано автоматической станцией "Кассини", что уже девятый год "нарезает круги" вокруг гигантской планеты. Слева у внешнего кольца едва заметна крошечная точка. Земля!

Семейный портрет

Отправив на память прощальную картинку с Землей, «Вояджер» попутно передал еще одно любопытное изображение – мозаику из 60 отдельных снимков различных областей Солнечной системы. На некоторых из них «засветились» Венера, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (Меркурий и Марс разглядеть не удалось – первый оказался слишком близок к Солнцу, второй оказался слишком мал). В совокупности с «бледной голубой точкой» эти снимки образовали фантастический коллаж Family Portrait («Семейный портрет») – человечеству впервые удалось взглянуть на Солнечную систему со стороны, вне плоскости эклиптики!

Представленные фотографии планет выполнены через различные фильтры – для получения наилучшего изображения каждого объекта. Съемка Солнца проводилась с затемняющим фильтром и короткой выдержкой – даже на таком гигантском расстоянии его свет достаточно силен, чтобы повредить телескопическую оптику.

Попрощавшись с далекой Землей, телекамеры «Вояджера» были полностью деактивированы – зонд навсегда уходил в межзвездное пространство - туда, где царит вечная мгла. Больше что-либо фотографировать «Вояджеру» не придется – оставшийся ресурс энергии теперь тратится только на связь с Землей и обеспечения функционирования детекторов плазмы и заряженных частиц. В ячейки бортовой ЭВМ, ранее отвечавшие за работу камер, были перезаписаны новые программы, направленные на изучение межзвездной среды.

36 лет в космосе

…Спустя 23 года после описанных выше событий, «Вояджер-1» по-прежнему плывет в пустоте, лишь изредка «ворочаясь» с боку на бок – двигатели системы ориентации периодически парируют вращение аппарата вокруг своей оси (в среднем 0,2 угловые мин./сек), направляя параболическую антенну в сторону уже скрывшейся из вида Земли, расстояние до которой увеличилось с шести (по состоянию на 1990 год, когда был сделан «Семейный портрет») до 18,77 млрд. километров (осень 2013 года).

125 астрономических единиц, что эквивалентно 0,002 светового года. При этом зонд продолжает удаляться от Солнца со скоростью 17 км/с – «Вояджер-1» самый быстрый из всех объектов, когда-либо созданных руками человека.

Перед запуском, 1977 год

По расчетам создателей «Вояджера», энергии его трех радиоизотопных термоэлектрогенераторов хватит, как минимум, до 2020 года – мощность плутониевых РИТЭГов ежегодно снижается на 0,78%, и, к настоящему времени, зонд получает лишь 60% первоначальной мощности (260 Вт против 420 Вт на старте). Недостаток энергии компенсируется энергосберегающим планом, предусматривающим сменную работу и отключение ряда второстепенных систем.

Запаса гидразина для двигателей системы ориентации также должно хватить еще лет на 10 (в баках зонда все еще плещется несколько десятков килограммов H2N-NH2, из 120 кг первоначального запаса на старте). Единственная сложность – ввиду огромного расстояния зонду с каждым днем все сложнее находить на небосводе тусклое Солнце – существует опасность, что датчики могут потерять его среди др. ярких звезд. Потеряв ориентацию, зонд утратит возможность связи с Землей.

Связь… в это сложно поверить, но мощность основного передатчика «Вояджера» составляет всего 23 Ватта!
Уловить сигналы зонда с расстояния 18,77 млрд. км – то же самое, что в течение 21 000 лет гнать на автомобиле со скоростью 100 км/ч, без перерывов и остановок, затем оглянуться – и попытаться увидеть свет лампочки от холодильника, горящей в начале пути.

70-метровая антенна комплекса дальней космической связи в Голдстоуне

Тем не менее, проблема была успешно решена, путем многократной модернизации всего наземного приемного комплекса. Что касается всей кажущейся невероятности связи на столь больших расстояниях, то это ничуть не сложнее, чем «услышать» с помощью радиотелескопа излучение далекой галактики.

Радиосигналы «Вояджера» достигают Земли спустя 17 часов. Мощность принимаемого сигнала составляет квадриллионные доли ватта, но это гораздо выше порога чувствительности 34 и 70-метровых «тарелок» дальней космической связи. С зондом поддерживается регулярная связь, скорость передачи данных телеметрии может достигать 160 бит/сек.

Продленная миссия «Вояджера». На границе межзвездной среды

12 сентября 2013 года NASA уже в который раз объявило, что «Вояджер-1» покинул пределы Солнечной системы и вышел в межзвездное пространство. Как утверждают специалисты, на этот раз все без ошибок – зонд достиг области, в которой отсутствует «солнечный ветер» (поток заряженных частиц от Солнца), зато резко возросла интенсивность космического излучения. Причем случилось это еще 25 августа 2012 года.

Причиной неуверенности ученых и появления многочисленных ложных сообщений является отсутствие на борту «Вояджера» работоспособных детекторов плазмы, заряженных частиц и космических лучей – весь комплекс приборов зонда вышел из строя еще много лет назад. Нынешние выводы ученых о свойствах окружающей среды основаны лишь на косвенных подтверждениях, полученных путем анализа приходящих радиосигналов «Вояджера» - как показали последние измерения, солнечные вспышки более не оказывают влияния на антенные устройства зонда. Теперь сигналы зонда искажает новый, ранее никогда не фиксировавшийся звук – плазма межзвездной среды.

Вообще, всей этой истории с «Бледной голубой точкой», «Семейным портретом» и изучением свойств межзвездной среды могло бы не случиться - изначально планировалось, что связь с зондом «Вояджер-1» прекратится в декабре 1980 года, едва он покинет окрестности Сатурна, - последней из исследованных им планет. С этого момента зонд оставался не у дел – пусть летит себе куда хочет, никакой научной пользы от его полета более не предвидится.

Мнение специалистов NASA изменилось после знакомства с публикацией советских ученых В.Баранова, К.Краснобаева и А.Куликовского. Советские астрофизики рассчитали границу гелиосферы, т.н. гелиопаузу – область в которой солнечный ветер полностью затихает. Дальше начинается межзвездная среда. Согласно теоретическому расчету на расстоянии 12 млрд. км от Солнца должно было возникнуть уплотнение, т.н. «ударная волна» - область в которой солнечный ветер сталкивается с межзвездной плазмой.

Заинтересовавшись проблемой, NASA продлило миссию обоих зондов «Вояджер» до предельного срока – до тех пор, пока будет возможна связь с космическими разведчиками. Как оказалось не зря – в 2004 году «Вояджер-1» обнаружил границу ударной волны на расстоянии 12 млрд. км от Солнца – в точности, как предсказывали советские ученые. Скорость солнечного ветра резко снизилась в 4 раза. И вот, теперь ударная волна осталась позади – зонд вышел в межзвездное пространство. В то же время, отмечаются некоторые странности: например, так и не произошло предсказанной смены направления магнитного поля плазмы.

Кроме того, громкое заявления о выходе за пределы Солнечной системы не совсем корректно – зонд перестал ощущать на себе влияние солнечного ветра, но еще не выбрался за пределы гравитационного поля Солнечной системы (сферы Хилла) размером в 1 световой год – ожидается, что это событие произойдет не ранее чем через 18 000 лет.

Доберется ли «Вояджер» до границы сферы Хилла? Сумеет ли зонд обнаружить объекты Облака Оорта? сможет ли он долететь до звезд? Увы, об этом мы не узнаем никогда.

Согласно расчетам, через 40 000 лет «Вояджер-1» пролетит на расстоянии 1,6 светового года от звезды Глизе 445. Дальнейший путь зонда предсказать сложно. Через миллион лет корпус звездолета будет искорежен космическими частицами и микрометеоритами, но уснувший навсегда космический разведчик продолжит своё одинокое скитание в межзвездном пространстве. Ожидается, что он проживет в открытом космосе порядка 1 миллиарда лет, оставшись к тому времени единственным напоминанием о человеческой цивилизации.

По материалам:
http://www.astrolab.ru/
http://www.nasa.gov/
http://www.rg.ru/
http://www.wikipedia.org/

Система спутников Сатурна (монтаж)

Космический аппарат «Вояджер-1» (Voyager 1) еще 14 февраля в 1990 году сделал знаковый снимок "Pale Blue Dot", который стал самым знаменитым изображением Земли из космоса. Вы можете себе представить бесчисленное количество кадров, которые захватил этот корабль на своем пути к межзвездному пространству. Это лишь немногие из тех снимков, что были получены от «Вояджер-1» за весь период исследований. Совсем недавно космический аппарат покинул пределы нашей Солнечной системы.

Изображение Сатурна с полным диском колец

Большое красное пятно Юпитера

Юпитер и его четыре спутника, которые называют Галилеевыми спутниками

Художественное представление о шкале расстояний в Солнечной системе

Портрет Солнечной системы – Земля на расстоянии примерно 4000 миллиардов миль

По сегодняшним меркам технологии на «Вояджер-1» далеки от передовых, поэтому все фотографии были сделаны с помощью аналоговых пленочных камер, а затем отсканированы. Цвета создавались комбинированным методом смешивания и через цифровые манипуляции.

Ледяной спутник Сатурна Реи, чья поверхность изобилует кратерами

В сентябре 2013 года Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) НАСА подтвердила, что аппарат «Вояджер-1» вошел в межзвездное пространство 25 августа 2012 года. Этот зонд стал первым рукотворным объектом, проникнувшим в настолько отдалённую область. NASA считает, что мощности корабля достаточно, чтобы продолжить исследовательскую деятельность до 2025 года. После этого «Вояджер-1» продолжит бесконечное плавание по всей нашей Вселенной.

Тур аппарата «Вояджер-1» (монтаж)

Система колец Сатурна

Вулканическая активность на Ио, спутнике Юпитера

30 лет назад весь мир с большим интересом наблюдал за тем, как пара космических странников пролетала мимо Сатурна, передавая обворожительные снимки планеты и его спутников.

Эд Стоун — научный руководитель проекта Вояджер, одной из самых грандиозных миссий НАСА, вспоминает, как он впервые увидел петли в одном из узких колец Сатурна. Это был день, когда космический аппарат Вояджер-1 совершил ближайший пролет у гигантской планеты, 30 лет назад. Ученые собирались перед телевизионными мониторами в рабочих офисах Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, и каждый день, в течение этого пьянящего периода пролета, корпели над потрясающими изображениями и другими полученными данными.

Космический аппарат НАСА Вояджер-1 сделал этот снимок, во время самого близкого пролета Сатурна. Он показал петли в одном из узких колец Сатурна (слева). Изображения с космического аппарата Кассини (справа), наконец, позволили ученым понять, как спутники Сатурна Прометей и Пандора формируют перекрученную форму кольца.

Доктор Стоун обратил свое внимание на зубчатое, многожильное кольцо, сегодня известное как кольцо F. Бесчисленные частицы, составляющие широкие кольца, находятся на почти круговой орбите около Сатурна. Таким образом, это был один из сюрпризов, так как кольцо F, обнаружили всего за год до пролета космических аппаратов НАСА Пионер-10 и -11.

«Было ясно, что Вояджер показывает нам совершенно другой Сатурн», сказал Стоун, в настоящее время работающий в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Снова и снова, космический аппарат показывал столько неожиданных вещей, часто на их осмысление уходило много дней, месяцев и даже лет.

Кольцо F было лишь одним из многих странных вещей, обнаруженных при тесном сближении Вояджера с Сатурном, которое произошло 12 ноября 1980 года, для Вояджера-1, и 25 августа 1981 года, для Вояджера-2.Вовремя пролета Вояджера были найдены шесть маленьких лун и изучен загадочный Энцелад, поверхность которого указывала на какую-то геологическую активность.

Невероятная шестигранная структура, вокруг северного полюса Сатурна, была впервые обнаружена на снимках Вояджера 2 (слева). Кассини получил фотографии шестиугольника в более высоком разрешении. Снимки показывают, что шестиугольник является удивительно стабильной волной в одном из струйных течений атмосферы планеты.

Изображения с двух космических аппаратов также показали грандиозные бури, охватывающие атмосферу планеты, которые не были видны наземными телескопами.

Атмосфера Титана

Ученые использовали данные Вояджеров чтобы решить давний спор о том, есть ли у Титана толстая или тонкая атмосфера. Чуткие приборы установили, что спутник Сатурна — Титан был атмосферой, содержащей густую дымку из углеводородов в обогащенной азотом атмосфере. Открытие привело ученых к мысли о существовании морей из жидкого метана и этана на поверхности Титана.

Это изображение с Вояджера 1 показало, что Титан — спутник Сатурна, окутан дымкой из углеводородов в азотной атмосфере и натолкнуло астрономов на мысль о морях из жидкого метана и этана на поверхности Титана. Кассини успешно подтвердил эту теорию, прислав радиолокационное изображение озера, названного Онтарио (справа) и снимки других озер из жидких углеводородов на Титане.

«Когда я оглядываюсь назад, я понимаю, как мало мы на самом деле знали о Солнечной системе до полета Вояджеров», добавил Стоун.

Анимация из радиолокационных снимков показывающая озера на поверхности Титана.

На самом деле, полеты этих космических разведчиков вызвало множество новых вопросов, ради решения которых впоследствии, еще один космический аппарат НАСА — Кассини, был направлен для решения этих тайн. В то время как Вояджер-1 должен был пролететь примерно в 126 тысячах километров выше облаков Сатурна, Вояджер-2 пролетел всего в 100 800 километрах от облачного слоя, однако Кассини спускался еще ниже.

Космический корабль НАСА Вояджер был первым, кто получил изображения спутника Сатурна — Энцелада крупным планом (слева). Космический аппарат Кассини впервые, в 2005 году, обнаружил струи водяного пара, бьющие из ледяной луны — Энцелада (справа), это решило вопрос о поверхности луны, в геологическом плане.

Благодаря длительному времени работы Кассини вокруг Сатурна, ученые обнаружили разгадки многих тайн увиденных Вояджером.

Ледяные гейзеры Энцелада

Кассини обнаружил механизм, который объясняет постоянно обновляющийся ландшафт на Энцеладе — тигровые полосы, трещины из которых бьют струи водяного пара и органических частиц. Исследования Кассини показало, что спутник Титан действительно имеет стабильные озера жидких углеводородов на поверхности и весьма похож на Землю, в раннем периоде ее развития. Данные аппарата Кассини также решили, как две маленькие луны, обнаруженные Вояджерами — Прометей и Пандора — воздействуют на кольцо F, которое имеет странную перекрученную форму.

Галерея захватывающих снимков межпланетного аппарата Кассини

Для полноты ощущений, смотрите в полноэкранном режиме (квадратик справа вверху).

«Кассини обязана аппаратам Вояджер своими многочисленными открытиями», говорит Линда Спилкер, ученый проекта Кассини Лаборатории реактивного движения, начавшая свою карьеру, работая с 1977 по 1989 год. «Данные Кассини, мы все еще сравниваем с результатами Вояджера и гордо опираемся на это наследие».

Шестиугольник Сатурна

Но Вояджеры оставили еще немало тайн, которые Кассини еще не решил. Например, ученые впервые заметили шестиугольную структуру на северном полюсе Сатурна, на изображениях Вояджеров.

Кассини получил фотографии северного шестиугольника в более высоком разрешении. Эти данные рассказывают ученым о удивительно стабильной волне в атмосфере планеты, которая поддерживает шестиугольник Сатурна вот уже 30 лет.

Спицы в кольцах

Ученые впервые увидели эти облака мельчайших частиц, известных как «спицы» в изображениях космических аппаратов Вояджер НАСА. Считается что спицы вызваны электростатически заряженными мельчайшими частицами, которые поднимаются выше плоскости кольца, но ученые до сих пор выясняют, как частицы получают этот заряд.

Еще большее недоумение, вызвали несколько клиновидных, облаков мельчайших частиц, которые обнаружили в кольцах Сатурна. Ученые окрестили их «спицы», потому что они похожи на велосипедные спицы. Команда Кассини искала их, с тех пор как космический корабль впервые прибыл к Сатурну. Во время равноденствия на Сатурне, солнечный свет подсветил кольца с ребра и спицы проявились в наружной части кольца В Сатурна. Ученые Кассини все еще проверяют свои теории о том, что же может быть причиной этих странных явлений.

Будущее аппаратов Voyager

Сегодня, космические аппараты Вояджер по-прежнему, как пионеры, путешествуют к краю нашей Солнечной системы. Мы не можем ждать от этих космических аппаратов исследования настоящего межзвездного пространства, но данные о галиопаузе они передают вполне успешно. Планируется что энергии их радиоизотопных генераторов хватит еще до 2030 года, а потом безжизненные корабли, по инерции, будут лететь в космическом пространстве, до встречи с какой-либо звездой.

Изображение Вояджера-1 (слева) показывает конвективные облака на Сатурне, снятые в 1980 году. Изображение Кассини (справа) от 2004 года, показывает шторм в атмосфере гиганта под названием Дракон, который был мощным источником радиоизлучения, обнаруженного Кассини. Это радиоизлучение очень похоже на всплески радиоизлучения порожденного молниями на Земле. В 2009 году Кассини прислал фотографии мигающих молний в атмосфере Сатурна.

Вояджер-1 был запущен 5 сентября 1977 года, и в настоящее время находится на расстоянии около 17 миллиардов километров от Солнца. Это самый дальний космический корабль. Вояджер-2, был запущен 20 августа 1977 года, в настоящее время находится на расстоянии около 14 миллиардов километров от Солнца.

Ролик сделанный из изображений, полученных космическим аппаратом Кассини, показывает ураганы и бури, которые циркулируют вокруг северного полюса планеты.

Вояджеры были построены в JPL, которой управляет Калифорнийский технологический институт. Миссия Кассини-Гюйгенс является совместным проектом НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства. JPL также управляет Кассини, а орбитальный аппарат и его две бортовые камеры были спроектированы, разработаны и собраны в JPL.

Видео показывающее открытия Кассини сделанные в течении 15 лет работы