Миссия «Вояджер»
Оба аппарата были созданы в лаборатории НАСА и являлись практически однотипными, то есть были похожи друг на друга, как близнецы. Задачей миссии «Вояджер» было изучение планет — гигантов – Юпитера и Сатурна, не более.
Однако как раз сложилась удачная ситуация – так называемый «парад планет», когда планеты оказываются практически на одной линии, с одной стороны от Солнца. Это позволило разработать такую траекторию полета, когда зонды, пролетая мимо планеты, используют её гравитацию для разгона и могут по кратчайшему пути достичь следующей планеты. Поэтому в итоге «Вояджеры» посетили не только Юпитер и Сатурн, но и все остальные внешние планеты, кроме Плутона, после чего отправились дальше, в открытый космос.
Прощай, «Вояджер»
14 февраля 1990 года, когда «Вояджер-1» проходил мимо Урана, он развернулся обратно к Земле чтобы сфотографировать нашу планету в виде бледно-голубой и едва различимой точки. Эта идея принадлежала Карлу Сагану, а четыре года спустя он поделился своими размышлениями о значении этого легендарного снимка перед аудиторией в Корнеллском университете.
Вояджеры открыли нам тайны планет Солнечной системы
Напомним, что каждый зонд несет на себе золотые пластины, на которых записана информация о Земле. Пластинка включает в себя 115 изображений, приветствия на 55 языках, звук ветра, дождя и даже сердцебиение человека. Приятным бонусом для инопланетян также станут 90 минут музыки (при условии, что жители других миров смогут расшифровать послание на пластине).
Увы, но далеко не все считают отправку «Вояджеров» в космос хорошей идеей. Некоторые исследователи убеждены, что если зонды когда-нибудь попадут в руки разумных существ, человечество может пожалеть о совершенном поступке. Британский физик-теоретик Стивен Хокинг, например, считал, что в случае контакта с другой цивилизацией, человечество будет уничтожено.
После 2030 года «Вояджеры», вероятно утратят способность связываться с Землей.
Карл Саган, однако, считал иначе, ведь мы уже объявили о своем присутствии и местонахождении во Вселенной и продолжаем делать это каждый день. «Наши радиосигналы разносятся по округе со скоростью света, объявляя каждой звезде о том, что на Земле есть разумная жизнь», – говорил астрофизик.
Одной из причин по которой мы до сих пор одиноки, является ускоряющееся расширение Вселенной: с каждой секундой галактики уносятся от нас все дальше, а шансы связаться с кем-то еще, кажется, равны нулю. Но огорчаться не стоит – если «Вояджеры» когда-нибудь окажутся в руках инопланетян, nj эти существа не будут чувствовать себя одинокими. А это уже немало.
Газовые гиганты в объективе зондов «Вояджер» показали нам Солнечную систему
Миссия по спасению «Вояджеров»
«Вояджер» собственной персоной
В июле этого года NASA разработали целую программу по поддержанию работоспособности зондов. Чтобы поддерживать Вояджер на ходу, ученым приходится принимать трудные решения. Используя радиоволны, они передают аппаратам разные команды. Так, Вояджер-2 получил инструкции переключиться на резервные двигатели, которые зонд не использовал с 1989 года. Двигатели помогают Вояджеру находится в устойчивом состоянии, а те, которые использовал зонд постепенно выходили из строя.
Неработающие двигатели Вояджера могут привести к тому, что аппарат не сможет держать антенну по направлению к Земле. А это единственная точка связи между зондом и нами. Вояджер-1 также перешел на работу запасных двигателей в прошлом году.
Однако двигатели — не единственная проблема. На аппаратах установлены нагреватели, благодаря которым зонд не замерзает в открытом космосе. Но недавно инженеры отключили нагреватели Вояджера-2. Решение было принято после долгих раздумий — отключение нагревателей позволит зонду экономно расходовать энергию. Отключение было сделано уже после того, как информация о том, что Вояджер покинул Солнечную систему подтвердилась.
Возможной причиной нынешних трудностей является и то, что в 1977 году никто не думал о межзвездном путешествии. Инженеры NASA были нацелены на изучение планет Солнечной системы. Оба аппарата одновременно достигли Юпитера, после чего Вояджер-1 отправился к Сатурну и его спутникам. Больше всего ученых интересовал Титан. Планировалось, что если по какой-то причине Вояджер-1 не соберет достаточное количество данных, вслед за ним направят Вояджер-2. Когда оба зонда успешно справились с задачей, они направились к Урану и Нептуну.
Вскоре после этого инженеры задумались об экономии энергии. Первым шагом стало отключение камер, поскольку фотографировать разбросанные звезды не было необходимости.
На полет Вояджеров влияет множество факторов. В 2012 году после выхода Вояджера-1 за пределы гелиосферы — своеобразного пузыря солнечного ветра, окутывающего нашу Солнечную систему, космическая обстановка сильно изменилась. Это повлекло за собой отключение ряда приборов за их ненадобностью. Дело в том, что сегодня Вояджеры охотятся на космические лучи, магнитные поля и другие обнаруживаемые явления в космическом пространстве.
По оценкам ученых Вояджеры проработают до 2020 года, но может и дольше. За это время зонды должны будут собрать информацию о свойствах межзвездной среды у границ гелиосферы. Так или иначе, покинув Солнечную систему, эти старые космические аппараты попали в космическое пространство, о котором ученым мало что известно. По этой причине ценность Вояджеров сложно переоценить.
И все же, рано или поздно придет пора отпустить Вояджеры в свободное плавание. В конце-концов в какой-то момент передатчики, с помощью которых мы поддерживаем с Вояджерами связь выйдут из строя. Или резервные двигатели, с помощью которых аппараты работают сегодня тоже перестанут функционировать. Вариантов может быть много, но мы вместе с инженерами NASA, желаем Вояджерам хорошего пути.
Как думаете, сколько еще они проработают?
Полет «Вояджера-2» к Урану и Нептуну
Дальше путь зонда лежал к Урану, куда он и прибыл 24 января 1986 года. Благодаря удачному расположению планет зонд воспользовался гравитацией Юпитера и Сатурна для разгона, и достиг Урана за 9 лет после старта. Не будь такого случая, путь занял бы около 30 лет, то есть зонд лишь недавно побывал бы там, а до Нептуна еще не долетел.
На удачный исход этой операции шансы оценивались всего в 60-70%, особенно после проблем с поворотной платформой. Из-за большого расстояния для связи начали применять 64-метровые антенны, расположенные на разных материках. Скорость передачи данных также снизилась, поэтому бортовой компьютер был перепрограммирован под более эффективные алгоритмы сжатия. Однако к тому времени мощность радиоизотопных генераторов уже сильно упала, и для экономии энергии приборы использовались поочередно.
Посещение Урана
Уран при подлете оказался повернут к «Вояджеру-2» южным полушарием. В программу было включено обзорное фотографирование планеты и пролет мимо спутника Миранды. Однако в итоге были открыты еще 2 кольца Урана, помимо известных, и спутник Пак. Затем было открыто еще около десятка мелких спутников, размером всего в несколько десятков километров. Была детально изучена магнитосфера планеты, что дало много новой информации.
Снимок Урана, сделанный Вояджером-2 после его пролета.
Здесь тоже не обошлось без приключений. За 6 дней до максимального сближения с планетой было обнаружено, что снимки поступают с искажениями в виде черно-белой сетки. Выяснилось, что в одном байте один бит всегда имел значение 1 и не менялся. Программисты переписали программу, чтобы исключить дефектный бит, и успели передать её за 4 дня до сближения.
Всего «Вояджер-2» передал примерно 6000 снимков Урана его колец и спутников. Далее его ожидал очередной маневр и длинный путь к следующему пункту – Нептуну, которого он и достиг 24 августа 1989 года, спустя 12 лет после старта, и всего за 3.5 года от Урана. До сих пор так далеко не долетал ни один аппарат с Земли.
Посещение Нептуна
Из-за большой удаленности ручное управление было бесполезным – радиосигнал шел от Земли до аппарата более 4 часов, и столько же обратно. За это время зонд успел бы пролететь более 200 000 км. Поэтому работал он самостоятельно, всю информацию записывая на специальный цифровой магнитофон, а уже потом, после удаления от планеты всю её передал. Скорость передачи на таком расстоянии тоже была очень медленной, чтобы фильтровать слабый полезный сигнал от помех.
«Вояджер-2» впервые сфотографировал Нептун с близкого расстояния, изучил его атмосферу и магнитосферу. Был обнаружен гигантский антициклон, подобный Большому Красному пятну на Юпитеру, но этот получил название Большое Темное пятно. Были сняты полярные сияния на Нептуне, причем не только у полюсов, но и везде, а также на его спутнике Тритоне.
Нептун, Большое Темное пятно и облака в атмосфере.
Тритон, вопреки ожиданиям – на нем царит экстремальный холод до -236 градусов, оказался геологически активным. На нем были обнаружены не только действующие вулканы, но и гейзеры. Такой тип вулканизма называется жидкостно-ледяным, и он уникален. Тритон имеет очень разреженную атмосферу, однако зонд обнаружил в ней тонкие облака, вероятно, из азотного инея.
Кроме множества других открытий, «Вояджер-2» обнаружил у Нептуна 6 мелких спутников и кольца.
После Нептуна аппарат, как и «Вояджер-1», ушел к югу от эклиптики под д углом 48 градусрв. На этом его планетная миссия закончилась. Скорость полета его к тому времени достигла 15.9 км/с.
Полет «Вояджера-2» к Юпитеру и Сатурну
Этот зонд отправился в путь первым, однако летел медленнее, поэтому достиг Юпитера лишь 9 июля 1979 года, спустя 4 месяца после «Вояджера-1». В целом его путь оказался даже интереснее, ведь он посетил и Уран с Нептуном, а «Вояджер-1» после Сатурна ушел в сторону.
Около Юпитера, кроме самой планеты, зонд обследовал галилеевские спутники, например, пролетел неподалеку от Европы, которую собрат миновал, и побывал у Ганимеда.
Извержение вулкана Пепе на спутнике Юпитера Ио, снятое Вояджером-2
С Сатурном аппарат сблизился лишь 25 августа 1981 года, почти через год после того, как там побывал «Вояджер-1». Там он также сделал множество фотографий планеты и спутников. Первым на пути оказался спутник Япет и зонд впервые в истории передал его снимки и данные по химическому составу, которые заставили задуматься многих. Также было снято множество других спутников с разного расстояния.
Хотя у Юпитера и Сатурна уже побывал «Вояджер-1», со вторым зондом ученые получили уникальную возможность дополнить свои данные. Они могли корректировать путь аппарата таким образом, чтобы заглянуть в те места, куда не попал первый зонд, или где нужно получить дополнительные данные. Два этих зонда вместе дали очень много бесценной информации, сделали множество открытий, а где-то и опровергли прежние теории. Например, по полученным снимкам годы спустя были открыты спутники Сатурна Пан и Паллена.
Снимок Сатурна в естественных цветах, сделанный 21 июля 1981 года Вояджером-2 с расстояния 21 млн. миль.
Не обошлось здесь и без приключений, добавивших седых волос исследователям. После прохождения через плоскость колец зонд ушел на теневую сторону планеты, однако после выхода на связь не вышел. Оказалось, что поворотная платформа застряла и не ориентировалась на Землю. Сначала предполагалось, что причиной стали микрочастицы из колец Сатурна, затем решили, что дело во внутренних неполадках. Было изготовлено 86 макетов, на которых проблема была всесторонне изучена, и причиной оказалась чрезмерная нагрузка на механизмы. Была передана новая программа для переориентации зонда и связь удалось восстановить. Однако несколько снимков Энцелада и Тефии из-за этого сделать не удалось. В целом же программа была выполнена полностью.
Полет «Вояджера-1»
Траектория полета Вояджеров
Хотя «Вояджер-1» стартовал немного позже «Вояджера-2», однако он быстро опередил его. Дело в том, что он совершил несколько гравитационных маневров и набрал более высокую скорость. Целью его были Юпитер и Сатурн, поэтому и путь его оказался более прямым, в итоге он обогнал сородича и к Юпитеру прибыл даже на 4 месяца раньше – 5 марта 1979 года.
Впервые крупным планом были получены уникальные фотографии Юпитера, в частности Большого красного пятна. Были обнаружены полярные сияния и мощные грозы. Были проведены спектрографические исследования атмосферы Юпитера с близкого расстояния и более точно определен её состав.
«Вояджер-1» сделал снимки спутника Юпитера Амальтеи, где было хорошо заметно, что этот спутник имеет не шарообразную, а эллиптическую форму. Также зонд сделал удивительное открытие – наличие у Юпитера тонкого (30 км), кольца шириной около 8000 км, которое просто невидимо с Земли.
Также «Вояджер-1» посетил галилеевские спутники, в частности, пролетел рядом с Ио на расстоянии 13000 км и сделал детальные фотографии поверхности. Аппаратура зафиксировала наличие большого количества серы, а камеры запечатлели 8 действующих вулканов, которые извергались на высоту до 400 км. Именно «Вояджер-1» первым сделал множество удивительных открытий на спутнике Ио.
Другой спутник Юпитера – Европа, оказался не по пути зонда, поэтому дальше он направился к Ганимеду. И там удалось сделать множество фотографий с расстояния всего 5270 км, благодаря которым мы и знаем теперь о наличии на этом спутнике большого количества воды, и возможном существовании там подледного океана.
А вот от Каллисто аппарат пролетел на расстоянии 126 000 км, однако и здесь удалось получить немало детальных фотографий, и обнаружить множество деталей, которые нельзя увидеть с Земли.
После Юпитера «Вояджер-1» отправился к Сатурну, которого он достиг 12 ноября 1980 года. Научный руководитель проекта Эд Стоун говорил, что каждый день они получали множество потрясающих фотографий и прочих данных, открывающих Сатурн с неведомой стороны, ведь до этого про планету было не так уж и много известно.
Например, именно «Вояджер-1» открыл кольцо F и показал волнистую структуру в кольцах, которую создают спутники Прометей и Пандора. Были открыты так называемые «спицы» в кольцах планеты. На переданных фотографиях были видны бури невиданной силы, которые просто нельзя увидеть с Земли. На полюсах были заметны странные структуры шестигранной формы. Было открыто 6 неизвестных ранее спутников и получены детальные снимки Энцелада.
Диона, спутник Сатурна. Снимок Вояджера-1, сделанный 12 ноября 1980 г с расстояния 240 тысяч км.
«Вояджер-1» пролетел около Титана и передал много информации о составе его атмосферы и детальных фотографий.
Во многом благодаря полету «Вояджеров» мы знаем о планетах то, что знаем. Дальнейшие полеты лишь уточнили данные и передали дополнительную информацию. «Вояджеры» были первыми там.
После Сатурна «Вояджер-1» изменил направление полета, поднялся над эклиптикой и продолжил полет, но на пути его уже не было никаких планет. Еще в 2013 году было официально признано, что он вышел за пределы Солнечной системы и теперь полет его продолжается в межзвездном пространстве. Расстояние до него теперь более 20 млрд. км, или 134 астрономических единиц, а проходит он сейчас более 3.3 а.е. в год (примерно 500 млн. км).
Сколько продлится космическая миссия «Вояджер»
Новый запас энергии будет использован для питания пяти оставшихся приборов «Вояджера-2». Они необходимы аппарату для того, чтобы передавать на Землю данные о свойствах плазмы, заряженных частиц и магнитных полей межзвездной среды. Ожидается, что запаса энергии хватит для того, чтобы «Вояджер-2» смог работать до 2026 года. Если все действительно будет так, можно будет считать, что миссия «Вояджер» дотянула до 49 лет. Может быть, специалисты NASA найдут еще один источник энергии, и это будет первая в истории космическая миссия, длившаяся полвека.
Космический зонд находится в межзвездном пространстве и Зонд собирает научные данные, которые помогают ученым лучше понять Вселенную и ее происхождение
Вклад космических аппаратов «Вояджер» в науку трудно переоценить. Благодаря этим двум зондам, люди смогли впервые увидеть, как выглядят планеты Сатурн, Юпитер, Нептун и Уран. Также аппарат «Вояджер-2» смог сделать фотографии Энцелада — спутника Сатурна размером 513 километров в поперечнике. Если хотите посмотреть на эти снимки, читайте нашу статью «Как аппараты “Вояджер” повлияли на науку».
Благодаря миссии «Вояджер», человечество узнало, как выглядит Энцелад
Наконец, стоит отметить, что у «Вояджеров» был предшественник — космический зонд «Пионер-10». Он был запущен в 1972 году с целью изучения Юпитера и гелиосферы. Благодаря его научным приборам, ученые смогли узнать состав атмосферы Юпитера, уточнить ее массу, измерить магнитное поле и рассчитать плотность четырех самых крупных спутников планеты. Последний сигнал от «Пионера-10» ученые получили в 2003 году — на данный момент его местоположение неизвестно. Скорее всего, он все еще жив и движется в сторону звезды Альдебаран.
Где находятся аппараты «Вояджер» в 2023 году
Миссия «Вояджер» была начата в 1977 году. Изначально аэрокосмическое агентство NASA планировало, что она продлится только четыре года — оба зонда должны были пролететь мимо Сатурна и Юпитера. Но потом специалисты продлили миссию, чтобы «Вояджер-2» смог изучить планеты Нептун и Уран. Но и этого оказалось мало, так что в 1990 году руководители миссии решили отправить аппараты за пределы гелиосферы — пространства, в которой находятся все планеты Солнечной системы, в том числе и Земля. За пределами гелиосферы начинается межзвездное пространство.
Гелиосфера — это область, которая окружает Солнце и заполнена солнечным ветром, состоящим из заряженных частиц
Аппарат «Вояджер-1» достиг границы между гелиосферы в 2013, а зонд «Вояджер-2» — в 2018 году. На данный момент они находятся на расстоянии 21 миллиарда и 18,7 миллиардов километров от Земли соответственно.
«Вояджер-1» несет золотой грампластинку, на которой записаны звуковые приветствия и изображения, представляющие человеческую культуру и науку для любопытных инопланетных цивилизаций, с которыми зонд может встретиться в будущем
Сближение с Ураном
«Вояджер-1» двигался дальше, не посещая на своем пути ни одну другую планету. В 2012 году зонд покинул гелиосферу и вышел в межзвездное пространство. Однако «Вояджер-2» продолжал изучение малоисследованных ранее планет, пройдя 24 января 1986 мимо Урана на расстоянии около 81 500 километров. Аппарат обнаружил два дополнительных кольца, указав ученым, что их у планеты как минимум 11, а не 9 (в настоящее время установлено наличие 13 колец; два внешних были открыты в 2003-2005 годах с помощью телескопа «Хаббл»).
Изображения Урана в естественных цветах слева и в искусственных – справа, сделанные «Вояджером-2» в январе 1986 года.
Уран имеет систему колец, не столь ярко выраженную, как у Сатурна, но все же доступную для наблюдений. Официально ее наличие было подтверждено учеными в марте 1977. Потребовалось много времени, чтобы заметить кольца, поскольку они намного тоньше и темнее, чем у Сатурна, и отражают лишь небольшое количество света в видимом диапазоне.
После того, как «Вояджер-2» пролетел мимо Урана и сделал первые снимки планеты с близкого расстояния в 1986 году, ученые заметили отсутствие крошечных частиц пыли в кольцах. Причины такого уникального состава до сих пор неизвестны. Они могли образоваться из упавших на орбиту вокруг Урана астероидов; с остатков спутников, которые столкнулись друг с другом или были разорваны гравитацией планеты, либо с обломков, оставшихся после формирования Солнечной системы.
Кроме того, «Вояджер-2» обнаружил 11 ранее не виденных спутников Урана. Снимок Миранды, ближайшего и самого маленького среди пяти больших, раскрывает ее сложное геологическое прошлое. Единственное изображение с близкого расстояния было сделано аппаратом во время пролета в январе 1986 года.
Полет за пределы Солнечной системы
Оба «Вояджера» летят до сих пор, один к северу от эклиптики, другой к югу. Сейчас они уже вылетели за пределы Солнечной системы и летят в межзвездном пространстве, хотя на эту тему пока продолжаются споры – никто не знает, что считать этими границами. Мало того, они продолжают передавать полезную информацию о состоянии космического пространства. Правда, их источники питания уже практически вдвое потеряли свой ресурс, поэтому практически вся аппаратура была отключена. Зонды смогут функционировать примерно до 2025 года, после чего энергия у них иссякнет, и они отключатся окончательно.
Однако полет свой эти аппараты, ставшие легендой, не прекратят.
Примерно к 2300 году «Вояджер-2» полностью перестанет испытывать гравитационное воздействие Солнца.
В 8 571 году «Вояджер-2» будет на расстоянии в 4 световых года от Звезды Барнарда, а в 20319 году – в 3.5 световых годах от Проксимы Центавра.
В 42 000 г. «Вояджер-1» пролетит на расстоянии в 1.6 световых лет от звезды AC+79 3888 в созвездии Жирафа. Он будет на расстоянии 1 парсек (31 трлн. Км.) от нас.
В 296 036 году «Вояджер-2» пролетит около Сириуса на расстоянии в 4.3 световых года.
Через миллион лет «Вояджер-2» удалится от нас на 47.4 световых лет.
Нептун
В 1989 году «Вояджер-2» пролетел над северным полюсом Нептуна на расстоянии почти пять тысяч километров — это была минимальная дистанция, на которое приближался аппарат к какой-либо планете. Спустя пять часов зонд пролетел в 40 тысячах километров от крупнейшего спутника — Тритона, который стал последним объектом, посещенным «Вояджером-2».
Благодаря снимкам «Вояджера-2» на Нептуне был обнаружен гигантский атмосферный вихрь, названный Большое Темное Пятно (по аналогии с Большим Красным Пятном на Юпитере), а на Тритоне — гейзеры. Также аппарат открыл шесть новых спутников и четыре кольца вокруг планеты.
Фото Нептуна
Большое Темное Пятно — огромный антициклон в атмосфере Нептуна. К 1994 году, как показали наблюдения телескопом «Хаббл», пятно исчезло (зато появились новые)
Поверхность Тритона в высоком разрешении
Снимок Нептуна и Тритона, сделанный через три дня после сближения
P. S.
На «Вояджерах» были установлены две камеры — узкоугольная высокого разрешения и широкоугольная с низким разрешением, но более высокой чувствительностью. Чем дальше аппараты удалялись от Солнца, тем менее освещенными становились планеты и спутники в их объективах. Поэтому приходилось использовать более длинную выдержку (время, когда затвор открыт и матрица камеры принимает изображение). Однако «Вояджеры» летели на огромной скорости, из-за чего фотографии получились бы смазанными. Чтобы этого избежать, камеры установили на специальную поворачивающуюся платформу.
Когда строились «Вояджеры», ПЗС-матрицы, которые впоследствии использовались практически на всех цифровых фотоаппаратах, еще только разрабатывались в лабораториях. Поэтому механизм фотокамер похож на катодно-лучевую трубку старых кинескопных телевизоров.
Все изображения записывались на цифровой ленточный носитель — по сути, видеокассету. Во время сеансов связи с Землей она как бы проигрывалась и передавала изображения с максимальной скоростью 7,2 килобита в секунду.
После пролета всех планет и их спутников камеры «Вояджеров» были отключены для экономии энергии, ведь снимать им стало нечего. В 2021 году NASA опубликовало фотографию, сделанную аппаратом «Новые горизонты». Хотя разглядеть «Вояджер-1» невозможно, он сейчас находится в центре желтого круга — у NASA есть точные координаты зонда, поскольку связь с ним сохраняется. Это был первый в истории снимок межпланетного аппарата, сделанный другим подобным аппаратом.
Все изображения с сайта nasa.gov
Необычный сигнал
Сегодня аба корабля находятся так далеко от нашей планеты, что радиосигналу требуется почти 22 часа, чтобы достичь «Вояджера–1» и чуть более 18 часов для «Вояджера-2». Эти условия сохранятся даже при движении со скоростью света, однако изучение отправленных данных происходит медленно и непросто: наша планета место довольно шумное.
«Вояджер-2» достигнет межзвездного пространства всего через 300 лет, что по меркам Вселенной невероятно быстро.
Но стоит ли в таком случае обрывать связь с «Вояжерами»? По мнению некоторых астрономов, попытка отключить приборы может оказаться пустой тратой времени и ресурсов. Ситуацию осложняет воздействие космической среды на зонды – на протяжении многих лет эти космические странники находились в глубинах Солнечной системы.
К счастью, пока что связь с аппаратами не потеряна, а ученые сообщили о необычных полученных сигналах. Если говорить точнее, модуль AACS (attitude articulation and control system) не отражает того, что на самом деле происходит на борту. Ответственный за ориентацию зонда и антенн связи, «Вояджер-1» отправил на Землю странные данные телеметрии. При этом сам космический аппарат работает исправно, а его антенна направлена на Землю.
Напомним, что «Вояджер—1» достиг «межзвездного пространства» в 2012 году, а «Вояджер-2» – в 2018. Как сообщают эксперты Лаборатория реактивного движения NASA, система ориентации аппарата «Вояджер-1» начала выдавать «мусорную» телеметрию, не соответствующую действительности. Так что у ученых впереди много работы.
Where no man has gone before
Стоит отметить, что гелиосфера — не граница Солнечной системы в целом, а значит, «Вояджеры» хоть и вышли в межзвездную среду, но не покинули пределов нашей звездной системы. И не покинут еще очень долго.
Границей Солнечной системы чаще всего считают внешний край облака Оорта — гипотетической области пространства, лежащей за орбитами газовых гигантов и пояса Койпера, в которой находятся миллиарды долгопереодических комет, некоторые из которых иногда влетают во внутренние области Солнечной системы. Хотя инструментально существование облака Оорта не подтверждено, на его наличие указывают многие косвенные факты. Астрономы предполагают, что от Солнца до внешней границы облака Оорта, а значит, и всей нашей системы — примерно 1 световой год (но может быть и больше или меньше, мы точно не знаем).
Другой подход к определению границ Солнечной системы говорит, что они проходят там, где гравитация Солнца ослабевает настолько, что уже не воздействует на находящиеся там объекты. Область пространства с доминирующей силой притяжения Солнца называется сферой Хилла, и ее внешняя граница проходит, по нынешним представлениям, на расстоянии 2 световых лет от светила.
Целых 300 лет у «Вояджеров» займет путь к внутренней границе облака Оорта. Так сколько же им лететь за пределы Солнечной системы? Что ж, очень долго. Если провести границу нашей системы по облаку Оорта, то 30 тысяч лет, а если по сфере Хилла — то еще больше. Через примерно 40 тысяч лет путь «Вояджера-1» пройдет в 1,6 светового года от звезды Глизе 445 в созвездии Жирафа. «Вояджер-2» примерно в то же время пронесется в 1,7 светового года от звезды Росс 248 в созвездии Андромеды, а через 296 тысяч лет — в 4,3 светового года от ярчайшей звезды ночного неба, Сириуса в созвездии Большого Пса.
В историю космонавтики миссия «Вояджеров» вошла как одна из самых успешных и результативных. Впервые астрономы получили качественные снимки газовых гигантов, информацию о гелиопаузе и другие данные. «Вояджер-1» сейчас является самым быстрым аппаратом, покидающим Солнечную систему, а также самым удаленным от Земли рукотворным объектом. «Вояджер-2» по-прежнему остается единственным, который посетил Уран и Нептун.
Положение самых удаленных от Земли рукотворных объектов. Изображение: nasa.gov
Объем накопленных данных таков, что ученые до сих пор их анализируют. Так, совсем недавно вышла статья исследователей из Университета Джонса Хопкинса, которые проанализировали данные о магнитном поле и излучении, полученные «Вояджером-2». Астрономы выяснили, что луны Урана Ариэль и Миранда (или одна из них) являются источниками плазмы для окрестностей планеты. Одно из возможных объяснений — у спутников есть подледные океаны, которые выбрасывают вещество сквозь трещины в покровах.
Пока что «Вояджеры» остаются на связи, но к 2025 году их источники питания полностью разрядятся. Возможно, отключение оставшихся приборов (сейчас на «Вояджере-1» работает четыре научных инструмента, а на его близнеце — пять) позволит продлить срок их жизни на несколько лет. Другой проблемой станет то, что датчик, направляющий радиосигнал с зондов на Землю, ориентируется по Солнцу. На расстоянии миллиардов километров наша звезда уже очень тусклая, так что после 2030 года информация от «Вояджеров» просто перестанет попадать на Землю, даже если аппараты сохранят работоспособность. Пока же за актуальным состоянием «Вояджеров» и их местоположением можно следить на сайте NASA.
В любом случае, рано или поздно аппараты навсегда замолчат и скроются в глубинах космоса, ведь наши телескопы не могут разглядеть такие маленькие объекты на таком большом расстоянии. Кто знает, может, через сотни или тысячи лет наши потомки отыщут космических путешественников, ставших первопроходцами человечества в глубоком космосе.
Путешествие в неизведанное
После 1989 года «Вояджер-2» никогда больше не фотографировал. Поскольку на своем пути аппарат не встретил бы ни одной планеты нашей системы, после пролета мимо Нептуна NASA отключило камеры, чтобы сохранить энергию для других приборов.
Впрочем, в 1990 году еще раз о себе напомнил «Вояджер-1». Последним «Приветом» аппарата стали 60 снимков Солнечной системы с расстояния около 6 миллиардов километров.
Первый «семейный портрет» Солнечной системы был получен «Вояджером-1» 14 февраля 1990 года. Он демонстрирует серию из 60 изображений, на которых показано шесть планет слева направо: Юпитер, Земля, Венера, Сатурн, Уран и Нептун. Марс был затемнен рассеянным солнечным светом, отражающимся в камере; Меркурий расположился слишком близко к Солнцу; а карликовая планета Плутон была очень крохотной и темной и находилась далеко, чтобы ее можно было заметить – поэтому на снимке их нет.
После этого изображения NASA отключило камеры и «Вояджера-1» для экономии энергии. Агентство может снова их включить , но это не является приоритетом миссии.
Оснащение зондов
Оба эти аппараты представляли собой полностью автономные роботы, способные работать самостоятельно, с учетом больших расстояний до Земли и большой задержки радиосигнала. В число оборудования входила такая аппаратура:
- Широкоугольная и узкоугольная телекамеры, в которых использовались видиконы с памятью и четкостью 800 строк. Да, цифровых камер тогда не было, но видикон – предок цифровой матрицы тех времен.
- Инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры для изучения химического состава всего, что попадется на пути.
- Фотополяриметр.
- Плазменный комплекс, в состав которого входили различные датчики – магнитометр, детекторы плазмы, заряженных частиц, космических лучей.
Такого набора вполне достаточно для получения большого количества полезной информации. Кстати, «Вояджеры» сделали немало открытий, пользуясь этими приборами.
Из-за большой удаленности от Солнца конструкторы посчитали, что солнечные батареи не обеспечат зонды достаточным количеством энергии, и оснастили каждый тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, работающими на плутонии-238. Именно благодаря этому аппараты работают до сих пор, хотя мощность генераторов уже сильно упала. Износ других элементов тоже даёт о себе знать, поэтому сейчас на зондах отключена почти вся аппаратура в целях экономии энергии, а скоро они вообще перестанут работать. Примерно в 2025 году энергии станет недостаточно для поддержания радиосвязи.
Миссия «Вояджер»
Во время гонки вооружений между СССР и США каждая сторона норовила опередить другую. В 1970-х началась эпоха роботизации космических аппаратов. Первую автоматическая межпланетную станцию «Луна-16» запустили СССР в сентябре 1970 года. Аппарат успешно достиг Луны и вернулся на Землю, доставив ученым лунный грунт.
Ответ NASA не заставил себя долго ждать. В 1972 году в космос взмыл «Пионер-10» — первый аппарат, которым не нужно было управлять. «Пионер» достиг Юпитера и сфотографировал газового гиганта. Пять лет спустя в космос отправились роботизированные аппараты Вояджер с золотой пластиной, прикрепленной корпусу.
Так выглядит золотая пластина Вояджера
На каждую из пластин, согласно идее выдающегося астрофизика и популяризатора науки Карла Сагана, фонографическим способом записана информация о нашей цивилизации. Сделано это на случай, если на пути Вояджера встретятся разумные формы жизни.
А как вам кажется, является ли запуск Вояджеров величайшим достижением человечества? Делитесь своим мнением в нашем Telegram-чате.
Вам письмо
За пять лет до «Вояджеров» в сторону планет-гигантов были отправлены зонды «Пионер-10» и «Пионер-11». По предложению астрофизика Карла Сагана на них были установлены пластинки из анодированного алюминия с посланием к внеземным цивилизациям. На «Вояджерах» тоже установили такие послания, только значительно более совершенные — они получили название «золотые пластинки „Вояджера“».
Золотая пластинка «Вояджера». Фото: nasa.gov
Пластинки представляют собой диски диаметром около 30 см, покрытые золотом и упакованные в алюминиевый футляр. На футляре изображена схема, которая позволит воспроизвести информацию с пластинки. Как и на «Пионерах», с помощью пульсаров показано местоположение Солнца в Млечном Пути, а также схема излучения атома водорода, чтобы инопланетяне смогли сориентироваться в наших единицах измерения.
Сам диск содержит несколько разделов. Все начинается с приветствий на 55 языках мира. Дальше большую часть занимает музыка:
- классические произведения, включая Баха, Бетховена, Моцарта и Стравинского;
- джазовые композиции Луи Армстронга;
- народная музыка из разных стран мира;
- звуки природы;
- голоса птиц и животных;
- шум машин, самолетов, сирен;
- сигналы от пульсаров, которые должны объяснить карту на футляре;
- обращения тогдашних генерального секретаря ООН Курта Вальдхаммера и президента США Джимми Картера.
Наконец, на пластинке записаны 116 рисунков, включая 20 цветных фотографий. На них показана Земля из космоса, природные ландшафты нашей планеты, схема ДНК человека, анатомические схемы и фотографии разных людей.
Установка золотой пластинки на аппарат. Фото: nasa.gov
Сейчас один из создателей золотых пластинок — знаменитый астрофизик, популяризатор науки и вдохновитель сугубо научного поиска внеземных цивилизаций Фрэнк Дрэйк — уже не считает послания инопланетянам хорошей идеей. Теперь он полагает, что письма могут указать на координаты Земли недружелюбным пришельцам. Кроме того, Дрэйк указывает, что в 1970-е астрономы не предполагали, как много землеподобных планет в Галактике, в том числе и в непосредственной близости (по космическим меркам, конечно) от нас.
Фрэнк Дрейк. Фото: Seth Shostak / Science Source
Впрочем, вполне возможно, что к моменту встречи с гипотетическими инопланетянами аппараты пострадают от воздействия межзвездной среды настолько, что информацию с золотых пластинок просто не удастся воспроизвести.
Эти письма отправились в космос с разницей в две недели. «Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года, а «Вояджер-1» — 5 сентября. Их ждало непростое, но захватывающее путешествие.
Старт ракеты Titan IIIE с «Вояджером-2». Фото: nasa.gov