59
«Вояджер» («Voyager») – проект по изучению дальних планет в Солнечной системе, осуществленный с помощью двух аппаратов, запущенных в 1977 году.
Аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» были построены в Лаборатории реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory), эта миссия стала одним из самых успешных межпланетных исследований в последней четверти XX века, ведь спутники «Вояджер» впервые сделали качественные снимки Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» стал первым космическим аппаратом, достигшим Урана и Нептуна. Землю отделяют от планет-гигантов расстояния, которые слишком велики для средств наблюдения Земли, поэтому полученные от Вояджеров данные и сейчас имеют большую научную ценность.
Планы миссии впервые появились в конце 1960-х годов, и поначалу планировалось изучить только Юпитер и Сатурн. Но благодаря удачному расположению планет-гигантов, выстроившихся в сравнительно узком секторе Солнечной системы (создав так называемый «парад планет»), стало возможно использовать гравитационные манёвры для достижения всех планет внешней Солнечной системы, за исключением Плутона, хотя официально исследование Урана и Нептуна так и не было предусмотрено программой миссии. После того, как успешного выполнения аппаратом «Вояджер-1» программы исследований Сатурна и его спутника Титана, было окончательно решено направить «Вояджер-2» к Урану и Нептуну, для этого пришлось скорректировать траекторию его полета, пожертвовав близким пролетом около Титана.
Научное оснащение аппарата
Энергооснащение аппарата
В аппаратах, работающих во внешней Солнечной системе, нельзя использовать солнечные батареи, так как на таком расстоянии поток солнечного излучения очень мал. Исключением стала АМС «Юнона», но следует понимать, что она была запущена в 2011 году и технологии фотоэлементов очень сильно продвинулись вперед.
Питание аппараты проекта «Вояджер» получают от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов, в качестве топлива в них применяется плутоний-238. В начале миссии их мощность составляла 470 Ватт при напряжении 30 Вольт постоянного тока. Плутоний-238 обладает периодом полураспада примерно 87,74 года, в результате генератор, работающий на этом изотопе теряет 0,78 % своей мощности за год. В 2006 году, спустя 29 лет с момента запуска, выходная мощность такого генератора должна равняться 373 Вт, то есть примерно 79,5 % от начальной. Также постепенно теряет эффективность биметаллическая термопара, конвертирующая выделяемое РИТЭГом тепло в электричество, что также приводит к уменьшению мощности.
Мощность РИТЭГов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» по данным от 11 августа 2006 года уменьшилась до 290 Вт и 291 Вт. Это составляет около 60 % этого показателя при запуске, полученные данные лучше предполетных предсказаний.
Послание Вояджера
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 континентов, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК. Вместе с пластинкой в футляр упакованы фонографическая капсула и игла для воспроизведения записи. На футляре выгравирована схема, изображающая установку иглы на поверхности записи, скорость проигрывания и способ преобразования видеосигналов в изображение.
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 55 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, народная музыка многих стран.
На диске записано также обращение Картера, который в 1977 году 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 всё 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».
Начало миссии
1977 г. Старт космических аппаратов с ракетоносителей. первым стартовал "Вояджер-2" в конце августа этого года, а следом спустя две недели "Вояджер-1" в сентябре.
5 марта 1979 г. "Вояджер-1" максимально приблизился к Юпитеру.
9 июля 1979 г. "Вояджер-2" пролетает очень близко к Юпитеру.
ноябрь 1980 г. "Вояджер-1" пролетает вблизи спутника Юпитера "Титан"
1980 г. "Вояджер-1" пролетая возле Сатурна резко меняет траекторию движения, получает гравитационное ускорение и поднимается над плоскостью Солнечной системы, отправляясь в полет навстречу к межзвездному пространству.
Изменение миссии. Новые задания
26 августа 1981 г. "Вояджер-2" пролетает возле Сатурна. Ученые принимают решение направить аппарат к Урану и Нептуну.
24 января 1986 г. "Вояджер-2" достигает планету Уран, передавая уникальные снимки на Землю.
август 1989 г. "Вояджер-2" пролетает очень близко от планеты Нептун (всего 3900 км от северного полюса Нептуна), изучает планету и передает массу новой информации и снимков.
Завершение исследовательской программы
14 февраля 1990 г. "Вояджер-1" разворачивает свои камеры в сторону планет Солнечной системы и делает "Семейный портрет" - свои последние снимки, среди которых знаменитый снимок Земли с расстояния 6 млрд километров.
17 февраля 1998 г. "Вояджер-1" двигаясь со скоростью 17,0 км/с обгоняет другой космический аппарат "Пионер-10", который также закончив свою миссию двигается в направление звезды Альдебарана. "Пионер-10", возможно, достигнет звезды всего лишь через 2 миллиона лет.
30 августа 2007 г. "Вояджер-2" достигает зоны ударной волны и вошел в область гелиопаузы.
Переломные события на пути "Вояджеров"
13 декабря 2010 г. "Вояджер-1" достигает примерных пределов Солнечной системы, где скорость потоков солнечного ветра равна нулю (116,38 а.е.).
4 ноября 2011 г. "Вояджер-1" принимает команду с Земли о переключении на запасной набор двигателей, что позволяет аппарату увеличить срок рабочего состояния активности еще на 10 лет. Через 10 дней Земля получает подтверждение успешного переключения.
декабрь 2011 г. приближаясь к границам Солнечной системы "Вояджер-1" добирается до области стагнации, где сила магнитного поля возрасла в два раза в сравнении с предыдущими значениями.
14 июня 2012 г. "Вояджер-1" выходит на границу межзвёздного пространства. Об этом информируют данные об резко поднявшемся уровне галактических космических лучей, имеющие межзвездное происхождение.
3 ноября 2012 г. "Вояджер-2" находился на расстоянии 100 а.е. от Солнца, а мощность энергии трёх радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на Плутонии-238, обоих Вояджеров упала на 45%. Мощность снижается естественным путем из-за распада плутония и деградации термопар.
2013 г. Некоторые ученые склоняются к мысли, что "Вояджер-1" вышел за границы Солнечной системы, но по официальному заявлению сотрудников NASA, аппарат еще не достиг межзвёздного пространства, а значит не покинул пределы Солнечной системы, несмотря на отсутствие солнечного ветра. На июнь 2013 года "Вояджер-1" находился на расстоянии 18,533 млрд км (123,8 а.е.), а "Вояджер-2" на расстоянии 15,145 млрд км (101,2 а.е.) от Земли.
12 сентября 2013 г. Датчиками на борту был зафиксирован выход из облака разреженного газа, который излучает Солнце. Это было официально подтверждено NASA и опубликовано в научном журнале Science Magazine, что "Вояджер-1" покинул пределы гелиосферы Солнечной Системы и вышел в межзвёздное пространство, но это еще не означает, что он вышел за границы Солнечной системы.
Таким образом, "Вояджер-1" стал первым космическим аппаратом, исследовавшим гелиопаузу, а также передавшим информацию об условиях нахождения в межзвёздной среде. Теперь космический аппарат направляется к центру нашей галактики Млечный путь. На этот момент аппарат находился на расстоянии 19 млрд километров от нашей планеты, и его сигналы доходят до Земли за 17 часов.
28 ноября 2017 г. командой с Земли были успешно опробованы кратковременными включениями (по 10-миллисекунд) четыре двигателя коррекции траектории MR-103. Двигатели не работали до этого 37 лет, последний раз их включение 8 ноября 1980 года корректировало полет "Вояджер-1" вблизи Сатурна.
Где сейчас "Вояджеры"?
Наиболее точный ответ можно получить в прямом эфире с официального сайта NASA исследовательской миссии "Вояждеров", раздел "Where Are The VOYAGERS?" .
Конец связи. Свободный полёт
2020-30 г. "Вояджер-2" следом за "Вояджер-1" пройдет через границы гелиопаузы и выйдет в межзвёздное пространство (по некоторым данным уже вышел, пока спорно). Здесь мощности передатчика уже не хватит для передачи данных на Землю и "Вояджер-2" навсегда потеряет связь с человечеством.
~2300-е г. "Вояджер-2" перестанет испытывать силы гравитации Солнца и окончательно покинет пределы Солнечной системы.
~4000-е г. "Вояджер-2" пройдет первое межзвёздное газовое облако, окружающее Солнечную систему (всего таких межзвёздных облак, по данным телескопа "Хаббл" три).
8 571 г. "Вояджер-2" будет в 4 световых годах от Звезды Барнарда.
20 319 г. "Вояджер-2" пролетит в 3,5 световых лет от звезды Проксима Центавра.
~42 000 г. "Вояджер-1" пройдет в 1,6 светового года (15 трлн км) от звезды AC+79 3888 созвездия Жирафа и будет находится на расстоянии в 1 парсек (31 триллион км) от Солнечной системы. Другой аппарат "Вояджер-2" пройдет в 1,7 светового года (15 трлн км) от звезды Росс-248 (одиночная звезда в созвездии Андромеды, находится на расстоянии около 10,3 св. лет от Солнца.) и будет находится на расстоянии в 1 парсек (31 триллион км) от Солнечной системы.
~90 000-е г. "Вояджер-2" пройдет второе межзвёздное газовое облако и попадёт в третье (все три межзвёздные структуры отличаются по химическому составу и содержащих их элементов, что говорит об уникальности их образования и дальнейшей эволюции).
296 036 г. "Вояджер-2" пройдет Сириус на расстоянии 4,3 световых года.
Спустя 1 млн. лет "Вояджер-2" будет находится на расстоянии 47,4 световых лет от Солнца. Интересно, что периодически в определенное время земного года "Вояджер" в расстоянии сближается с Землей, это связанно с оборотом Земли вокруг Солнца и тем, что скорость движения Земли быстрее скорости самого космического аппарата.
Что будет дальше: Скорее всего "Вояджеры" будут вечно странствовать по межзвездным просторам галактики Млечный Путь.
yaplakal.com