Проект вояджер


История миссии

Запуск «Вояджера-2» на ракете-носителе Titan IIIE 20 августа 1977 года«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.


Космический аппарат миссии ВояджерПланы 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

Каждый аппарат миссии «Вояджер» оснащен:

  • Телевизионными камерами с чёткостью 800 строк, с использованием специальных видиконов с памятью. Для считывания одного кадра требуется 48 секунд.
  • широкоугольной камерой (с полем около 3 градусов), фокусным расстоянием 200 мм;
  • узкоугольной камерой (0,4 градуса), фокусным расстоянием 500 мм;
  • Спектрометрами:
  • Инфракрасным, с диапазоном от 4 до 50 мкм;
  • Ультрафиолетовым, с диапазоном от 50 до 170 нм;
  • Фотополяриметром;
  • Плазменным комплексом:
  • детектором плазмы;
  • детектором заряженных частиц низких энергий;
  • детектором космических лучей;
  • магнитометрами высокой и низкой чувствительности;
  • приёмником плазменных волн.

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.

Технические проблемы «Вояджера-2» и их решение

В связи с тем, что полет «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было предусмотрено, после пролета Юпитера перед учеными миссии встало множество технических проблем.

Наиболее значимые и успешно решенные проблемы «Вояджера-2»:


  • выход из строя автоматической подстройки частоты гетеродина. Без автоматической подстройки приёмник может принимать лишь сигналы в пределах собственной полосы пропускания, которая составляет менее 1/1000 нормального её значения. Даже доплеровские сдвиги от суточного вращения Земли превышают её в 30 раз. Оставался единственный выход из положения — каждый раз рассчитывать новое значение передаваемой частоты и подстраивать наземный передатчик так, чтобы после всех сдвигов сигнал как раз попадал в полосу пропускания приемника. Это и было сделано — компьютер теперь включен в контур передатчика.
  • выход из строя одной из ячеек оперативной памяти бортовой ЭВМ — программу удалось переписать и загрузить так, что этот бит перестал влиять на неё;
  • на определённом участке полёта применявшаяся система кодирования управляющего сигнала уже переставала отвечать требованиям достаточной помехозащищённости из-за ухудшения отношения сигнал/шум. В бортовую ЭВМ была загружена новая программа, осуществлявшая кодирование гораздо более защищённым кодом (был применён двойной код Рида — Соломона).

  • при пролёте плоскости колец Сатурна бортовая поворотная платформа с телекамерами была заклинена, вероятно, частицей этих колец. Осторожные попытки поворота её несколько раз в противоположные стороны позволили, в конце концов, разблокировать платформу;
  • падение мощности питающих изотопных элементов потребовало составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого начали время от времени отключать, чтобы предоставить другой части достаточно электроэнергии;
  • незапланированное вначале удаление аппаратов от Земли потребовало многократной модернизации наземного приёмо-передающего комплекса, чтобы принимать слабеющий сигнал.

 

Послание Вояджера

Образец золотой пластинки, прикреплённой к аппаратамК 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.


Золотая пластинка с композициями и звуками ЗемлиЧеловеческая 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.

Позолоченный диск, закреплённый на корпусе «Вояджера»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».

В 2015 году НАСА приняло решение выложить в интернет все звуки с золотой пластинки для зондов «Вояджеров». Ознакомиться с ними может любой желающий на сайте НАСА.

Аппараты покидают Солнечную систему

Иллюстрация выхода космических аппаратов за пределы Солнечной системыПосле встречи с Нептуном траектория «Вояджера-2» отклонилась к югу. Теперь его полёт 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 аппаратов таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы по минимальной программе примерно до 2025 года. Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится всё более тусклым. Тогда направленный радиолуч отклонится от Земли, и приём сигналов аппарата станет невозможным. Это может произойти около 2030 года.

Теперь из научных исследований программы Вояджер на первом месте — изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (англ. termination shock) в декабре 2004 года на расстоянии 94 а. е. от Солнца. Информация, поступающая с «Вояджера-2», привела к новому открытию: хотя аппарат на тот момент ещё не достиг данной границы, но получаемые от него данные показали, что она асимметрична — её южная часть примерно на 10 а. е. ближе к Солнцу, чем северная (вероятное объяснение — влияние межзвёздного магнитного поля). «Вояджер-2» пересёк гелиосферную ударную волну 30 августа 2007 года на расстоянии 84,6 а. е. Ожидается, что аппараты пересекут гелиопаузу примерно через 10 лет после пересечения гелиосферной ударной волны.

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный 20 августа 1977 года, пересёк в августе 2007 года границу Солнечной системы (точнее, гелиосферы). 10 декабря 2007 года NASA сообщило о результатах анализа данных, присланных «Вояджером».

На определённом расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестаёт быть сверхзвуковой. Область (практически поверхность), в которой это происходит, называется границей ударной волны (termination shock или termination shockwave). Это и есть граница, которую пересекли «Вояджеры». Можно считать её границей внутренней гелиосферы. По некоторым определениям, гелиосфера здесь и кончается.


«Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера — не идеальный шар, она сплющена: её южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал ещё одно неожиданное наблюдение: торможение солнечного ветра за счёт противодействия межзвёздного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но всё равно в 10 раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда уходит энергия, неизвестно.

Учёные надеются, что связь с «Вояджерами» удастся поддерживать и после того, как они пересекут гелиопаузу.

Вояджеры в культуре

В честь программы названа земля Вояджера на Плутоне. Межпланетные станции «Вояджер» стали объектами ряда произведений изобразительного искусства

NASA удалось запустить выключенные 37 лет назад двигатели «Вояджер-1»

Вояджер-1 покидает Солнечную системуУченым Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) удалось запустить двигатели запущенной в 1977-м году межпланетной станции «Вояджер-1», находящейся сейчас на расстоянии более 20 млрд км от Земли. Об этом говорится в сообщении на сайте NASA. В последний раз эти двигатели запускались в 1980 году.


«С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет простоя, мы сможем продлить срок службы космического корабля «Вояджер-1» на два-три года», — заявила Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения NASA. Двигатели планируется использовать для корректировки ориентации аппарата, с тем чтобы его антенны были направлены на Землю. Сигнал к космическому аппарату шел 19 часов 35 минут.

Команда на запуск двигателей была дана во вторник, 28 ноября. О ее успешном выполнении ученые узнали на следующий день, когда получили ответ со станции. Для того чтобы выполнить эту процедуру, ученые изучили документацию на программное обеспечение аппарата, которое было написано на устаревшем к этому времени языке программирования.

Источник: allmars.ru

Интерстеллер (Interstellar ) — путешествующий в межзвездном пространстве — так теперь можно называть космический аппарат Вояджер-2 (Voyager 2), стартовавший с Земли 42 года назад. Он покинул не только Солнечную систему, но гелиосферу — эдакий пузырь, образованный разлетающимися в разные стороны частицами солнечного вещества. Пузырь противостоит космическому излучению, сдерживая его потоки. Там где внешний поток частиц встречается с внутренним, проходит граница гелиосферы. Её-то и пересек Вояджер-2, отлетевший от Земли на 18 миллиардов километров — это почти в 120 раз дальше, чем от нас до Солнца.


Факт пересечения границы зафиксировали научные приборы, установленные на борту аппарата. О чем было торжественно объявлено еще в прошлом году на собрании Американского геофизического союза (American Geophysical Union — AGU). Ныне ученые в который раз проанализировали данные, полученные от детекторов магнитных полей, датчиков энергетических частиц, частиц плазмы, и подтвердили: Вояджер-2 действительно покинул наш мир. Произошло это 5 ноября 2018 года, когда, по словам Эда Стоуна (Ed Stone) — научного руководителя миссии, профессора физики из Калифорнийского технологического института (Caltech), плотность частиц гелиосферы резко снизилась, а космическая радиация, наоборот, усилилась.

— Граница между гелиосферой и межзвездным пространством реально существует, — заверил Стоун. — Данные, присланные Вояджером-2, свидетельствуют: аппарат проник в новую — неизведанную пока — область космоса.

Подробные научные отчеты и данные от каждого из пяти приборов, установленных на борту аппарата, опубликованы в журнале Nature Astronomy, на который ссылается NASA, рассказывая об историческом событии.

Что там в межзвездном пространстве? Пока — ничего особенного. За границей гелиосферы тоже имеется плазма, но она холоднее и плотнее «нашей». Космического излучения за границей больше — примерно на 70 процентов. Гелиосфера нас от него весьма эффективно защищает.

СПРАВКА «КОМСОМОЛКИ»

Атака инопланетных хакеров

Вояджер-2 в пути уже 42 год. Запустили его не только в надежде «пощупать» загадочное межзвездное пространство, но и в расчете на встречу с братьями по разуму. Именно им адресована информация, записанная на позолоченных пластинках, имеющихся на борту.

И вот в 2010 году сложилось впечатление, что инопланетяне получили послание, ознакомились с ним и взяли контроль над Вояджером-2. Зонд стал передавать какие-то закодированные сообщения. Специалисты NASA сами сообщили о загадочных неполадках, которые начались 22 апреля.

— Правду никто не скажет, но похоже, будто бы зонд захвачен и перепрограммирован — с таким предположением выступил тогда некто Хартвиг Хаусдорф, которого вполне авторитетная немецкая газета «Бильд» представила «академиком». Не удивительно, что его заявление понравилось мировой прессе и было активно размножено.

Больше месяца предложение «академика» — попробовать расшифровать ту абракадабру, которую слал зонд, и тем самым откликнуться на послание инопланетян — выглядело вполне разумно. Но 24 мая 2010 года NASA сняло подозрение с братьев по разуму, сообщив, что разобралось в причине аномалии и без них. Сбой, якобы, вызвали космические лучи, которые чуть-чуть повредили бортовой компьютер — конкретно одну из ячеек памяти и систему форматирования данных. Они-то, по мнению специалистов, и «шифровали» передаваемую научную информацию.

Компьютер удалось перезагрузить. Поток абракадабры прекратился. Данные стали приходить в нормальном виде.

Однако авторитетное «опровержение» удовлетворило далеко не всех. В первую очередь засомневался тот самый «академик», который оказался уфологом — правда, весьма известным — автором многочисленных книг.

Аномалию не забыли. И спустя почти 10 лет хватает энтузиастов, которые полагают, что в работу зонда все-таки вмешались инопланетные хакеры. А уфологи не исключают, что «Вояджер-2» до сих пор находится под внеземным контролем.

В дальние дали и еще дальше

У Вояджера-2 есть брат-близнец — Вояджер-1, запущенный в том же 1977 году, но на 16 дней позднее и в другую сторону.

Вояджер-1 пересек границу в 2012 году — то есть, на 6 лет раньше брата. Специалисты объясняют большую разницу во времени тем, что гелиосфера имеет свою форму. Более того, может раздуваться и сжиматься в зависимости от активности Солнца.

В любом случае Вояджер-1 — самый удаленный от нас объект, сделанный людьми. До него сейчас примерно 22 миллиарда километров. Свет проходит это расстояние за 19 часов.

Послания внеземным цивилизациям несут на борту оба аппарата. Они одинаковые. Представляет собой медные позолоченные диски. На одном — надписи, рисунки, схемы и формулы, из которых можно понять, что их авторы — существа разумные.

Имеется указание, где нас искать. Чему не все рады.

Другой диск — граммофонная пластинка. На ней записано обращение Джимми Картера — в то время президента США (см. «Разрешите обратиться»), короткие приветствия на 55 языках, включая русский, звуки земной природы, фрагменты музыкальных произведений. Часть пластинки отдана закодированным изображениям.

К пластинке прилагается граммофон с иголкой и инструкцией, понятной братьям по разуму.

Разрабатывая оба аппарата, ученые предполагали, что они проработают примерно 5 лет — сфотографируют за это время Юпитер и Сатурн. Но удалось «зацепить» еще Уран и Нептун. И проследовать дальше в рабочем состоянии.

Вояджеры будут путешествовать вечно. Стало быть, шансы на то, что их когда-нибудь кто-нибудь найдет отнюдь не нулевые.

РАЗРЕШИТЕ ОБРАТИТЬСЯ

Джимми Картер, президент США – инопланетянам:

— Этот аппарат создан в США, в стране с населением 240 миллионов человек, живущих среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество все еще 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 далекого 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.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Не давайте им паспорт: как Apple и Google продают рабов в 21 веке

Рабство и работорговля кажутся сейчас такими же далекими от реальности, как газовые фонари или эпидемии оспы. Но пока одни народы собираются пожизненно просить прощения за колонизаторские времена, другие считают, что до сих пор обладают правами «белого человека». Вот как устроена современная работорговля и какую роль играют в ней мировые IT-гиганты (подробнее)

Источник: www.kp.ru

Граница Солнечной системы

 

Этого знаменательного события в истории изучения космоса ученые всего мира ждали несколько лет. В декабре 2010 года появилась первая информация о достижении аппаратом «Вояджер-1» границ Солнечной системы. Воздействие солнечного ветра в этой зоне равно нулю.

В середине июня 2012 года приборы космического зонда зафиксировали резкое увеличение потока галактических космических лучей и одновременно резкое уменьшение солнечных заряженных частиц. Это означало, что межпланетная станция приблизилась к границе межзвёздного пространства.

«Вояджер-1», по состоянию на 1 сентября 2013 года, находился на удалении около 19 млрд. км от Солнца. Такое расстояние луч света преодолевает за 17 часов и 21 минуту.

История проекта

Проект «Вояджер» возник в конце шестидесятых годов прошлого столетия, когда только начиналось освоение околоземного пространства космическими аппаратами. Первоначально в основную задачу двух зондов «Вояджер» входило только исследование двух планет, Юпитера и Сатурна.

Однако при создании проекта специалисты заложили в космические аппараты такие возможности, которые позволили бы им долететь до самых дальних планет нашего светила. Впрочем, когда «Вояджеры» 40 лет назад отправились в космос, мало кто верил в такой феноменальный успех.

Послание

На борту каждого «Вояджера» ученые установили алюминиевую коробку, поместив в нее позолоченный видеодиск, с общей информацией о нашей цивилизации, и приветствие, обращенное к представителям других цивилизаций.
«Вояджеры» не оборудовались солнечными батареями, поскольку они неэффективны на большом удалении от Солнца. В качестве источника электроэнергии «космических путешественников» используются радиоизотопные термоэлектрические генераторы, работающие на плутонии-238.

Задачи аппаратов

Так как задачи у аппаратов были различны, их запуск с мыса Канаверал был осуществлен в разное время; «Вояджер-1» стартовал — 5 сентября 1977 года, а «Вояджер-2» — 20 августа.

«Вояджер-1», после успешно выполненной миссии по изучению Юпитера и Сатурна, продолжил путь к окраине Солнечной системы. Космический зонд «Вояджер-2», закончив основную программу исследований, был направлен на изучения Нептуна и Урана, которое он успешно завершил в 1989 году.

Технические решения, которые ученые заложили в конструкции «Вояджеров», позволили сохранить работоспособность аппаратов на протяжении почти четырех десятилетий. За время полета аппаратов, инженеры на Земле провели модернизацию системы космической связи, что позволило устойчиво принимать сигналы «Вояджеров», несмотря на их ослабевание по мере удаления аппаратов.

Вояджеры сегодня

На сегодняшний день «Вояджеры», сконструированные в 60-х годах, выглядят анахронизмами. Например, на каждом из «Вояджеров» машинная память составляет всего лишь 68 килобайт, что меньше памяти iPod Nano в 100 000 раз. Однако сведения, которые по-прежнему передают космические зонды, бесценны.

Несмотря на то, что сигнал до Земли от станции идет около 16 часов, такие условия пока позволяют ученым не только получать информацию, но и подавать команды аппарату, при помощи которых происходит корректировка работы научных приборов.

По расчётам специалистов, генераторы на плутонии-238, смогут поддерживать минимальную жизнедеятельность космических аппаратов до 2025-30 годов.

После того, как связь с Землёй прекратится, «Вояджеры» продолжат своё бесконечное путешествие. Примерно через 40 000 лет «Вояджер-1» будет находиться в 1 световом годе от Солнечной системы, а через 285 000 лет аппарат может достичь Сириуса, расположенного в 8,6 световых годах от Земли.

comments powered by HyperComments

Источник: SpaceGid.com

Недавно один из подписчиков прислал мне следующий вопрос:

Здравствуйте. Расскажите пожалуйста какая судьба ждёт космические аппараты Voyager-1 и Voyager-2? К каким звёздам они летят? Перехватит когда-нибудь инопланетная цивилизация?

Космические аппараты Voyager-1 и Voyager-2 были запущены в 1977-м году. Их целью было изучение внешних планет Солнечной системы: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. После успешного выполнения своей миссии «Вояджеры» направились прочь из Солнечной системы. Вопрос о том, что будет с ними в будущем действительно весьма интересен.

Вояджер-1 в представлении художника. Источник: futurism.com

После 2020-го года у обоих аппаратов почти иссякнет плутоний-238 питающий их радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Когда это случится инженеры NASA отключат большинство функций аппаратов и оставшаяся энергия будет использована для сбора и передачи спектроскопии, а также данных о магнитных полях и плазме на пути следования аппаратов.

Вояджер-2 в представлении художника. Источник: physics-astronomy.org

После 2025-го года у «Вояджеров» полностью иссякнут источники энергии, после чего они будут свободно дрейфовать в открытом космосе и какое-либо изменение их курса будет возможно только либо под действием гравитации иных тел, или в результате столкновения с чем либо.

Оба Вояджера направляются к различным звёздным системам. Вояджер-1 через примерно 40 000 лет пройдёт вблизи системы Gliese-445 (на расстоянии 1.6 световых лет от звезды), а Вояджер-2 направляется к Сириусу, с которым он сблизится до расстояния в 4.3 световых года через 300 000 лет.

Voyager-2 приближающийся к Сириусу в представлении художника. Источник: space.com

Скорость обоих космических аппаратов превышает 55 000 км/ч и если аппарат столкнётся со сколько-нибудь крупным объектом это будет означать конец путешествия для него. Однако вероятность столкновения с чем-либо крупнее атома гелия крайне мала, поэтому у обоих «Вояджеров» хорошие шансы долететь до других звёздных систем в целости и сохранности.

При этом можно утверждать с почти 100% уверенностью, что «Вояджеры» не будут захвачены гравитацией другой звезды. Их судьба будет напоминать судьбу межзвёздного астероида Оумуамуа, который в 2017-м году достиг максимального сближения с Солнцем.

Оумуамуа пролетел мимо Солнца со скоростью более 150 000 км/ч и сейчас находится на пути убегания из Солнечной системы.

Будут ли «Вояджеры» перехвачены инопланетной цивилизацией? У нас нет способа это узнать или предсказать. Мы совершенно точно знаем, что «Вояджеры» не покинут нашу галактику. При этом наша Солнечная система движется вокруг центра галактики примерно в 15 раз быстрее «Вояджеров». Это означает, что через несколько сотен миллионов лет пути нашего Солнца и одного или даже обоих «Вояджеров» могут пересечься.

Золотая пластина одного из «Вояджеров» с посланием к иным цивилизациям

Кто знает, может быть к тому времени человечество уже расселится по множеству окрестных звёздных систем и именно люди будут той цивилизацией будущего, которая получит сообщение на золотых пластинах «Вояджеров».

Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

Источник: zen.yandex.ru

Проект «Вояджер»

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

Идея проекта впервые появилась в конце 1960-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 манёвров для облёта всех внешних планет, за исключением Плутона. Поэтому траектория полёта была рассчитана исходя из этой возможности, хотя официально изучение Урана и Нептуна не вошло в программу миссии (для гарантированного достижения этих планет потребовалось бы строительство более дорогих аппаратов с более высокими характеристиками по надёжности).

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.

Научное оснащение аппарата

  • Телевизионные камеры, четкостью 800 строк, используются специальные видиконы с памятью. Считывание одного кадра требует 48 с.
    • широкоугольная (поле около 3°), фокусное расстояние 200 мм;
    • узкоугольная (0,4°), фокусное расстояние 500 мм;
  • Спектрометры:
    • Инфракрасный, диапазон от 4 до 50 мкм;
    • Ультрафиолетовый, диапазон 50—170 нм;
  • Фотополяриметр;
  • Плазменный комплекс:
    • детектор плазмы;
    • детектор заряженных частиц низких энергий;
    • детектор космических лучей;
    • магнитометры высокой и низкой чувствительности;
    • приёмник плазменных волн.

Энергооснащение аппарата

В отличие от космических аппаратов, исследующих внутренние планеты, «Вояджеры» не могли использовать солнечные батареи, так как поток солнечного излучения, по мере удаления аппаратов от Солнца, становится слишком мал — вблизи орбиты Нептуна, примерно, в 900 раз меньше, чем на орбите Земли.

Источником электроэнергии являются три радиоизотопных термоэлектрических генератора (RTGs). Топливом в них служит плутоний-238 (в отличие от плутония-239, используемого в ядерном оружии) и их мощность в момент старта космического аппарата составляла примерно 470 Ватт при 30 вольтах постоянного тока. Период полураспада плутония-238 примерно 87,74 года, и генераторы, использующие Pu-238, теряют 0,78 % своей мощности в год. В 2006 году, через 29 лет после запуска, такие генераторы должны иметь мощность только 373 Ватт, около 79,5 % от исходной. Однако, биметаллическая термопара, которая конвертирует тепло в электричество, также теряет эффективность, и реальная мощность будет еще ниже. На 11 августа 2006 года мощность генераторов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» снизилась до 290 Ватт и 291 Ватта соответственно, то есть составила около 60 % от мощности на момент запуска. Эти показатели лучше, чем предполётные предсказания, основанные на консервативной теоретической модели деградации термопары. С падением мощности приходится сокращать энергопотребление космического аппарата, что ограничивает его функциональность.

Технические проблемы «Вояджера-2» и их решение

Полёт «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было запланировано. В связи с этим после пролёта Юпитера ученым, сопровождавшим миссию, пришлось решить огромное количество технических проблем. Однако заложенные изначально правильные подходы к конструированию аппаратов позволили это сделать. К наиболее значимым и успешно решенным проблемам можно отнести:

  • выход из строя компенсатора частоты сигнала радиопередатчика. Это устройство должно было подстраивать частоту несущей радиопередатчика в связи с тем, что она, у двигающегося со скоростью порядка 11,5 км/с аппарата, испытывает значительное смещение Допплера. Проблема была решена созданием в максимально сжатые сроки земного аналога этого устройства, но уже для наземного приёмного комплекса, работающего до сих пор, без которого связь с аппаратом была бы невозможна;
  • выход из строя одной из ячеек оперативной памяти бортовой ЭВМ — программу удалось переписать и загрузить так, что этот бит перестал влиять на программу;
  • на определенном участке полёта применявшаяся система кодирования управляющего сигнала уже переставала отвечать требованиям достаточной помехозащищённости из-за ухудшения соотношения сигнал/шум. В бортовую ЭВМ была загружена новая программа, осуществлявшая кодирование гораздо более защищенным кодом (был применён двойной код Рида-Соломона).
  • при пролёте плоскости колец Сатурна бортовая поворотная платформа с телекамерами была заклинена, вероятно, частицей этих колец. Осторожные попытки поворота её несколько раз в противоположные стороны позволили, в конце концов, разблокировать платформу;
  • падение мощности питающих изотопных элементов потребовало составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого начали время от времени отключать, чтобы предоставить другой части достаточно электроэнергии;
  • незапланированное вначале удаление аппаратов от Земли потребовало многократной модернизации наземного приёмо-передающего комплекса, чтобы принимать слабеющий сигнал.

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 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 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 полёт проходит под углом 48° к эклиптике, в южной полусфере. «Вояджер-1», запущенный 5 сентября 1977 года, поднимается над эклиптикой (начальный угол 38°). Аппараты навсегда покидают пределы Солнечной системы.

Технические возможности аппаратов таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы по минимальной программе примерно до 2025 года.[1] Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится всё более тусклым. Тогда направленный радиолуч отклонится от Земли, и приём сигналов аппарата станет невозможным. Это может произойти около 2030 года.

Теперь из научных исследований «Вояджеров» на первом месте — изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (англ. termination shock) в декабре 2004 года на расстоянии 94 а. е. от Солнца.[2] Информация, поступающая с «Вояджера-2», привела к новому открытию: хотя аппарат ещё не достиг данной границы, но получаемые от него данные свидетельствуют, что она асимметрична — её южная часть примерно на 10 а. е. ближе к Солнцу, чем северная (вероятное объяснение — влияние межзвёздного магнитного поля).[3] «Вояджер-2» пересёк гелиосферную ударную волну 30 августа 2007 года на расстоянии 84,7 а.е.[1], [2] Ожидается, что аппараты пересекут гелиопаузу примерно через 10 лет после пересечения гелиосферной ударной волны.[2]

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный 20 августа 1977 года, пересёк в августе 2007 года границу Солнечной системы (точнее, гелиосферы). 10 декабря 2007 года NASA сообщило о результатах анализа данных, присланных «Вояджером».

На определённом расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестаёт быть сверхзвуковой. Область (практически поверхность), в которой это происходит, называется границей ударной волны (termination shock или termination shockwave). Это и есть граница, которую пересекли «Вояджеры». Можно считать её границей внутренней гелиосферы. По некоторым определениям, гелиосфера здесь и кончается.

«Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера — не идеальный шар, она сплющена: её южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал ещё одно неожиданное наблюдение.

Торможение солнечного ветра за счёт противодействия межзвёздного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но всё равно в 10 раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда уходит энергия, неизвестно.

Учёные надеются, что связь с «Вояджерами» удастся поддерживать и после того, как они пересекут гелиопаузу.

Источник: biograf.academic.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.