“Вояджеры” покидают Солнечную систему

Космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» с честью выполнили свою миссию в Солнечной системе и теперь летят к другим мирам, с каждым днем удаляясь от Земли на все более огромное расстояние. На их борту находятся послания братьям по разуму в виде позолоченных медных дисков. Может, когда-нибудь через десятки, сотни или тысячи лет корабль внеземной цивилизации встретит в космосе одного из посланцев Земли, и тогда иные разумные существа узнают о нашей планете и о нас с вами.

В царствах планет-гигантов

Космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» вполне можно назвать близнецами, ведь они полностью идентичны по конструкции, и даже вес каждого из них составляет примерно 680 килограммов. 5 сентября 1977 года «Вояджер-1» покинул Землю и отправился в свое длительное космическое путешествие. Первоначально длительность миссии планировалась в 5 лет, однако прошли десятилетия, а зонд продолжает функционировать и поддерживать связь с Землей.

Любопытно, что зонд «Вояджер-2» был запущен на 16 дней раньше своего собрата, но ему не суждено когда-нибудь догнать «Вояджер-1». Дело в том, что с самого начала для «единички» был выбран более короткий путь, чем для «двоечки»: она должна была навестить только Юпитери Сатурн. Уже 19 декабря 1977 года «Вояджер-1» обогнал «Вояджер-2» в районе пояса астероидов. В начале марта 1979 года «Вояджер-1» сблизился с Юпитером, а 12 октября 1980 года — с Сатурном. Его «собрат» сначала также сблизился с Юпитером (09.07.1979), потом с Сатурном (26.08.1981), далее он оказался в царстве Урана (04.11.1985), а потом посетил окрестности Нептуна (05.06.1989).

Если, как мы видим, «Вояджер-2» после посещения Юпитера и Сатурна направился к Нептуну и Урану, то «Вояджер-1», совершив гравитационный маневр около Сатурна, устремилея к границам Солнечной системы. Побывавшие у Юпитера и Сатурна, оба аппарата передали команде миссии первые качественные снимки газовых гигантов и их спутников. Оказавшись в царстве Юпитера, «Вояджер-2» сблизился с галилеевыми спутниками Европой и Ганимедом( ранее не обследованными «Вояджером-1».

Снимки, полученные от аппарата, позволили предположить наличие жидкого океана под ледяной поверхностью Европы. А вот исследование Ганимеда, самого крупного спутника в Солнечной системе, позволило установить, что его поверхность, покрытая корой «грязного» льда, старше поверхности Европы. 25 августа 1981 года «Вояджер-2» сблизился с Сатурном на 101 тысячу км, его траектория прошла рядом со спутниками Сатурна Тефией и Энцеладом, аппарат передал качественные фотоснимки поверхности спутников.

24 января 1986 года произошло максимальное сближение зонда с Ураном (до 81,5 тысячи км). «Вояджер-2» передал на Землю множество снимков Урана, его спутников и колец. Исследуя снимки, ученые нашли два новых кольца и изучили девять ранее известных.

Удалось также обнаружить 11 новых спутников Урана! Особенно поразили ученых снимки спутника Миранда. Бытовало мнение» что небольшие спутники при образовании быстро охлаждаются и в результате их поверхность выглядит однообразной пустыней, «украшенной» одними кратерами. Однако на Миранде ученые увидели горные хребты и долины и даже скалистые утёсы. Это говорило о возможности проявления на ней тектонических и термальных явлений.

«Вояджер-2» установил любопытный факт: оказалось, что на обоих полюсах Урана одинаковая температура, хотя только один из них освещается Солнцем. Объяснить такое сложно, исследователи смогли лишь предположить наличие некоего механизма передачи тепла из одной части Урана к другой. А так, на Уране оказалось холодновато, средняя температура на поверхности составила -214 °С.

Летом 1989 года «Вояджер-2» пролетел в 48 тысячах км от поверхности Нептуна. В результате ученые стали обладателями уникальных снимков Нептуна и его крупного спутника Тритона. К удивлению исследователей, на Тритоне оказались действующие гейзеры, что для холодного спутника, да еще столь удаленного от Солнца, было просто невероятным. Кроме гейзеров на Тритоне, удалось открыть еще 4 новых спутника. Кстати, за счет гравитационного маневра у Юпитера, Сатурна и Урана «Вояджер-2» на 20 лет (!) сократил длительность полета к Нептуну по сравнению с прямым путем от Земли.

Секреты космических долгожителей

Как объяснить живучесть «Вояджеров», которые во много раз превысили свой ресурс, ведь они были рассчитаны всего на 5 лет? Многие детали и системы этих аппаратов сейчас можно назвать примитивными и устаревшими, однако они сделаны надежно и в ряде случаев продублированы. Например, оба аппарата имеют на борту три типа компьютеров (для управления приборами, полетный и командный), причем каждый из этих компьютеров продублирован.

Руководитель миссии «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА Сюзанн Додд рассказывает: «Компьютерные системы разработаны в 1974—1975 годах, когда космический аппарат только строился. В вашем iPhone в 100000 раз больше памяти, чем в космическим корабле “Вояджер”. Стоит вспомнить и о том, что бортовая телеметрия и другая информация была записана на бортовые 8-дорожечные магнитофоны. А вот инопланетянам, чтобы считать информацию с золотого диска, потребуется еще более архаичное приспособление наподобие граммофона, оно также летит на борту каждого из зондов. Кстати, информацию для дисков подготовил астроном Карл Саган. На диске есть изображения, приветствия на 55 языках, звуки природы и музыкальные композиции.

Энергией каждый из «Вояджеров» обеспечивают по три радиоизотопных термоэлектрических генератора, работающих на плутонии-238. Их мощность на момент запуска составляла 470 ватт, текущая мощность — около 315 ватт. Недостающую энергию компенсируют отключением ряда второстепенных систем. Считают, что энергии генераторов хватит как минимум до 2020 года.

Это трудно себе представить, но радиосигналы «Вояджера-1» идут до Земли более 17 часов. Аппарат использует довольно маломощный 23-ваттный радиопередатчик. Уловить сигнал из дальнего космоса помогают направленные друг на друга земная и «вояджеровская» антенны. Используются также радиочастоты с малым количеством помех. Антенны, находящиеся на «Вояджере», достаточно велики. Диаметр передающей антенны составляет 3,7 метра, на Земле радиосигнал принимает 34-метровая антенна. За годы миссии не раз проходила существенная модернизация принимающего сигнал комплекса.

«Вояджеры» оказались настолько живучи не только из-за того, что были спроектированы с избыточным запасом прочности, команда миссии относилась к своим детищам буквально с любовью и отеческой заботой. Например, когда в 1973 году «Пионер-10» обнаружил значительное превышение радиации вокруг Урана и Нептуна по сравнению с ожидаемой, руководитель программы «Вояджер» Эдвард Стоун и его команда потратили 9 месяцев на реконструкцию или замену тех систем зонда, которые могли от этого пострадать. И «Вояджеры» не подвели своих создателей, став по-настоящему космическими долгожителями.

Их ждет судьба вечных галактических скитальцев

«Вы знаете, — говорит Сюзанн Додд, – что это неизбежно, но все-таки грустно признать, что “Вояджер” когда-нибудь затихнет навсегда, и вы больше не сможете с ним связаться». Да, такой момент обязательно когда-нибудь настанет, некоторые сотрудники миссии признаются, что потеря «Вояджеров» для них станет вполне сравнимой со смертью престарелого члена семьи. Возможно, многие не поймут этих людей, и в этом нет ничего странного, ведь они не создавали эти зонды, десятилетиями не следили за ними, не радовались их успехам, не тревожились за их состояние. При такой длительной связи нередко возникает эффект очеловечивания машины.

Впрочем, хватит о грустном, пока «Вояджеры» живы и несутся к чужим звездам, все дальше удаляясь от нашей планеты. На 5 января 2016 года «Вояджер-1» удалился от Солнца на расстояние 20 млрд км (133,7 а. е.). Он стал первым зондом, передавшим на Землю информацию о межзвездной среде. Еще с июня 2010 года влияние солнечного ветра в текущей точке нахождения зонда последовательно приближалось к нулю. 13 декабря 2010 года настал момент, когда «Вояджер-1» оказался в зоне с нулевым воздействием солнечного ветра, это произошло на расстоянии в 17,41 млрд км от Солнца.

В декабре 2011 года «Вояджер-1», оказавшись на расстоянии 17,8 млрд км от Солнца, вошел в так называемый регион стагнации. Эта область характеризуется довольно сильным магнитным полем (по сравнению с предыдущими значениями индукция резко возросла почти в два раза), дело в том, что здесь поле, создаваемое Солнцем, уплотняется из-за давления заряженных частиц со стороны межзвёздного пространства. Аппарату также удалось зафиксировать рост примерно в 100 раз количества высокоэнергетических электронов, проникающих из межзвёздного пространства в Солнечную систему.

С января по начало июня 2012 года датчики «Вояджера-1» зафиксировали 25%-й рост уровня галактических космических лучей (высокоэнергетических заряженных частиц межзвёздного происхождения). Это свидетельствовало о приближении зонда к границе гелиосферы и его скором выходе в межзвёздное пространство. А в конце августа 2012 года произошло резкое снижение регистрируемых частиц солнечного ветра, причем на этот раз тенденция к снижению была стабильной. 12 сентября 2013 года НАСА официально заявило, что «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство и оказался за пределами гелиосферы Солнечной системы.

На 3 июня 2016 года его собрат «Вояджер-2» находился на расстоянии в 16,6 млрд км от Солнца. Когда-нибудь «Вояджеры» долетят до других звезд. Через 40000 лет «Вояджер-1» пройдет на расстоянии в 1,6 светового года от звезды АС+79 3888 созвездия Жирафа, а «Вояджер-2» минует звезду Росс 248 на расстоянии 1,7 светового года. Никто не знает, как сложится судьба аппаратов, может, они будут бесконечно скитаться по галактике или попадут в руки инопланетян, или сгорят захваченные притяжением иных звезд. Не исключено, что «Вояджеры» переживут человечество и станут ему своеобразными памятниками.