«Вояджеры» 46 лет спустя

«Вояджер» (NASA)
«Вояджер» (NASA)

В конце августа и начале сентября 1977 года в невероятно далекий путь отправились два земных аппарата — «Вояджер-1» и «Вояджер-2»1 (Voyager 1 и Voyager 2). Сама идея таких полетов родилась в середине 1960-х, когда были проделаны первые расчеты, показавшие возможность достижения внешних планет с использованием гравитационного маневра возле Юпитера. «Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года на ракете-носителе Titan IIIE, а подобный ему «Вояджер-1» был запущен NASA несколькими днями позже, 5 сентября. В списке величайших достижений человечества оба этих аппарата, несомненно, займут самое почетное место. Нужно отметить, что «Вояджер-2» — это единственный космический корабль, посетивший окрестности всех четырех планет-гигантов Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, — причем у двух последних кроме него пока не побывал еще никто (такие экспедиции всё еще планируются). «Вояджер-1» в свою очередь стал самым удаленным от Земли объектом, изготовленным человеческими руками, — он первым преодолел гелиосферную ударную волну (на расстоянии 94 астрономических единиц от Солнца) и в августе 2012 года достиг границ гелиосферы. Расстояние до него сейчас оценивается в более чем 160 а. е.2, причем время путешествия сигнала туда и обратно составляет порядка 40 часов. Удивительно, что оба аппарата до сих пор в строю.

Месяц назад «Вояджер-2» заставил поволноваться всех энтузиастов космонавтики — у него возникли проблемы со связью. После серии некорректных команд с Земли антенна с высоким коэффициентом усиления изменила положение, потеряв свою ориентацию на Землю. Однако радиомолчание «Вояджера-2»1 длилось лишь немногим более недели, после чего удалось восстановить нормальную связь. Как и ожидали американские специалисты, зонд смог самостоятельно выполнить автоматический сброс положения антенны — 1 августа был зафиксирован несущий сигнал от аппарата, что подтверждало его работоспособность, после чего Комплекс дальней космической связи (CDSCC) в Канберре (Австралия) отправил мощный сигнал, в котором космическому аппарату предписывалось переориентироваться, эта команда благополучно достигла 2 «Вояджера», в итоге 4 августа он вышел на связь и продолжил передачу научных и телеметрических данных 3.

Радиопередатчики «Вояджеров»

Если раньше самым поразительным в миссии «Вояджеров» казались снимки систем планет-гигантов, то в настоящий момент больше всего удивляет их живучесть и продолжающийся радиоконтакт. Источник энергии станций — радиоизотопные термоэлектрические генераторы с периодом полураспада 88 лет (плутоний-238). Кроме того, постепенно деградируют термоэлектрические преобразователи, так что от полезной мощности 450 ватт при запуске осталось меньше половины. Но они всё еще работают, хотя вряд ли продержатся больше нескольких лет. Будем надеяться, что преодолеют полувековой юбилей.

Но там, где 50 лет, там можно добиться и 500, а это уже вполне реальный срок, чтобы достичь ближайших звезд при разгоне с использованием ядерной энергии.

Радиопередатчики «Вояджеров» (23 ватта) всего в несколько раз мощнее наших сотовых телефонов, но передают сотни бит в секунду с расстояния в одну тысячную дистанции до ближайших звезд. Но это значит, что взяв антенну в десять раз больше и передатчик в 230 киловатт, можно прекрасно передавать сигнал от Альфы Центавра.

Таким образом, «Вояджеры» — не только пример мощи нашей цивилизации полувековой давности, но и намек на куда более яркие будущие возможности!

Борис Штерн

«Вояджер-1» до сих пор считается самым быстрым аппаратом, ведь более современные «Новые горизонты», запущенные с Земли с изначально более высокой скоростью, обошлись без тех гравитационных маневров, что позволили «Вояджеру-1» достичь максимальной скорости 17 км/с. Между тем структура гелиосферы оказалась гораздо сложнее, чем это считалось ранее, сроки ее пересечения неоднократно переносились, да и говорить однозначно о том, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему одновременно с выходом из гелиосферы (где преобладание солнечного ветра сменяется преобладанием галактических космических лучей), строго говоря, не совсем корректно. Собственно, он не достиг даже орбиты транснептунового объекта Седны, где влияние гравитации Солнца заведомо превосходит влияние окружающих звезд. «Вояджерам» потребуются тысячи лет только на преодоление облака Оорта.

Нужно отметить, что «Вояджеры» побывали у Юпитера и Сатурна уже после «Пионеров», но их открытия включали в себя и первые активные вулканы за пределами Земли (на спутнике Юпитера Ио), и первые свидетельства существования подледного океана на Европе, и изучение плотной атмосферы у Титана, и фотографии спутника Урана Миранды и ледяных гейзеров на крупнейшем спутнике Нептуна Тритоне. И фото были потрясающими! 4

А самое удивительное состоит в том, что оба «Вояджера» всё еще работоспособны (правда, совсем на пределе своих возможностей) и передают на Землю ценнейшую научную информацию. При этом связь с двумя их предшественниками — «Пионерами», запущенными в 1972–1973 годах и удалившимися на соизмеримые расстояния, — прекратилась еще на гране веков. 17 февраля 1998 года «Вояджер-1» «обогнал» «Пионер-10» (Pioneer 10), бывший до того самым удаленным земным аппаратом. Это случилось на расстоянии 69 а.е. (10,4 млрд км) от Земли, а «Пионер-10» тогда еще продолжал выходить на связь.

Разумеется, обгоняли они друг друга не буквально, все четыре аппарата летят по своим траекториям и «протыкают» гелиосферный пузырь в самых разных местах.

Выход космических аппаратов за пределы Солнечной системы (инфографика NASA)
Выход космических аппаратов за пределы Солнечной системы (инфографика NASA)

Тот факт, что эти зонды всё еще активны на протяжении стольких лет и на таком удалении от Солнца, иначе как чудом не назовешь. Именно так выразился Эдвард Стоун, профессор физики Калифорнийского технологического института, бывший вице-президент и директор Лаборатории реактивного движения NASA, ведущий ученый проекта «Вояджер»: «Никто из нас, запустивших когда-то эти аппараты, не мог предположить, что все эти годы они будут продолжать работать. А самое интересное, что в ближайшие пять лет они, скорее всего, изучат то, о чем мы даже не можем догадываться».

Сохранение работоспособности зондов оказалось непростой задачей, поскольку количество энергии, которую вырабатывают их радиоизотопные источники на плутонии-238, всё время уменьшается — это происходит со скоростью примерно 4 ватта в год (первоначально суммарная электрическая мощность тройки генераторов составляла 450 ватт). Чтобы управлять космическим аппаратом, постоянно теряющим свою мощность, специалистам пришлось обратиться к старой документации, описывающей программные и командные функции зондов.

К счастью, оказались живы и те бывшие инженеры NASA, кто участвовал когда-то в этом проекте, они с готовностью предоставили свои знания и опыт. Согласно оценкам группы, которая в настоящее время управляет «Вояджерами», энергии должно хватить на 2020-е годы. После ее исчерпания мертвые аппараты продолжат дрейфовать в межзвездном пространстве, удаляясь от Солнца по гиперболической траектории со скоростью 13,5 км/с и преодолевая 1 а. е. за каждые 126 дней.

При таком раскладе через 40 тыс. лет «Вояджер-1» пролетит в 1,6 светового года (15 трлн км) от звезды AC+79 3888 из созвездия Жирафа, а «Вояджер-2» тогда же пройдет в 1,7 светового года от звезды Росс 248. Примерно через 296 тыс. лет «Вояджер-2» приблизится на 4,3 светового года к ярчайшей звезде нашего земного неба — Сириусу.

Это расстояние, впрочем, слегка превышает дистанцию, разделяющую Солнце и ближайшую к нам звезду — Проксиму Центавра, — так что говорить о «сближении» можно лишь весьма условно. Скорее всего, в дальнейшем «Вояджеры» будут просто вечно скитаться по Галактике, обращаясь вокруг ее центра за 225 млн лет, оставаясь при этом своеобразным памятником земной инженерной мысли, — ведь расстояния между звездами очень велики, и вероятность того, что они с чем-нибудь столкнутся, чрезвычайно мала.

Вряд ли аппараты когда-либо попадут в щупальца инопланетян, однако энтузиасты контактов с внеземным разумом не смогли, разумеется, пройти мимо такой перспективы. Поэтому каждый из «Вояджеров» несет в себе еще и особый груз — 30-сантиметровые позолоченные пластинки, содержащие коллекции звуков, изображений и сообщений, рассказывающих о Земле, об истории человечества и о нашей культуре.

«Вояджеры» 46 лет спустя

Эти записи должны послужить своего рода капсулой времени и посланием для любых цивилизаций, которые их извлекут и расшифруют. Указаны там и координаты Земли (в качестве ориентира выступают окрестные пульсары), что, конечно, изрядно беспокоит параноиков.

Этой стороной проекта занимался известный астроном и популяризатор науки Карл Саган. С его подачи была проведена также еще одна эмоциональная акция во время полета — в 1990 году «Вояджер-1» повернул на время свои окуляры назад и с расстояния 40 а. е. (6 млрд км) сфотографировал Землю, которая предстала лишь крошечной точкой, Pale Blue Dot («голубым пятнышком») размером меньше пикселя. Позднее этому снимку Саган посвятил свою одноименную книгу и специальную речь, которая заканчивается так: «Говорят, астрономия прививает скромность и укрепляет характер. Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстраненная картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчеркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку — наш единственный дом».

В научно-популярном сериале «Жизнь после людей» зонд «Вояджер-2» показан через миллион лет после исчезновения человечества. Он в полуразрушенном состоянии находится на расстоянии 0,5 светового года от Солнечной системы. А вот в полнометражном фильме «Star Trek: The Motion Picture» (1979), события которого разворачиваются в конце XXIII века, фигурирует уже некий «Вояджер-6», обнаруженный звездолетом USS Enterprise. Выясняется, что на этот «Вояджер» когда-то наткнулась инопланетная цивилизация роботов, которая модернизировала потерянный земной аппарат в сверхразумный и зловещий V’Ger и зачем-то отправила его назад создателям… 5

Максим Борисов


1 voyager.jpl.nasa.gov

2 1 а. е. соответствует расстоянию от Земли до Солнца, т. е. 150 млн км.

3 trv-science.ru/2023/08/astronovosti-8-aug

4 trv-science.ru/2017/08/velichajshij-voyage

5 gazeta.ru/science/2017/08/20_a_10838858.shtml

Подписаться
Уведомление о
guest

1 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
7 месяцев(-а) назад

Заметка понравилась, – очень познавательная.
Однако удивляет уверенность авторов в том, что через тысячи лет бездействующим Вояджерам удастся проникнуть за пределы облака Оорта и выйти в межзвездное пространство, – ведь тогда придется признать любой объект, прибывающий к нам из межзвездного пространства, посланником неких разумных сил.  
И ещё, – пластинки с координатами Земли на Вояджерах – это, похоже, свидетельство легкомысленности авторов идеи позолоченного послания чужим и, заодно, руководителей миссии.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...