Voyager

"Voyager" ( angl.  Voyager , doslova - "Traveler") - název dvou amerických vesmírných sond vypuštěných v roce 1977 a také projektu průzkumu vzdálených planet sluneční soustavy za účasti vozidel této série.

Celkem byla vytvořena a do vesmíru vyslána dvě vozidla řady Voyager: Voyager 1 a Voyager 2 . Zařízení byla vytvořena v Jet Propulsion Laboratory ( angl.  Jet Propulsion Laboratory  - JPL) NASA . Projekt je považován za jeden z nejúspěšnějších a nejproduktivnějších v historii meziplanetárního výzkumu – oba Voyagery poprvé přenesly vysoce kvalitní snímky Jupiteru a Saturnu a Voyager 2 poprvé dosáhl Uranu a Neptunu . Voyagery se staly třetí a čtvrtou kosmickou lodí, jejíž letový plán počítal s letem mimo sluneční soustavu (první dvě byly Pioneer 10 a Pioneer 11 ). Voyager 1 se stal první kosmickou lodí v historii, která dosáhla hranic heliosféry a překročila ji [ 1] [2] .

Vozidla řady Voyager jsou vysoce autonomní roboty vybavené vědeckými přístroji pro průzkum vnějších planet , stejně jako vlastními elektrárnami, raketovými motory, počítači , radiokomunikačními a řídicími systémy. Celková hmotnost každého zařízení je cca 721  kg .

The Voyager Project

Projekt Voyager je jedním z nejvýraznějších experimentů provedených ve vesmíru v poslední čtvrtině 20. století. Vzdálenosti k obřím planetám jsou příliš velké pro pozemské pozorovací nástroje, takže fotografie a data měření zasílaná na Zemi Voyagery mají stále velkou vědeckou hodnotu.

Myšlenka projektu se poprvé objevila v polovině 60. let, kdy student stážista Gary Flandro vypočítal možnost dosáhnout vnějších planet pomocí gravitační asistence poblíž Jupiteru. V roce 1966 publikoval článek, ve kterém poznamenal, že koncem 70. let se naskytla dobrá příležitost obletět čtyři vnější planety sluneční soustavy (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) najednou s jednou kosmickou lodí, kvůli jejich vzácná konvergence na oběžné dráze.

V roce 1969 NASA zahájila ambiciózní projekt nazvaný „ Grand Tour “, který zahrnoval vyslání dvou kosmických lodí na trajektorii Jupiter-Saturn- Pluto a dvou dalších na trajektorii Jupiter-Uran-Neptun. Na jeho přípravu však agentura nezískala dostatečné finanční prostředky. V důsledku toho byl projekt revidován: Uran, Neptun a Pluto z něj byly oficiálně vyloučeny a počet startů byl snížen na dvě kosmické lodě dobře vyvinuté třídy Mariner . Pracovní název programu „Mariner Jupiter-Saturn“ byl krátce před startem změněn na „Voyager“ [3] .

Vzhledem k tomu, že všechny obří planety byly dobře umístěny v relativně úzkém sektoru sluneční soustavy („ přehlídka planet “), bylo možné pomocí gravitačních manévrů obletět všechny vnější planety s výjimkou Pluta. Trajektorie letu byla proto vypočítána na základě této možnosti, ačkoliv studie Uranu a Neptunu nebyla oficiálně zařazena do programu mise (pro zaručení dosažení těchto planet by byla nutná konstrukce dražších vozidel s vyšší spolehlivostí).

Poté , co Voyager 1 úspěšně dokončil průzkumný program pro Saturn a jeho měsíc Titan , bylo učiněno konečné rozhodnutí poslat Voyager 2 k Uranu a Neptunu. Abychom to udělali, museli jsme mírně změnit jeho trajektorii a opustit blízký průlet poblíž Titanu.

Vědecké vybavení zařízení

• televizní kamery s rozlišením 800 řádků ; používají se speciální vidikony s pamětí. Čtení jednoho snímku vyžaduje 48 s .
  • širokoúhlý (pole asi 3°), ohnisková vzdálenost 200 mm ;
  • úzký úhel (0,4°), ohnisková vzdálenost 500 mm ;
• Spektrometry :
  • Infračervené, rozsah od 4 do 50 mikronů ;
  • ultrafialové, rozsah 50-170 nm;
• fotopolarimetr ;
• Plazmatický komplex:
  • detektor plazmy ;
  • nízkoenergetický detektor nabitých částic;
  • detektor kosmického záření ;
  • magnetometry s vysokou a nízkou citlivostí ;
  • přijímač plazmových vln .

Výkonové vybavení zařízení

Na rozdíl od kosmických lodí zkoumajících vnitřní planety Voyagery nemohly používat solární panely , protože jak se vozidla vzdalují od Slunce, tok slunečního záření je příliš malý - například v blízkosti oběžné dráhy Neptunu je asi 900krát menší než na oběžné dráze. Země.

Zdrojem elektřiny jsou tři radioizotopové termoelektrické generátory (RTG). Jsou poháněny plutoniem-238 (na rozdíl od plutonia-239 používaného v jaderných zbraních); jejich výkon v době startu kosmické lodi byl přibližně 470  wattů při napětí 30  voltů stejnosměrného proudu . Poločas rozpadu plutonia-238 je přibližně 87,74 let a generátory, které jej používají, ztratí 0,78 % své energie za rok. V roce 2006, 29 let po startu, by takové generátory měly mít výkon pouze 373 W , tedy asi 79,5 % původního. Navíc bimetalový termočlánek , který přeměňuje teplo na elektřinu, také ztrácí účinnost a skutečný výkon bude ještě nižší. 11. srpna 2006 se výkon generátorů Voyager 1 a Voyager 2 snížil na 290 a 291 W , tedy asi 60 % výkonu v době startu. Tyto výkony jsou lepší než předletové předpovědi založené na konzervativním teoretickém modelu degradace termočlánků. S poklesem výkonu je nutné snížit spotřebu energie kosmické lodi, což omezuje její funkčnost.

Technické problémy a řešení Voyager 2

Let Voyageru 2 trval mnohem déle, než bylo plánováno. V tomto ohledu museli vědci, kteří misi doprovázeli, po průletu Jupiteru řešit obrovské množství technických problémů. Zpočátku správné přístupy ke konstrukci zařízení to umožnily. Mezi nejvýznamnější a úspěšně vyřešené problémy patří:

• porucha automatického ladění frekvence lokálního oscilátoru . Bez automatického ladění může přijímač přijímat signály pouze v rámci své vlastní šířky pásma, která je menší než 1/1000 jeho normální hodnoty. Dokonce i Dopplerovy posuny od denní rotace Země ji převyšují 30krát . Existovalo jediné východisko – pokaždé vypočítat novou hodnotu vysílaného kmitočtu a upravit pozemní vysílač tak, aby po všech posunech signál právě spadl do šířky pásma přijímače. To bylo provedeno - počítač je nyní zařazen do obvodu vysílače [4] .
• porucha jedné z buněk RAM palubního počítače - program byl přepsán a načten tak, že jej tento bit přestal ovlivňovat;
• v určité části letu použitý systém kódování řídicích signálů již nevyhovoval požadavkům na dostatečnou odolnost proti šumu z důvodu zhoršení odstupu signálu od šumu . Do palubního počítače byl nahrán nový program, který byl kódován mnohem bezpečnějším kódem (byl použit dvojitý Reed-Solomonův kód ).
• během letu roviny prstenců Saturnu došlo k zaseknutí palubní točny s televizními kamerami, pravděpodobně částicí těchto prstenců. Opatrné pokusy otočit jej několikrát v opačných směrech umožnily nakonec odemknout plošinu;
• pokles výkonu napájecích izotopových prvků si vyžádal sestavení složitých cyklogramů provozu palubního zařízení, z nichž některé se začaly čas od času vypínat, aby byla druhá část zásobována dostatkem elektřiny;
• původně neplánované odstranění vozidel ze Země si vyžádalo mnohonásobnou modernizaci pozemního transceiveru, aby mohl přijímat signál slábnutí [5] .

Vzkaz mimozemským civilizacím

Na boku každého Voyageru byla připevněna kulatá hliníková krabice s pozlaceným videodiskem uvnitř. Na disku je 115 diapozitivů, které obsahují nejdůležitější vědecká data, typy Země , její kontinenty , různé krajiny, výjevy ze života zvířat a lidí , jejich anatomickou stavbu a biochemickou stavbu včetně molekuly DNA .

Potřebná objasnění jsou provedena v binárním kódu a je indikována poloha sluneční soustavy ve vztahu ke čtrnácti silným pulsarům . Hyperjemná struktura molekuly vodíku ( 1420 MHz ) je označena jako "měřicí pravítko" .

Kromě obrázků jsou na disku zaznamenány i zvuky: šepot matky a křik dítěte, hlasy ptáků a zvířat, zvuk větru a deště, hukot sopek a zemětřesení , šumění písku a oceánský příboj .

Lidská řeč je na disku zastoupena krátkými pozdravy v 55 jazycích národů světa. V ruštině se říká: "Ahoj, zdravím tě!". Zvláštní kapitolou poselství jsou výdobytky světové hudební kultury. Disk obsahuje díla Bacha , Mozarta , Beethovena , jazzové skladby Louise Armstronga , Chucka Berryho , lidovou hudbu z mnoha zemí.

Disk také obsahuje adresu Cartera , který byl prezidentem Spojených států v roce 1977 . Volný překlad výzvy zní takto:

Toto zařízení bylo vytvořeno v USA, zemi s 240 miliony obyvatel ze čtyř miliard lidí na Zemi. Lidstvo je stále rozděleno na samostatné národy a státy, ale země rychle směřují k jediné pozemské civilizaci.

Posíláme tuto zprávu do vesmíru. Pravděpodobně přežije miliardu let naší budoucnosti, kdy se naše civilizace změní a zcela změní tvář Země... Pokud nějaká civilizace zachytí Voyager a dokáže pochopit význam tohoto disku, zde je naše zpráva:

Je to dar z malého vzdáleného světa: naše zvuky, naše věda, naše obrazy, naše hudba, naše myšlenky a pocity. Snažíme se přežít v naší době, abychom mohli žít v té vaší. Doufáme, že přijde den, kdy problémy, kterým dnes čelíme, budou vyřešeny a my se připojíme ke galaktické civilizaci. Tyto záznamy představují naše naděje, naše odhodlání a naši dobrou vůli v tomto obrovském vesmíru vzbuzujícím úctu.

V roce 2015 se NASA rozhodla umístit všechny zvuky ze zlaté desky pro sondy Voyager online. Kdokoli se s nimi může seznámit na webu NASA [6] [7] .

Vozidla opouštějí sluneční soustavu

Po setkání s Neptunem se trajektorie Voyageru 2 odchýlila na jih. Nyní jeho let prochází pod úhlem 48° k ekliptice na jižní polokouli . Voyager 1 stoupá nad ekliptiku (počáteční úhel 38°). Přístroj navždy opustí sluneční soustavu .

Technické možnosti zařízení jsou následující: energie v radioizotopových termoelektrických bateriích vystačí na provoz podle minimálního programu zhruba do roku 2025 [8] . Problémem může být možná ztráta Slunce slunečním senzorem, protože Slunce z dálky stmívá. Pak se směrovaný radiový paprsek odchýlí od Země a příjem signálů přístroje bude nemožný. To by se mohlo stát kolem roku 2030.

Nyní, z vědeckého výzkumu Voyagerů, je na prvním místě studium přechodných oblastí mezi slunečním a mezihvězdným plazmatem . Voyager 1 překonal heliosférickou rázovou vlnu ( anglicky  terminační šok ) v prosinci 2004 ve vzdálenosti 94  AU. ze Slunce [9] . Informace pocházející z Voyageru 2 vedly k novému objevu: ačkoliv zařízení v té době ještě nedosáhlo této hranice, data z něj přijatá ukázala, že je asymetrické - jeho jižní část byla přibližně 10 AU. blíže Slunci než severní (pravděpodobným vysvětlením je vliv mezihvězdného magnetického pole ) [10] . Voyager 2 překonal heliosférický výboj 30. srpna 2007 ve vzdálenosti 84,6 AU. [11] [12] . Očekává se, že vozidla překročí heliopauzu přibližně 10 let po překročení heliosférického rázu přídě [9] .

Sonda Voyager 2, vypuštěná 20. srpna 1977, překročila hranici sluneční soustavy (přesněji heliosféry ) v srpnu 2007. Dne 10. prosince 2007 NASA oznámila výsledky analýzy dat zaslaných Voyagerem.

V určité vzdálenosti rychlost slunečního větru prudce klesá a přestává být nadzvukový. Oblast (prakticky povrch), ve které se tak děje, se nazývá hranice rázové vlny ( anglicky  termination shock nebo termination shockwave ). Toto je hranice, kterou Voyageři překročili. Lze ji považovat za hranici vnitřní heliosféry. Podle některých definic zde heliosféra končí.

Voyager 2 potvrdil, že heliosféra není dokonalá koule, je zploštělá: její jižní hranice je blíže Slunci než severní. Kromě toho sonda provedla další nečekané pozorování: zpomalení slunečního větru v důsledku protipůsobení mezihvězdného prostředí mělo vést k prudkému nárůstu teploty a hustoty větrného plazmatu. Ve skutečnosti na hranici rázové vlny byla teplota vyšší než ve vnitřní heliosféře, ale přesto je rozdíl 10krát menší, než se očekávalo. Co způsobilo nesrovnalost a kam jde energie, není známo.

V listopadu 2017 byly motory Voyager 1 po 37 letech nečinnosti úspěšně spuštěny. To bylo provedeno pro korekci orientace tak, aby anténa zařízení směřovala k Zemi [13] . Vědci doufají, že provoz některých vědeckých přístrojů Voyagerů se podaří udržet zhruba do roku 2030 [14] .

Paměť

Region Voyager na Plutu je pojmenován podle programu (název schválila IAU 7. září 2017) [15] .

Poznámky

1. ↑ Vesmírná sonda se poprvé v historii dostala za hranice sluneční soustavy - Society News - [email protected] . Získáno 6. dubna 2013. Archivováno z originálu 14. dubna 2013. (neurčitý)
2. ↑ Lisov, 2022 .
3. ↑ Exploring the Unknown / John M. Logsdon, editor. - Washington, DC: NASA History Office, 2011. - S. 286-287. — 796 s. Archivováno 25. prosince 2017 na Wayback Machine
4. ↑ Sluneční soustava. Další – jen hvězdy. Archivovaná kopie z 25. září 2020 na Wayback Machine (o letu Voyageru 2).
5. ↑ Poruchy Voyageru: co se s nimi stalo ve vesmíru  (ruština)  ? . Staženo: 29. srpna 2022.  (neurčitý)
6. ↑ Zlatá deska Voyageru pro mimozemšťany nyní dostupná na SoundCloud | Populární věda . Datum přístupu: 28. července 2015. Archivováno z originálu 29. července 2015. (neurčitý)
7. ↑ Voyager – Mezihvězdná mise . Získáno 28. července 2015. Archivováno z originálu 3. července 2017. (neurčitý)
8. ↑ Neptun je srdcem mořského obra . galspace.spb.ru. Získáno 9. srpna 2011. Archivováno z originálu 10. července 2011. (neurčitý)
9. ↑ 12 Voyager – Rychlá fakta . Datum přístupu: 30. října 2006. Archivováno z originálu 29. listopadu 2016. (neurčitý)
10. ↑ Voyager II detekuje okraj sluneční soustavy . Získáno 30. října 2006. Archivováno z originálu 4. října 2017. (neurčitý)
11. ↑ POLIT.RU: Vladislav Izmodenov: vědecká událost roku 2007 - Voyager 2 překročil hranici helosféry . Získáno 13. ledna 2009. Archivováno z originálu 14. března 2008. (neurčitý)
12. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 13. ledna 2009. Archivováno z originálu 21. května 2009. (neurčitý)
13. ↑ NASA se podařilo nastartovat motory Voyageru 1 vypnuté před 37 lety Archivní kopie z 3. prosince 2017 na Wayback Machine // RBC , 2. prosince 2017
14. ↑ Tim Folger. Rekordní kosmická loď Voyager se začíná  vypínat . Scientific American (22. června 2022). Staženo: 24. června 2022.
15. ↑ Pluto obsahuje první oficiální jména . Mezinárodní astronomická unie (7. září 2017). Získáno 15. září 2017. Archivováno z originálu 7. září 2017. (neurčitý)

Literatura

• Lisov Igor. Průzkumníci vnějších planet: Cesta průkopníků a cestovatelů ze Země na Neptun a dále / Wiebe D. Z. . - Alpina literatura faktu, 2022. - 542 s. - ISBN 978-5-00139-335-1 . (Ruština)
• Roger Ludwig, Jim Taylor. Telekomunikace  Voyager . - Pasadena, Kalifornie: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 2012. - XI, 47 s. - (DESCANSO Design and Performance Summary Series).

Odkazy

•  Oficiální stránky Voyageru
• Satelity Jupiteru : Za 3 hodiny / Ed. D. Morrison. - M.: Mir, 1985-1986.

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích	J9U : 987007570739105171 LCCN : n90692226

Saturn
Největší satelity	Mimas Enceladus Tethys Dione Rhea Titan Iapetus
Charakteristika	dračí bouře velká bílá skvrna Saturnský šestiúhelník Saturnovy prstence Satelity Saturnu Saturnova magnetosféra
Studie	Pionýr-11 Cestovatelé Cassini-Huygens
jiný	Seznam asteroidů, které protínají dráhu Saturnu
Kategorie " Saturn " Portál "Astronomie" Wikimedia Commons: Saturn