Големият воаяж на „Вояджър”

Преди 36 години в Космоса полетяха двама пътешественици. Тогава още никой не подозираше, че тяхното пътешествие ще продължи повече от една трета от столетие и че действащи космически апарати могат да стигнат до границата на Слънчевата система.

Малцина знаят, че двата апарата „Вояджър” не са били замислени да се казват така. Ако нещата се бяха развили според замисъла, щяхме да следим полетите на „Маринър 11” и „Маринър 12”. Те са разработвани в рамките на програмата „Маринър”, първите десет апарата от които са изучавали Венера, Марс и Меркурий.

Програмата започва още през 1962 г. – с неуспех. На 22 юли 1962 г. „Маринър 1” стартира към Венера, но ракетата носител се отклонява от курса и се взривява. Загубени са и „Маринър 3” и „Маринър 8”, летящи към Марс. После два апарата стигат Венера, четири – Марс, и един („Маринър 10”) долита до Меркурий и става единствената за ХХ век сонда, добрала се до най-близката до Слънцето планета.

Постепенно от проекта „Маринър” започва да се оформя програмата Big Tour. Всъщност началото на космическата ера съвпада със сравнително рядко явление в Слънчевата система – всички планети гиганти се оказват в доста тесен сектор. Това позволява да се посетят с един апарат всичките четири планети наведнъж. Предишния път подобно подреждане е имало през XVIII век, така че на съвременната космонавтика й провървяло.

Впрочем налага се астрономите и инженерите от НАСА, готвещи Big Tour, бързо да намалят своите апетити – лунната надпревара глътва много пари и бюджетът е орязан. Така че построяват два апарата, които със сигурност да стигнат до Юпитер и Сатурн. За четирите планети трябвало да се строят по-големи и скъпи сонди. Впрочем разработчиците имали предвид възможността да се стигне до Уран и Нептун, но само за единия апарат. Накрая, през 1977 година, двата „Вояджъра” били готови за старт.

Основната програма: Юпитер и Сатурн

Стартът на най-грандиозната космическа експедиция в историята на изследването на Слънчевата система се състои в края на август и началото на септември 1977 г. Първи излита вторият апарат – на 20 август тежка ракета носител „Титан IIIE” с ускорителен блок „Кентавър” се отправя към Далечния космос с „Вояджър 2”. „Вояджър 1” стартира малко по-късно – на 5 септември. Първоначално той тръгва само към две планети – Юпитер и Сатурн, затова лети по по-неикономична, но по-кратка траектория.

Така Юпитер и Сатурн за първи път са изследвани от „Вояджър 1”. На 5 март 1979 г. той максимално се сближава с Юпитер, а през ноември 1980 г. прелита до един от спътниците на Сатурн – Титан, където променя траекторията си и започва да се изкачва нагоре, над плоскостта на Слънчевата система, получавайки допълнително ускорение.

„Вояджър 2” повтаря този път с малко закъснение – на  9 юли 1979 г. той стига Юпитер, а на 26 август 1981 г. – Сатурн.

Голямото червено петно на Юпитер.
© NASA/JPL

Независимо че апаратите не са първите, появили се в околностите на двете най-големи планети в Слънчевата система (преди тях до Юпитер и Сатурн стигат „Пионер 10” и „Пионер 11”), техният научен „улов” се оказва доста значим.

Да започнем с това, че за първи път са получени ясни снимки на двете планети и техните спътници (само в системата на Юпитер са направени над 33 000 изображения, което позволява да се изучи динамиката на юпитерианската атмосфера). „Вояджърите” откриват вулканизма на спътника на Юпитер – Йо, и водния лед на Европа, сочещ за океан под дебелия слой. Освен това са открити и три нови спътника на Юпитер – Адрастея, Теба и Метида. Става ясно, че в известен смисъл Юпитер е несъстояла се звезда и отдава в пространството повече енергия, отколкото получава от Слънцето. Освен това е открит слаб пръстен около Юпитер.

Сатурн, заснет от „Вояджър 2”.
© NASA/JPL

За Сатурн също се научават много нови неща. На първо място състава на неговата атмосфера и това, че шестте му пръстена се състоят от много тесни пръстенчета. Освен това „Вояджърите” откриват осем нови спътника, включително удивителните спътници овчари, които със своята гравитация формират някои от пръстените на Сатурн. Става ясно, че Титан е доста по-малък от очакваното и е покрит с плътна атмосфера.

Бонусите – Уран и Нептун

След прелитането покрай Юпитер и Сатурн на „Вояджър 1” през 1981 г. е взето решение той да тръгне към Уран. Междувременно той вече се е издигнал над еклиптиката, където няма планети. За да се избегне същото с втория апарат, неговата траектория е коригирана, като се отказват от сближаването му с Титан.

Изкуствено оцветена снимка на Уран.
© NASA/JPL

За първи път в историята на човечеството апарат се отправя към външните планети в Слънчевата система. За да стигне Уран – уникална планета, въртяща се около Слънцето почти „на хълбок”, на „Вояджър 2” са му били необходими малко по-малко от пет години. На 24 януари 1986 г. сондата прелита покрай Уран и предава на Земята снимки и научни данни. Три години по-късно, през август 1989 г., той прави визита на Нептун и отново изпраща данни и снимки.

Уникални данни

Резултатите от кратката визита на Уран и Нептун дълго още няма да бъдат надминати. „Вояджър 2” е единственият апарат, стигнал до тези планети. И очевидно още дълго ще си остане такъв – в реалните планове на НАСА, на Роскосмос, Японската и Европейската космическа агенция не се предвиждат мисии до тези две планети. Скъпо и дълго е да се лети дотам.

Облачни системи в Южното полукълбо на Нептун.
© NASA/JPL

След тази визита обемът на наличните данни за далечните планети гиганти се увеличава многократно. „Вояджър 2” открива 10 спътника на Уран и 6 спътника на Нептун, заснема пръстен на Уран и пръстен на Нептун (съществуването на последните било под въпрос), открива атмосфера на Тритон и действащи гейзери и криовулкани на него, получава множество данни за атмосферите на планетите гиганти (включително Голямото тъмно петно на Нептун, подобно на аналогичния антициклон на Юпитер).

Неговият прощален поклон

Както си спомняме, така се нарича един от разказите за Шерлок Холмс. Но в известен смисъл така може да се озаглави и последната снимка, а по-точно последното изображение, над което „Вояджър 1” започва работа на 14 февруари 1990 г. По инициатива на Карл Сейгън, който бил не само астроном, но и романтик, „Вояджър” обръща камерата си към вътрешната част на Слънчевата система и прави 39 снимки с 200-милимитровия обектив и 21 – с 500-милиметровия. Получава се мозайка – съчетание на гледката от Нептун до Юпитер. Меркурий е осветен от Слънцето, Марс също не излязъл поради отблясъци, но останалите планети и самото Слънце се озовали в кадъра.

Прочутият Семеен портрет. Вижте изображението в пълен размер
© NASA/JPL

Единствената в историята снимка на цялата Слънчева система отстрани, получила името „Семеен портрет”. И на един от кадрите – мъждива синя точка сред кафяви ивици – е нашата земя от разстояние близо 6 млрд. км, или четиридесет пъти разстоянието от Земята до Слънцето. Тази забележителна снимка така се нарича и до днес – „Бледосинята точка” (Pale Blue Dot).

Самият Карл Сейгън казва за нея следното: „Погледнете още веднъж тази точка. Ето тук. Това е нашият дом. Всичко, което обичате, всичко, което познавате, всичко, за което някога сте слушали, всички някога съществували хора са изживели живота си на нея. Множество наши наслади и страдания, хиляди самоуверени религии, идеологии и икономически доктрини, всеки ловец и събирач, всеки герой и страхливец, всеки съзидател и разрушител на цивилизации, всеки крал и селянин, всяка влюбена двойка, всяка майка и всеки баща, всяко надарено дете, изобретател и пътешественик, всеки преподавател по етика, всеки лъжлив политик, всяка „суперзвезда”, всеки „велик лидер”, всеки светец и грешник в историята на нашия вид са живели тук – на прашинката, окачена на слънчев лъч.”

Бледосинята точка.                                                                                   © NASA/JPL

Нататък са само звездите

Така се наричала статията за полета на „Вояджърите” на известния руски планетолог Леонид Ксанфомалити, написана през 1990 г. Оттогава нищо не се е променило. Макар че тогава, през 1990 г., сондите още не били най-далечните ръкотворни обекти – „Пионерите” били по-далече. Но на 17 февруари 1998 г. „Вояджър 1” надминава „Пионер 10” и става най-отдалеченият от Земята обект, сътворен от човека. Така е и до днес. В момента на писането на тази статия „Вояджър 1” се е намирал на 123,5 астрономически единици от Земята (повече от 17 светлинни часа), „Вояджър 2” – на малко повече от 101 а.е.

Това, че някои уреди на апаратите продължават да работят, съживява една стара дискусия – кое трябва да се смята за граница на Слънчевата система и кога апаратите ще излязат извън нейните предели? Орбитите на всички големи планети отдавна са назад и как да се определи „тук ли сме още, или вече сме там”?

Съществуват няколко граници, които трябва да пресече апаратът. Първата е т.нар. гранична ударна вълна, или termination shock. Това е граница на хелиосферата, на която слънчевият вятър при сблъсък с междузвездната среда рязко се забавя до звукова скорост. Двата апарата са преодолели тази граница – първият през 2004 г., а вторият през 2007. След това на сондите предстои да преминат през хелиопаузата – място, където слънчевият вятър спира окончателно и се смесва с междузвездната среда.

© NASA/JPL-Caltech

Впрочем през декември 2012 г. „Вояджър 1” навлиза в област, която изобщо не е предсказвана, и там посоката и енергията на частиците, регистрирани от апарата, не приличат на нищо известно. Засега тази зона е кръстена „магнитна магистрала”, а теоретиците започват да строят нови модели. Така че засега сондата още не е излязла в междузвездното пространство.

Колкото до границите на Слънчевата система… Откритата през 2003 г. транснептунова планета Седна в най-далечната си точка от орбитата се отдалечава от Слънцето на 960 а.е. „Вояджър” лети ли, лети натам…

Източник: Вокруг света