Аппарат впервые вышедший за пределы солнечной системы. Где заканчивается Солнечная система? Для начала стоит вообще узнать, что вам нужно чтобы безвозвратно покинуть солнечную систему

Покинуть Солнечную систему и улететь к звездам очень сложно. Сначала, истратив немало топлива, надо взлететь над Землей в космос. При этом ваша скорость относительно Земли может оказаться нулевой, но если вы взлетели вовремя и в нужном направлении, то относительно Солнца вы будете лететь вместе с Землей, с ее орбитальной скоростью относительно Солнца 30 км/с.

Вовремя включив дополнительный двигатель и увеличив скорость еще на 17 км/с относительно Земли, относительно Солнца вы получите скорость 30 + 17 = 47 км/с, которая называется третьей космической. Она достаточна, чтобы безвозвратно покинуть Солнечную систему. Но топливо для рывка в 17 км/с доставлять на орбиту дорого, и ни один космический аппарат до сих пор не развивал третью космическую скорость и не покидал Солнечную систему таким способом. Самый быстрый аппарат «Новые горизонты» полетел к Плутону, включив дополнительный двигатель на орбите Земли, но развил скорость только в 16,3 км/с.

Более дешевый способ покинуть Солнечную систему - разогнаться за счет планет, сближаясь с ними, используя их как буксиры и постепенно наращивая скорость около каждой. Для этого нужна определенная. конфигурация планет - по спирали - чтобы, расставаясь с очередной планетой, лететь именно к следующей. Из-за медлительности самых далеких Урана и Нептуна такая конфигурация возникает редко, примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы. Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты: «Пионер-10» (Pioneer 10, стартовал 3 марта 1972 года), «Пионер-11» (Pioneer 11, стартовал 6 апреля 1973), «Вояджер-2» (Voyager 2, стартовал 20 августа 1977) и «Вояджер-1» (Voyager 1, стартовал 5 сентября 1977).

Все четыре аппарата к началу 2015 года удалились от Солнца на границу Солнечной системы. «Пионер-10» имеет скорость 12 км/с относительно Солнца и находится от него на расстоянии около 113 а. е. (астрономических единиц, средних расстояний от Солнца до Земли), что составляет приблизительно 17 млрд км. «Пионер-11» - со скоростью 11,4 км/с на расстоянии 92 а.е., или 13,8 млрд км. «Вояджер-1» - со скоростью около 17 км/с на расстоянии 130,3 а.е., или 19,5 млрд км (это самый далекий от Земли и Солнца объект, созданный людьми). «Вояджер-2» - со скоростью 15 км/с на расстоянии 107 а. е„ или 16 млрд км. Но до звезд этим аппаратам лететь еще очень далеко: соседняя звезда Проксима Центавра находится дальше аппарата «Вояджер-1» в 2 000 раз. И не забывайте, что звезды маленькие, а расстояния между ними большие. Поэтому все аппараты, не запущенные специально к конкретным звездам (а таких пока нет), вряд ли вообще когда-нибудь пролетят рядом со звездами. Конечно, по космическим меркам «сближениями» можно считать: пролет «Пионера-10» через 2 миллиона лет в будущем на расстоянии несколько световых лет от звезды Альдебаран, «Вояджера-1» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды АС+79 3888 в созвездии Жирафа и «Вояджера-2» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды Росс 248.

Важно знать:

Третья космическая скорость - минимальная скорость, которую надо придать объекту около Земли для того, чтобы он покинул Солнечную систему. Равна 17 км/с относительно Земли и 47 км/с относительно Солнца.

Солнечный ветер - поток энергичных протонов, электронов и других частиц от Солнца в космическое пространство.

Гелиосфера - область пространства около Солнца, где солнечный ветер, двигаясь со скоростью порядка 300 км/с, является наиболее энергичной составляющей космической среды.

Все, что мы знаем о космосе за пределами Солнечной системы, мы узнаем, анализируя излучение (свет) и гравитацию космических объектов. При этом приходится делать много допущений. Например, массу черной дыры мы определяем, предполагая массы кружащих вокруг нее звезд. Их массы предполагаем, считая, что эти звезды похожи на Солнце.

«Пионеры» и «Вояджеры» - единственные пока эксперименты безо всяких допущений, организованные нами на краю (а в будущем - и за пределами) Солнечной системы. Прямой эксперимент - это совсем другое дело! Мы знаем массы этих аппаратов - мы их изготовили, поэтому мы точно вычисляем массу любого объекта, который влияет на аппараты. Вы скажете: «Таких нет, аппараты летят в межпланетной и межзвездной пустоте». Но оказалось, что это не пустота: даже пылинки, стучащие по аппаратам, существенно меняют их траекторию. В уникальных экспериментах всегда много мистики, ее полно и в истории «Пионеров» и «Вояджеров».

Первая странность: 15 августа 1977 года, за несколько дней до запуска максимально далеких аппаратов, был пойман самый загадочный радиосигнал «Wow!». Может быть, с его помощью инопланетяне сообщили друг другу о важном событии - готовящемся выходе людей за пределы Солнечной системы?

Каких успехов достигли «Вояджер» и «Пионер» в пути на край Солнечной системы

По дороге на край Солнечной системы «Пионер-10» исследовал астероиды и стал первым аппаратом, пролетевшим около Юпитера. И сразу озадачил ученых: энергия, излучаемая Юпитером в космос, оказалась в 2,5 раза больше энергии, получаемой Юпитером от Солнца. А крупнейшие спутники Юпитера оказались состоящими не из камней, а преимущественно изо льда. После 2003 года связь с «Пионером-10» потеряна. «Пионер-11» также исследовал Юпитер, а затем стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Сатурн. В 1995 году связь с «Пионером-11» потеряна.

Аппараты «Вояджер » работают до сих пор и сообщают ученым о состоянии космоса вокруг них. После 37 лет полета! Это также можно считать мистикой, поскольку никто не рассчитывал на столь долгую работу: пришлось даже перепрограммировать счет времени внутри бортовых компьютеров «Вояджеров» - он не был рассчитан на даты после 2007 года. Внутри аппаратов энергию вырабатывают радиоизотопные генераторы, использующие ядерную реакцию распада плутония-238 - как в атомных электростанциях. Этой энергии должно хватить еще на десятки лет.

Основная аппаратура оказалась надежнее, чем предполагали создатели. Главная проблема - угасание радиосигналов связи с удалением аппаратов. Сейчас сигнал от аппаратов до Земли идет (со скоростью света) более 16 часов! Но антенны дальней космической связи, гигантские «тарелки» размером почти с футбольное поле, умудряются ловить сигналы «Вояджеров». Мощность передатчика «Вояджера» 28 Вт, примерно в 100 раз мощнее мобильного телефона. А падает мощность сигнала пропорционально квадрату расстояния. Легко сосчитать, что слышать сигнал «Вояджеров» - это как слышать мобильник с Сатурна (безо всяких станций сотовой связи!).

По пути на край Солнечной системы «Вояджеры» пролетели мимо Юпитера и Сатурна и получили детальные снимки их спутников. «Вояджер-2» пролетел, кроме того, мимо Урана и Нептуна, став первым и единственным пока аппаратом, посетившим эти планеты. «Вояджеры» подтвердили загадки, открытые «Пионерами»: многие спутники Юпитера и Сатурна оказались не только ледяными, но и, видимо, содержащими водоемы подо льдом.

Граница Солнечной системы

Границу Солнечной системы можно определять по-разному. Гравитационная граница проходит там, где притяжение Солнца уравновешивается притяжением Галактики - на расстоянии примерно 0,5 парсека, или 100000 а.е. от Солнца. Но изменения начинаются гораздо ближе. Мы точно знаем, что дальше Нептуна нет больших планет, но есть множество карликовых, а также кометы и прочие малые тела Солнечной системы, состоящие в основном изо льда. Видимо, на расстоянии от 1000 до 100000 а.е. от Солнца Солнечную систему со всех сторон окружает рой комочков снега, комет - так называемое Облако Оорта . Возможно, оно простирается до соседних звезд. И вообще снежинки, пылинки и газы, водород и гелий, вероятно, являются типичными составляющими межзвездной среды. Это значит, что между звездами - не пусто!

Важно знать:

Граница ударной волны - граничная поверхность внутри гелиосферы вдали от Солнца, где происходит резкое замедление солнечного ветра из-за его столкновения с межзвездной средой.

Гелиопауза - граница, на которой солнечный ветер полностью тормозится галактическим звездным ветром и другими компонентами межзвездной среды.

Галактический звездный ветер (космические лучи) - аналогичные солнечному ветру потоки энергичных частиц (протонов, электронов и других), возникающие в звездах и пронизывающие нашу Галактику.

Еще одну границу определяет солнечный ветер, поток энергичных частиц от Солнца: область, где он господствует, называется гелиосферой. Такой ветер создают и другие звезды, поэтому где-то солнечный ветер должен встречаться с налетающим на Солнечную систему объединенным ветром звезд Галактики - галактическим звездным ветром, или по-другому космическими лучами. В столкновении с галактическим звездным ветром солнечный тормозится и теряет энергию. Куда она девается, не совсем ясно. В этом столкновении ветров должны возникать загадочные явления, с которыми в последние годы как раз встречаются аппараты «Вояджер» .

Как и ожидали ученые, на некотором расстоянии от Солнца солнечный ветер начал стихать - это так называемая граница ударной волны, граница гелиосферы. Аппарат «Вояджер-1» пересекал ее несколько раз, т.к. она оказалась очень запутанной. К декабрю 2010 года на расстоянии 17,4 млрд км от Солнца для «Вояджера-1» солнечный ветер стих совершенно. Вместо него почувствовалось мощное дуновение межзвездного, галактического ветра: к 2012 году в 100 раз возросло число электронов, сталкивающихся с аппаратом со стороны межзвездного пространства. Соответственно, проявился мощный электрический ток и создаваемое им магнитное поле. Видимо, «Вояджер-1» достиг гелиопаузы. Однако, вопреки ожиданиям, аппарат обнаруживает не четкую границу двух сталкивающихся потоков частиц, а хаотическое нагромождение огромных пузырей. Потоки частиц на их поверхностях создают мощные электрические токи и магнитные поля.

«Вояджер» и «Пионер» - послания инопланетянам

Все упомянутые аппараты несут послания для инопланетян. На борту «Пионеров» закреплены металлические пластины, на которых схематически изображены: сам аппарат; в том же масштабе - мужчина и женщина; два атома водорода как мера времени и длины; Солнце и планеты (еще включая Плутон); траектория аппарата с Земли мимо Юпитера и своеобразная космическая карта, на которой показаны направления с Земли, 14 пульсаров и центр Галактики. Пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звезды, в Галактике довольно редки, а частота их излучения является уникальной характеристикой, своеобразным «паспортом» каждого из них. Эта частота закодирована на табличке «Пионеров». Следовательно, космическая карта с пульсарами однозначно покажет инопланетянам, где в Галактике находится Солнечная система. Более того, со временем частота пульсара меняется вполне закономерно, и, сверив текущую частоту с указанной на карте, инопланетяне смогут определить, сколько времени прошло с момента запуска найденного ими аппарата «Пионер».

На борту аппаратов «Вояджер» установлены золотые пластинки в футлярах. На пластинках записаны звуки Земли (ветер, гром, сверчки, птицы, поезд, трактор и т.д.), приветствия на разных языках (по-русски «Здравствуйте, приветствую вас»), музыка (Бах, Чак Берри, Моцарт, Луи Армстронг, Бетховен, Стравинский и фольклор) и 122 изображения (по математике, физике, химии, планетам, анатомии человека, жизни людей и т. д. - полный список можно найти на сайте НАСА http://уоуаеег.ipl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html. Прилагается устройство для воспроизведения этих звуков и изображений. На футляре пластинок - рисунок, в котором закодированы: два атома водорода для масштаба времени и длины; та же космическая карта с пульсарами и объяснение, как воспроизвести звуки и изображения.

Аномалия «Пионеров»

В 1997 году, через несколько месяцев после исчезновения сигнала «Пионера-11», один из ученых, анализируя данные, вскочил с кресла с криком: «Нас не пускают за пределы Солнечной системы!». Он обнаружил торможение аппарата после пересечения им орбиты Юпитера. У «Пионера-10» и долетавших до Юпитера аппаратов «Улисс» (Ulysses) и «Галилео» (Galileo) нашли такое же торможение. Только «Вояджеры» торможения не испытывали, поскольку при малейшем отклонении от графика полета разгонялись двигателями. Особый ажиотаж вокруг торможения «Пионеров» поднялся, когда выяснилось, что оно равно постоянной Хаббла, умноженной на скорость света. Выходит, что аппараты теряют энергию (тормозятся) точно так же, как частицы излучения (фотоны). И версия № 1: если фотоны теряют энергию из-за расширения Вселенной, значит, и «Пионеры» по той же причине. Другие объяснения: 2) ученые не учли какой-то вполне прозаичный источник потерь энергии (тогда, правда, совпадение с постоянной Хаббла чисто случайное) или 3) Вселенная наполнена субстанцией, отнимающей энергию при движении сквозь нее как у «Пионеров», так и у фотонов.

По космическим меркам «торможение «Пионеров» - очень маленькая величина: 1/1 ООО ООО ООО м/с2. Каждые сутки аппарат пролетает на 1,5 километра меньше, чем положенный миллион километров! Чтобы это объяснить, ученые 15 лет пытались учесть все остальные потери энергии и вещества, все силы, действующие на аппараты. Но поиски объяснения № 2 провалились. Правда, американский ученый Слава Турищев обнаружил, что тепло рассеивается аппаратами преимущественно в сторону от Солнца, т.е. в тень,- это и является непосредственной причиной торможения «Пионеров». Частица теплового излучения (фотон) имеет импульс, следовательно, покидая объект, излучение создает реактивную тягу в противоположном направлении (на этом основаны проекты аннигиляционных фотонных двигателей для межзвездных ракет). Но загадкой осталось, ЧТО именно заставляет аппараты так рассеивать тепло? И главное - аппараты разной конструкции!

Анализируя, с чем вообще в, казалось бы, пустом космосе взаимодействуют аппараты, ученые обнаружили, что по ним довольно часто стучат космические пылинки и льдинки. Приборы смогли определять направление и силу этих ударов. Оказалось, что Солнечную систему пронизывают мелкие твердые частицы двух сортов: одни летят вокруг Солнца, другие - к Солнцу из межзвездных далей. Именно вторые тормозят космические аппараты. При ударе кинетическая энергия пылинки становится внутренней, т.е.- теплом. Если пылинка остановлена аппаратом (что логично), то весь ее импульс передается аппарату. А ее энергия рассеивается в направлении ее прилета, т.е. в направлении от Солнца. Аппараты зарегистрировали немало ударов сравнительно крупными пылинками - порядка 10 микрон. И для объяснения торможения «Пионеров» им достаточно стукаться о такие пылинки в среднем каждые 10 км пути. Именно такую плотность пыли в межзвездном космосе увидели современные инфракрасные телескопы.

Вообще внешние области Солнечной системы (за Сатурном) оказались запылены, заснежены и загазованы гораздо сильнее, чем внутренние. Около Солнца пылинки, снежинки и газ когда-то слиплись в планеты, спутники и астероиды. Немало вещества осело и на Солнце. Но большинство пылинок, льдинок и атомов газов было изгнано Солнцем на периферию системы. К тому же, на периферию проникает межзвездная пыль, рождающаяся в оболочках других звезд. Значит, за Нептуном и далее в межзвездном и межгалактическом пространстве пылинок, льдинок и газа должно быть еще больше. Вполне возможно, что межзвездная среда, равномерно заполняющая Вселенную, действительно отнимает энергию как у космических аппаратов, так и у фотонов. Основную роль при этом играют крупные (10 микрон) пылинки и льдинки, а также молекулы водорода, которые другим образом себя не проявляют.

Please enable JavaScript to view the

В Во что упёрся Вояджер-1 на границе Солнечной системы?

Похоже на то, что Вояджер-1 тормознули галактические гаишники. Космический аппарат, словно бы уткнулся в нечто плотное, имеющее электромагнитную природу и как долго он это будет преодолевать, пока не ясно. В любом случае учёные получили новые научные данные, которые обогатят астрофизику и космологи. И это всё сделала НАСА. Увы, но нашему Роскосмосу такого уже точно не видать.

Космический аппарат Voyager 1 никак не может покинуть Солнечную систему.

Оказывается, на границе Солнечной системы и дальнего космоса существует своеобразная таможня. Там силовые линии магнитного поля, порождаемого Солнцем и присутствующего в солнечном ветре, претерпевают пересоединение с силовыми линиями магнитных полей межзвездной среды. Это стало известно благодаря информации, полученной от зонда Voyager 1, который пока никак не может покинуть Солнечную систему .

В настоящее время ветеран космических исследований, запущенный в 1977 году американский аппарат Voyager 1, близок к самому краю гелиосферы , области околосолнечного пространства, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью. Как поясняют астрофизики, извне гелиосфера ограничена бесстолкновительной ударной волной, возникающей в солнечном ветре из-за его взаимодействия с межзвёздной плазмой и межзвёздным магнитным полем. Но, судя по последним данным, корабль, приблизившийся к внешней границе Солнечной системы несколько лет назад, сейчас "споткнулся" о прежде неизвестную в этой области структуру, сообщает "Эхо Москвы" . Ученые назвали ее магнитной автострадой, отделяющей гелиосферу от межзвездного пространства.

По словам одного из участников проекта Voyager Эда Стоуна из Калифорнийского технологического института, "открыта новая область гелиосферы, о которой мы не подозревали". "Мы (т.е. космический аппарат) все еще здесь, скорее всего. Но магнитное поле гелиосферы связано с внешней (относительно Солнечной системы) средой тем, что напоминает на автостраду , по которой туда и обратно мчатся частицы солнечного ветра", - поясняет ученый.

Voyager 1 вошел в новую область в августе этого года, когда внезапно начал регистрировать в своем окружении падение числа низкоскоростных частиц солнечного ветра и вместе с тем резкий рост числа высокоэнергичных частиц космических лучей.

"Было такое впечатление, будто кто-то открыл шлюзы и вода хлынула", - говорит Том Кримигис из лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Продолжая аналогию, он отмечает, что некоторые "гребцы" движутся по течению со скоростью, близкой к скорости света.

Несмотря на внезапный наплыв частиц космических лучей, аппарат находится все еще в пределах Солнечной системы , об этом свидетельствуют данные его магнитометра, который изменений в направлении магнитного поля, ожидаемых при пересечении границы с межзведной средой, пока что не зарегистрировал.

В настоящее время Voyager 1 находится в 18,3 миллиардах километров от Солнца, дальше, чем какой-либо рукотворный объект во Вселенной. Радиосигнал, посылаемый аппарату с Земли и возвращаемый обратно, идет 34 часа. Сколько времени понадобится Voyager 1 на преодоление гелиопаузы, внешней границы солнечного ветра, и выход в межзвездную среду, не знает никто.

Детектор заряженных частиц низкой энергии: он включает в себя шаговый двигатель, позволяющий детектору вращаться на 360°. Он был протестирован на 500 тыс. шагов (для того, чтобы он мог достичь Сатурна), теперь он выполнил их уже более 6 млн шагов.

Мало кому известно что вся миссия могла завершиться огромным фиаско, ещё в первый месяц. При старте Вояджера-2 первые 4 ступени отработали превосходно: ракета-носитель по плану проработала 468 секунд, и включившийся спустя 4 секунды после отделения от неё «Центавр» проработав положенную ему 101 секунду перевёл аппарат на парковочную орбиту. Спустя 43 минуты он включился вновь, и проработав 339 секунд перевёл твёрдотопливный разгонный блок Star-37E с Вояджером-2 на отлётную траекторию. Далее в работу вступил бортовой компьютер Вояджера-2, включивший разгонный блок, который проработав 89 секунд, и вывел аппарат на траекторию встречи с Юпитером.

Но разделение Вояджера-2 и Star-37E, с последующим раскрытием штанг аппарата прошло не так гладко, как бы хотелось: сразу после этих манипуляций аппарат начал вращаться, а через 16 секунд после разделения основной AACS и вовсе отказался работать (так как оба CCS передали ему одновременно команду на подготовку двигателей ориентации). Это в итоге и спасло аппарат, так как у второго AACS не было сведений от гироскопов, и он начал ориентацию с нуля. Ориентацию таки удалось осуществить, но это заняло 3,5 часа, да и проблемы на этом не завершились: данные приборов говорили что одна из штанг оказалась раскрыта не до конца. Было принято решение подтолкнуть штангу чтобы она встала на замки, используя для этого разворот аппарата двигателями ориентации, совместно с отстрелом крышки спектрометра IRIS, но компьютер Вояджер-2 отменил эту команду, посчитав её опасной. К 1 сентября всё таки удалось установить, что штанга на самом деле находится на месте, и провести после стартовые проверки, так что у команды Вояджеров появилось несколько дней передышки между переведением Вояджера-2 в «спячку» и стартом Вояджера-1.

При старте Вояджера-1 наоборот, разделение и работа разгонных блоков была безукоризненна, а вот утечка окислителя на второй ступени Titan IIIE привела к тому, что она отключилась раньше положенного, и ракета-носитель недодала «Центавру» целых 165,8 м/с. Компьютер разгонного блока определил неисправность и продлил время работы при выходе на парковочную орбиту. Но на второе включение топлива разгонному блоку хватило впритык: на момент отключения двигателей, в «Центавре» оставалось топлива всего на 3,4 секунды работы. Если бы на этой ракете летел Вояджер-2 - разгонный блок отключился бы, не набрав необходимой скорости (при отлёте от Земли скорость Вояджера-2 должна была составлять 15,2 км/с, в то время как скорость Вояджера-1 - только 15,1 км/с).

18 сентября, в ходе калибровки приборов, Вояджер-1 сделал совместное фото Земли и Луны одним кадром (впервые среди автоматических аппаратов), расстояние до Земли уже составляло 11,66 млн км:

10 декабря оба аппарата вошли в пояс астероидов , а спустя 9 дней (ещё внутри его) Вояджер-1 обогнал Вояджер-2, на пути к их первой общей цели (так получилось за счёт более пологой траектории полёта Вояджера-1). Таким образом уже к Юпитеру он добрался раньше собрата, и зная это, создатели аппаратов пошли на такую странную их нумерацию.

23 февраля 1978 года поворотная платформа Вояджера-1 заклинила в одном положении. 17 марта эту неисправность удалось побороть при помощи аккуратных движений платформы взад-вперёд.

Летом 1978 года Вояджеру-2 несколько раз забывали передавать проверочный сигнал, и спустя неделю (когда счётчик подошёл к концу) аппарат посчитал первичный передатчик вышедшим из строя, и перешёл на запасной. Заметив это, операторы передали аппарату команду на переключение на основной передатчик, но аппарат и вовсе замолчал: в ходе переключений передатчиков произошло короткое замыкание, и оба предохранителя на основном передатчике вышли из строя. Второму передатчику повезло немногим больше: на нём вышел из строй сопрягающий конденсатор (отвечавший за подстройку частоты), но сам он остался работоспособен.

С этого момента и до сих пор - для связи с Вояджером-2 приходится рассчитывать точную частоту передачи сигнала учитывая скорость движения аппарата, движение Земли вокруг Солнца и даже температуру самого приёмного устройства внутри аппарата (так как её неучтённое изменение всего на 0,25°C приводит к тому, что связь с аппаратом пропадает).

Сближение с Юпитером

Задержка сигнала при связи аппаратов при пролёте Юпитера уже должна была составлять 38 минут, так что подготовить всё надо было заранее: если бы учёные ошиблись бы на какие-то доли градуса в положении камер - аппарат снял бы бескрайний космос, вместо Юпитера и его спутников. Так что обновление софта для повышения резкости изображения было загружено в аппараты ещё в конце августа 1978 года, а программа полёта аппаратов составлялась за несколько дней заранее.

Вояджер-1 начал делать первые снимки Юпитера 6 января 1979-го с интервалом в 2 часа, и их разрешение сразу превысило разрешение всех доступных фотографий Юпитера на тот момент. С 30 января аппарат перешёл на фотографирование с интервалом в 96 секунд, а 3 февраля стал делать мозаичные снимки 2x2 (так как размер Юпитера стал больше разрешения камеры). С 21 февраля он перешёл на мозаику 3x3, а максимальное сближение с Юпитером произошло 5 марта.

Снимки Юпитера с интервалом в один юпитерианский день (10 часов) сделанные с 6 января до 3 февраля 1979 года Вояджером-1.

Кроме снимков Юпитера, Вояджер-1 делал снимки его колец и спутников, среди которых наблюдалось удивительное разнообразие поверхностей. С 27 февраля начались ежедневные пресс конференции JPL представляющие новые открытия прессе. Они закончились только 6 марта, когда когда официально было объявлено что Вояджер-1 пролетел Юпитер.

«Я думаю у нас набралось открытий почти на десятилетие, за этот двухнедельный период» - сказал Эдвард Стоун на последней конференции.

Однако, как вскоре выяснилось, это было ещё не всё: уже улетая из системы, Вояджер-1 сделал снимок Ио с 4,5 млн км, на котором открылось то, что было отброшено фильтрами постобработки, как бесполезный шум: Линде Морабито удалось обнаружить на снимках облака пепла поднимающиеся на высоту в 260 км, что явным образом свидетельствовало об вулканической активности (при этом другое извержение видно на терминаторе, чуть ниже середины фотографии). Таким образом был выявлен виновник столь огромной активности радиационных поясов Юпитера - им оказался Ио.

Вояджер-2 максимально сблизился с Юпитером 9 июля, и хотя самое «вкусное» досталось его собрату, а операторы провели его на вдвое большем расстоянии от Юпитера (стараясь его беречь) - второй аппарат не остался без открытий: он обнаружил 3 новых спутника и новое кольцо у Юпитера. По снимкам Ио (с которым он сблизился только на 1 млн км) удалось установить что поверхность спутника поменялась, так что вулканы Ио продолжали быть активны в промежутке между пролётами Вояджеров. Снимки Европы (сделанные с 206 тыс. км) показали удивительно гладкую поверхность льда, нарушаемые лишь в некоторых местах трещинами. В общей сложности аппараты получили почти 19 тыс. снимков Юпитера, его колец и спутников.

Снимки Европы сделанные Вояджером-1 заинтересовали учёных, и камеры второго аппарата направили подробнее рассмотреть её поверхность. Но данных на тот момент не хватило чтобы подтвердить наличие у Европы подповерхностного океана, и в том числе эту теорию в последствии отправился подтверждать космический аппарат «Галилео» .

Сближение с Сатурном

Сатурн оказался весьма холодной но неспокойной планетой: температура верхних слоёв его атмосферы составляла -191°C, и только у северного полюса температура поднималась до +10°C; а вот бушевавшие там ветра - достигали 1800 км/ч в области экватора. Снимки Вояджера-1 показали что орбита Энцелада проходит по наиболее плотным областям разреженного кольца Е Сатурна.

Но самым удивительным объектом в системе оказался Мимас, от которого аппарат пролетел в 88,44 тыс. км: 396-километровый в диаметре спутник удивительным образом напоминал своим 100-километровым кратером Звезду смерти из «Звёздных войн» (V эпизод которых вышел всего за полгода до пролёта Вояджером-1 Сатурна):

Последней целью Вояджера-1 стал Титан, считавшийся крупнейшим спутником в Солнечной системе (на тот момент). Пролёт аппарата всего в 6490 км от его поверхности выдал практически сенсационные новости: уточнённые оценки его массы гласили что корону самого крупного спутника Солнечной системы Титану придётся отдать в пользу Ганимеда . Но ещё большим сюрпризом оказалась атмосфера Титана: она наоборот оказалась плотнее расчётной, а вкупе с оценками её состава и температуры - это означало, что на его поверхности могли существовать озёра и моря из жидких углеводородов.

После Сатурна пути аппаратов разошлись: сближение с Титаном далось Вояджеру-1 большой ценой - он вышел из плоскости эклиптики и уже не мог продолжить исследования планет. К счастью Вояджер-1 исполнил свою роль на «отлично», так что перенаправлять Вояджер-2 на встречу с Титаном не потребовалось, и он отправился (уже в одиночестве) в продолжение «Большого тура».

Пролёт 26 августа 1981 года Вояджера-2 мимо Сатурна тоже не остался без открытий: оказалось что поверхность Энцелада весьма ровная и почти не содержит кратеров (то есть является весьма молодой). Такая поверхность льда обеспечивала Энцеладу место рекордсмена Солнечной системы по альбедо (она составляла 1,38). Это же обеспечивало и звание самого «холодного» спутника Сатурна - температура там не поднималась выше -198°C даже в полдень.

Длительность уранианского дня составляла 17 часов и 12 минут, а климат оказался совсем не жарким: средняя температура в атмосфере составляла -214° по Цельсию и удивительным образом выдерживалась практически точно на всей поверхности, от экватора до полюсов. Но самым удивительным открытием стало то, что Уран имеет магнитное поле в 60 раз большее чем у Земли, которое отстоит от центра планеты примерно на треть радиуса, и отклонено от оси вращения аж на 60° (для Земли этот показатель составляет только 10°). Такое странное поведение ранее не фиксировалось ни у одного тела в Солнечной системе.

Не менее странным странным оказался ближайший спутник Юрана - Миранда . Этот неправильной формы спутник всего 235 км в диаметре имел пожалуй самую удивительную поверхность среди всех объектов Солнечной системы: одни участки спутника были плотно усеяны кратерами, другие таковых почти не имели, но были испещрены сетями глубоких каньонов и уступов. Всё на поверхности Миранды говорило об активной и необычной геологической истории спутника:

Для связи с пролетающим 25 августа 1989 года мимо Нептуна Вояджером-2 уже и этих ухищрений стало недостаточно, и 64-метровые тарелки DSN в Голдстоуне (Калифорния), Мадриде (Испания) и Канберре (Австралия) были модернизированы до внушительных 70-ти метров, а 26-метровые тарелки «подросли» до диаметра в 34 метра.

Модернизация тарелки в Голдстоуне

«В каком-то смысле DSN и Вояджеры росли вместе» - говорит руководитель DSN Сюзанна Додд.

Нептун был последней планетой, с которой должен был встретиться Вояджер-2, поэтому было решено пройти невероятно близко рядом с планетой - всего в 5 тыс. км от его поверхности (это было менее трёх минут полёта при скорости аппарата). И данные передаваемые аппаратом того стоили: в центре фотографий Нептуна красовалось «большое тёмное пятно» размеры которого в 2 раза превышали Землю, которое представляло из себя атмосферный антициклон. Он был меньше большого красного пятна Юпитера, но всё равно было рекордным: скорости ветра вокруг пятна достигали 2400 км/ч!

К пролёту Нептуна стоимость проекта достигла 875 млн $, но 30 млн $ на первые два года расширенной межзвёздной миссии были выделены без раздумий, а миссии потребовалась уже четвёртая эмблема:

10 октября и 5 декабря 1989 были навсегда отключены камеры Вояджера-2, а 14 февраля 1990 года Вояджером-1 были сделаны его последние снимки, получившие название «Семейный портрет» : на них изображены все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Марса (свет от которых слишком слаб, чтобы его можно было различить на камерах). В тот же день были отключены камеры и второго аппарата.

Схема съёмки:

Среди этих фотографий выделяется фотография нашей Земли, сделать которую особо просил Карл Саган на протяжении многих лет. Именно с его руки она получила название «бледно-голубая точка» :

Земля на красной линии справа, ниже центра фотографии. Размеры Земли на этом фото составляют 0,12 пикселя. Единственная причина, почему она ещё хоть как-то различима - это то, что она отражает достаточно света, чтобы быть заметной на фоне мрака космоса.

Речь Карла Сагана, посвящённая этой фотографии:

Взгляните ещё раз на эту точку. Это здесь. Это наш дом. Это мы. Все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, все когда-либо существовавшие люди прожили свои жизни на ней. Множество наших наслаждений и страданий, тысячи самоуверенных религий, идеологий и экономических доктрин, каждый охотник и собиратель, каждый герой и трус, каждый созидатель и разрушитель цивилизаций, каждый король и крестьянин, каждая влюблённая пара, каждая мать и каждый отец, каждый способный ребёнок, изобретатель и путешественник, каждый преподаватель этики, каждый лживый политик, каждая «суперзвезда», каждый «величайший лидер», каждый святой и грешник в истории нашего вида жили здесь - на соринке, подвешенной в солнечном луче.

Земля - очень маленькая сцена на безбрежной космической арене. Подумайте о реках крови, пролитых всеми этими генералами и императорами, чтобы, в лучах славы и триумфа, они могли стать кратковременными хозяевами части песчинки. Подумайте о бесконечных жестокостях, совершаемых обитателями одного уголка этой точки над едва отличимыми обитателями другого уголка. О том, как часты меж ними разногласия, о том, как жаждут они убивать друг друга, о том, как горяча их ненависть.

Наше позёрство, наша воображаемая значимость, иллюзия о нашем привилегированном статусе во вселенной - все они пасуют перед этой точкой бледного света. Наша планета - лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нас же самих.

Земля - пока единственный известный мир, способный поддерживать жизнь. Нам больше некуда уйти - по крайней мере, в ближайшем будущем. Побывать - да. Поселиться - ещё нет. Нравится вам это или нет - Земля сейчас наш дом.

Говорят, астрономия прививает скромность и укрепляет характер. Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстранённая картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку - наш единственный дом.

Изначально работники проекта боялись что камеры Вояджера могут быть повреждены из-за света Солнца, которое располагалось слишком близко к Земле с такого расстояния (Вояджер-1 на тот момент был немногим далее 6 млрд км от Земли) - собственно линии на этой фотографии, это как раз блики от Солнца. В 1989 году решение сделать фотографии было принято, но калибровки камер затянулись (так как тарелки DSN были заняты получением информации с Вояджера-2 пролетающего Нептун). После этого появились проблемы с тем, что сотрудников занимавшихся управлением камер Вояджеров уже успели перевести на другие проекты. Вступиться за идею «семейного портрета» даже пришлось тогдашнему руководителю NASA - Ричарду Трули .

17 февраля 1998 года Вояджер-1 стал самым далёким объектом созданным человеком, обойдя в этом звании Пионер-10. К сожалению Пионерам-10 и 11 оказалось не суждено передать информацию о границах гелиосферы Солнца: у Пионера-11 вышел из строя солнечный датчик, из-за чего он «потерялся» в космосе и не смог поддерживать направление своей остронаправленной антенны на Землю (это произошло 30 сентября 1995 года на расстоянии 6,5 млрд км). Пионер-10 проработал до последних своих резервов, но его слабеющий сигнал в конце концов не смогли принимать даже огромные тарелки DSN, и связь с ним была потеряна 23 января 2003 года на расстоянии 11,9 млрд км.

В феврале 2002 года Вояджер-1 вошёл в ударную волну гелиосферы Солнца, а 16 декабря 2004 года - пересёк её впервые среди созданных человеком аппаратов. 30 августа 2007 её пересёк и его собрат, а 6 сентября на Вояджере-2 было отключено записывающее устройство.

31 марта 2006 года радиолюбитель из Бохум (Германия) смог получить данные с Вояджера-1 при помощи 20-метровой тарелки, с применением техники накопления сигнала. Получение данных было подтверждено на станции DSN в Мадриде.

13 августа 2012 года Вояджер-2 побил рекорд продолжительности работы аппарата в космосе. Это был рекорд Пионера-6 который проработал в космосе 12 758 дней - хотя возможно он до сих пор работоспособен (с ним не пытались связаться с 8 декабря 2000 года). Может какие-нибудь энтузиасты решат с ним связаться, и он вернёт себе звание самого долгоживущего космического аппарата? Кто знает…

22 апреля 2010 года на Вояджере-2 обнаружились проблемы с научными данными. 17 мая JPL выяснила причину, которой оказался бит памяти оказавшийся в состоянии тиристорного защёлкивания. 23 мая ПО было переписано с таким расчётом, чтобы этот бит никогда не использовался.

25 августа 2012 года Вояджер-1 пересёк гелиопаузу (подтверждения этому были получены 9 апреля 2013), и оказался в межзвёздной среде. Вояджер-2 должен вскоре последовать за собратом и к этому .

Показания плотности космических лучей Вояджера-1 (сверху) и Вояджера-2 (снизу).

Как видно из графиков, оба Вояджера уже вступили в гелиослой отделяющий Солнечную систему от межзвёздной среды, а Вояджер-1 - уже успел из него выйти. Пики в начале графиков показывают повышенную радиацию у Юпитера (связанную с его активным спутником Ио), и Сатурна. Предполагалось (согласно изначальной 5-летней миссии) - что половину радиационной дозы Вояджеры получат именно пролетая Юпитер.

Текущий статус

Изначальную программу полёта рассчитанную на пять лет - они уже перевыполнили в 8 раз (впрочем это далеко до текущего рекорда Оппортьюнити в 53 раза, который всё ещё продолжает работать). Скорости Вояджеров составляют 17,07 км/с и 15,64 км/с соответственно. Их масса (после использования части топлива) составляет 733 и 735 кг. В РИТЭГах остаётся около 73% плутония-238, но выходная мощность питающая аппараты снизилась до 55% (с учётом деградации термоэлектрогенераторов) и составляет 249 Вт от изначальных 450-ти.

Из изначальных 11 приборов включенными остаются только 5: это MAG (магнетометр), LECP (детектор заряженных частиц низкой энергии), CRS (детектор космических лучей), PLS (детектор плазмы), PWS (приёмник плазменных волн). На Вояджере-1 периодически включают ещё UVS (ультрафиолетовый спектрометр).

Члены миссии «Вояджер» 22 августа 2014 года

Будущее аппаратов

В данный момент команда «Вояджеров» борется за живучесть аппаратов, стараясь выкроить максимум из доступной энергии для работы научных приборов и их обогревателей. Лучше всего это процесс описывает Сюзанна Додд:

«Разработчики говорят: "эта система потребляет 3,2 Вт". Но в действительности она потребляет 3 Вт, но они должны быть консервативны в процессе разработки, когда они строят аппарат. Теперь мы в той точке миссии когда пытаемся избавиться от лишних резервов, и получить реальные цифры»

В ближайшее время на аппаратах должны быть отключены гироскопы, а с 2020 года - придётся приступить уже к отключению некоторых из научных инструментов. Члены команды пока не знают как они поведут себя в условиях дикого холода космоса (так как запасных аппаратов, и даже отдельных их инструментов, которых бы можно было проверить в барокамере - на Земле не сохранилось). Возможно приборы останутся работоспособны в процессе отключения их обогревателей, и тогда момент отключения последних приборов удастся оттянуть с 2025 года до 2030-го.

По оценкам, Вояджер-2 должен выйти за пределы гелиосферы в пределах десятилетия. Точной даты назвать нельзя так как гелиосфера не идеально сферическая, а вытянутая под действием внешних сил межзвёздной среды . Так что Вояджеру-2 должно хватить времени выйти из ударной волны, чтобы приступить к изучению межзвёздного вещества (в точке отличной от собрата) и сделать с ним возможно даже не последнее своё открытие - форму солнечной гелиосферы.

Вояджер-1 должен отдалиться от Земли на один световой день к 2027 году, а Вояджер-2 - к 2035-му. После 2030 года аппараты перейдут в режим радиомаяков (не имея мощности поддерживать работу своих приборов) и проработают так до 2036 года, после чего замолкнут уже навсегда. Таким образом аппараты должны «выйти на пенсию» в возрасте 48-53 лет, а «дожить» они должны до возраста в 59 лет.

Вояджер-1 направляется в точку с координатами 35,55° эклиптической широты, и 260,78° эклиптической долготы, и должен через 40 тыс. лет сблизиться на 1,6 св. года со звездой AC +79 3888 созвездия Жирафа (эта звезда в свою очередь сближается с Солнцем, и в момент пролёта Вояджера-1 будет на расстоянии 3,45 св. лет от нас). Примерно в тот же момент, Вояджер-2 (двигающийся в направлении -47,46° эклиптической широты, и 310,89° эклиптической долготы), приблизится к звезде Росс 248 на расстояние 1,7 св. года, а спустя 296 тыс. лет с текущего момента пролетит в 4,3 св. года от Сириуса .

Руководитель проекта

1972 год в Калтехе, и 2017 год на интервью в университете KAUST

Эдвард Стоун - бессменный руководитель проекта начавший карьеру астрофизика с экспериментов по изучению космических лучей в 1961 году. С 1967 он стал полноправным преподавателем Калтеха, в 1976 - профессором физики, а с 1983 по 1988 год - был председателем кафедры физики, математики и астрономии этого института. С конца 80-х до 2007 года был председателем совета директоров обсерватории Кека . В 1991-2001 годах занимал должность руководителя JPL, в 1996 году его именем был назван астероид №5841. Сейчас он продолжает оставаться исполнительным директором тридцатиметрового телескопа , и преподавателем Калтеха (которым он является аж с 1964 года).

Награды

1991 - National Medal of Science
1992 - Magellanic Premium
1999 - Carl Sagan Memorial Award
2007 - Philip J. Klass Award for Lifetime Achievement
2013 - NASA Distinguished Public Service Medal
2014 - Howard Hughes Memorial Award

Послесловие

«Мы всегда были в одном отказе от потери миссии» - говорит Сюзанна Додд

Эти аппараты стартовавшие во времена выхода 4-го эпизода «Звёздных войн» и «Близких контактов третьей степени» - пережили десятки неисправностей и 40 лет пребывания в вакууме при температуре чуть выше абсолютного нуля. Множество раз их миссия оказывалась под вопросом - даже до их непосредственного запуска. И не смотря ни на что, они всё ещё остаются в строю. Пожалуй в качестве гимна миссии нельзя найти ничего лучше, чем любимую композицию Марка Уотни из романа «Марсианин»

Теги:

• Вояджеры

Добавить метки

Правообладатель иллюстрации NASA

"Вояджер-1" - единственный сделанный человеком объект, прославившийся тем, что вырвался за пределы "космического дома" своих создателей - Солнечной системы. Причем как минимум дважды. Где он сейчас? Технически, все еще в ней.

Первые сенсационные сообщения о том, что автоматический зонд "Вояджер-1" (Voyager-1), запущенный НАСА еще в 1977 году для исследования Юпитера и Сатурна, покинул Солнечную систему, появились в марте 2013 года.

Американский геофизический союз (AGU) - некоммерческое общество, занимающееся исследованиями Земли и космоса, - выпустил пресс-релиз, в котором ссылался на внезапные изменения космического излучения.

Всего через несколько часов, после комментария непосредственно работающих над проектом ученых НАСА о том, что они ничего подобного утверждать не могут, эксперты AGU пошли на попятную. Они изменили пресс-релиз, указав теперь, что аппарат "вошел в новый космический регион", и признались в попытках сделать выводы своих наблюдений понятными широкой публике.

Подобные сообщения появлялись еще несколько раз каждые пару месяцев, пока через полгода специалисты НАСА фактически не подтвердили все предыдущие заявления. Наконец было официально объявлено, что зонд еще годом раньше - 25 августа 2012 года.

СМИ вновь не смогли отказать себе в громких заголовках, гласивших, что "Вояджер" покинул Солнечную систему, - и были не совсем уж неправы. Однако в материалах НАСА до сих пор таких смелых утверждений нет - более того, согласно им, никто из нас не доживет до того момента, когда это бесспорно станет реальностью.

Этот м атериал подготовлен в качестве ответа на один из вопросов, присланных нашими читателями. Задать свои вопросы по другим темам вы можете по этим ссылкам ( , ).

Где заканчивается Солнечная система?

Как всегда, это вопрос терминологии - все зависит от того, что именно считать Солнечной системой.

В привычном понимании она состоит из вращающихся вокруг нашей звезды восьми планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), их спутников, пояса астероидов (между орбитами Марса и Юпитера), множества комет, а также пояса Койпера.

В нем находятся в основном малые тела, оставшиеся от образования Солнечной системы, и несколько карликовых планет (в их числе Плутон, который чуть более десятилетия назад был разжалован в эту категорию из обычных планет). Пояс Койпера по сути похож на пояс астероидов, но значительно превосходит последний в размерах и массе.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Космический аппарат, улетевший с Земли дальше всех, был запущен 40 лет назад

Чтобы представить себе масштабы этой части солнечной империи, принято использовать астрономические единицы (а.е.) - одна единица равняется примерному расстоянию от Земли до Солнца (около 150 млн км или 93 млн миль).

Последняя планета - Нептун - удалена от звезды на расстояние около 30 а.е. До пояса Койпера - 50 а.е.

Прибавьте к этому еще чуть более 70 астрономических единиц - и мы подходим к первой условной границе Солнечной системы, которую и пересек "Вояджер", - внешней границе гелиосферы.

Все вышеописанное - планеты, пояс Койпера и пространство за ним - находится под влиянием солнечного ветра - непрерывного потока заряженных частиц (плазмы), исходящего от солнечной короны.

Этот постоянный ветер формирует вокруг нашей системы некое подобие вытянутого пузыря, который "вытесняет" межзвездную среду и называется гелиосферой.

По мере удаления от Солнца скорость движения заряженных частиц снижается, поскольку они сталкиваются со все большим противодействием - натиском межзвездной среды, в основном состоящей из облаков водорода и гелия, а также более тяжелых элементов, например углерода, и пыли (всего около 1%).

Когда солнечный ветер резко замедляется и его скорость становится меньше скорости звука, наступает первая граница гелиосферы, называемая границей ударной волны (по-английски - termination shock). "Вояджер-1" пересек ее еще в 2004 году (его брат-близнец "Вояджер-2" - в 2007) и, таким образом, вошел в область под названием гелиощит (heliosheath) - некое "преддверие" Солнечной системы. В пространстве гелиощита солнечный ветер начинает взаимодействовать с межзвездной средой, и их давление друг на друга сбалансировано.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption На этом графике НАСА показано, что "Вояджер-1" преодолел стадии ударной волны и гелиопаузы

Однако по мере продвижения дальше сила солнечного ветра начинает ослабевать еще больше и в конечном итоге полностью уступает внешней среде - эту условную внешнюю границу называют гелиопаузой. Преодолев ее в августе 2012 года, "Вояджер-1" вошел в межзвездное пространство и - если брать в качестве границ пределы наиболее ощутимого влияния солнечного ветра - покинул Солнечную систему.

Но на самом деле, согласно общепринятому в научной среде толкованию, зонд не проделал еще и половины пути.

Правообладатель иллюстрации NASA/JPL Image caption Pale Blue Dot (бледно-голубая точка) - одна из самых знаменитых фотографий, сделанных "Вояджером". В 1990 году аппарату дали команду "оглянуться назад" и сфотографировать нашу планету

Как ученые поняли, что "Вояджер-1" преодолел гелиопаузу?

Поскольку "Вояджер" исследует пространства, ранее никем не изведанные, понять, где именно он находится - довольно сложная задача.

Ученым приходится ориентироваться на данные, которые с помощью сигналов зонд передает на Землю.

"Никто до этого никогда не был в межзвездном пространстве, поэтому это все равно что путешествовать с помощью неполных путеводителей", - объяснял научный сотрудник проекта "Вояджер-1" Эд Стоун.

Когда информация, полученная от аппарата, стала указывать на изменившуюся вокруг него среду, ученые впервые заговорили о том, что "Вояджер" близок к выходу в межзвездное пространство.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption На этом рисунке НАСА изображены этапы выхода "Вояджера" в межзвездное пространство: ударная волна, гелиощит (желтый и фиолетовый отрезки) и гелиопауза

Наиболее простой способ определить, преодолел ли аппарат заветную границу, - измерить температуру, давление и плотность плазмы, окружающей зонд. Однако прибор, способный делать такие замеры, перестал работать на "Вояджере" еще в 1980 году.

Специалистам пришлось ориентироваться на другие два инструмента: детектор космических лучей и плазменный волновой прибор.

В то время как первый периодически фиксировал рост уровня космических лучей галактического происхождения (и падение уровня солнечных частиц), именно плазменному волновому прибору удалось убедить ученых в местонахождении аппарата - благодаря так называемым корональным выбросам массы, которые происходят на нашей звезде.

При ударной волне, следующей за выбросом на Солнце, устройство фиксировало колебания электронов плазмы, с помощью которых можно было определить ее плотность.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Специалисты смогли понять, где находится "Вояджер", благодаря вспышкам на Солнце

"Эта волна заставляет плазму как будто бы звенеть, - объяснял Стоун. - В то время как плазменный волновой прибор позволил нам измерить частоту этого звона, детектор космических лучей показал, откуда пришел этот звон - от выбросов на Солнце".

Чем выше плотность плазмы, тем больше частота колебаний. Благодаря второй на счету "Вояджера" волне, в 2013 году ученые смогли узнать, что зонд уже более года летит сквозь плазму, плотность которой в 40 раз превышает предыдущие замеры. Звуки, записанные при этом "Вояджером", - звуки межпланетной среды - можно послушать .

"Чем дальше двигается "Вояджер", тем выше становится плотность плазмы, - говорил Эд Стоун. - Потому ли это, что межзвездная среда становится все плотнее по мере отдаления от гелиосферы, или это результат самой ударной волны [от солнечной вспышки - Би-би-си]? Пока мы не знаем".

Третья волна, зафиксированная в марте 2014 года, показала незначительные по сравнению с предыдущими изменения в плотности плазмы, что подтверждает нахождение зонда в межзвездном пространстве.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Так выглядел центр управления "Вояджерами" в 1980 году

Итак, "Вояджер-1" выбрался за пределы наиболее "густонаселенной" части Солнечной системы и сейчас находится в 137 астрономических единицах, или 20,6 млрд км от Земли. Проследить за ним можно .

Так когда же он наконец окончательно покинет систему? По расчетам НАСА, примерно через 30 тысяч лет.

Дело в том, что Солнце, аккумулируя в себе подавляющую часть массы всей системы - 99%, распространяет свое гравитационное влияние далеко за пределы пояса Койпера и даже гелиосферы.

Примерно через 300 лет "Вояджер" должен встретиться с Облаком Оорта - гипотетической (потому что никто никогда его не видел и ученые имеют лишь теоретическое представление о нем) сферической областью, опоясывающей Солнечную систему.

В ней "живут", притягиваясь к нашей звезде, в основном ледяные объекты, состоящие из воды, аммиака и метана, - они, по версии ученых, изначально сформировались намного ближе к Солнцу, но затем были отброшены на задворки системы гравитацией планет-гигантов. На то, чтобы обратиться вокруг нас, им требуются тысячелетия. Считается, что некоторым из этих объектов удается попасть обратно, - и тогда мы замечаем их в форме комет.

Одни из недавних примеров - кометы C/2012 S1 (ISON) и C/2013 A1 (Макнота). Первая распалась после прохождения мимо Солнца, вторая прошла вблизи Марса и покинула внутреннюю область системы.

Гипотетическая граница Облака Оорта и есть последняя граница Солнечной системы - предел гравитационного могущества нашей звезды, или сфера Хилла.

За пределами Облака Оорта нет ничего - только свет, исходящий от Солнца и подобных ей звезд.

Через несколько лет ученые начнут постепенно отключать приборы "Вояджера-1". Последний, как ожидается, прекратит работать около 2025 года, после чего зонд будет отправлять данные на Землю еще несколько лет, а затем продолжит свое путешествие в тишине.

Чтобы достичь пределов сферы Хилла, солнечному свету, перемещающемуся с максимально известной нам скоростью, нужно около двух лет. До ближайшей к нам звезды - Проксима Центавры - он доходит примерно за четыре года. "Вояджеру", если бы его путь пролегал к ней, понадобилось бы более 73 тысяч лет.

Миссия "Вояджеров"

• Несмотря на название, первым был запущен "Вояджер-2" - 20 августа 1977 года. "Вояджер-1" стартовал 5 сентября того же года
• Официальная миссия зондов заключалась в изучении Юпитера и Сатурна

Правообладатель иллюстрации Science Photo Library Image caption Снимок Европы - одного из спутников Юпитера, сделанный "Вояджером-2"

• Аппаратам удалось изучить и сделать фотографии Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и их спутников, а также провести уникальные исследования системы колец Сатурна и магнитных полей планет-гигантов
• "Вояджер-1" затем приступил к своей "межзвездной миссии" и стал самым далеким от Земли объектом, которого касался человек. Теперь в его задачу входит иследование гелиопаузы и среды за пределами влияния солнечного ветра. "Вояджер-2" в ближайшие годы также должен пересечь гелиопаузу
• На борту обоих "Вояджеров" есть так называемые Золотые пластинки с записью звуковых и видеосигналов. На них воспроизведена карта пульсаров с отметкой положения Солнца в Галактике - на случай если обнаруживший ее захочет нас найти. Кроме того, специалисты включили в записи все, что по их мнению, нужно знать представителям внеземной жизни о человечестве: фотографии, приветствия на 55 языках, в том числе древнегреческом, телугу и на кантонском диалекте, звуки земной природы (вулканы и землетрясения, ветер и дождь, птицы и шимпанзе, человеческие шаги, стук сердца и смех), а также музыкальные произведения - от Баха и Стравинского до Чака Берри и Блайнд Вилли Джонсона и традиционных песнопений.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption На этих пластинках содержится информация о богатстве и разнообразии человеческой культуры

Управление по исследованию космического пространства в 2013 году дало официальное подтверждение невероятного факта. На протяжении какого-то времени это предположение выдвигали многие планетологи. Теперь информация имеет официальный статус. В августе 2012 года зонд Voyager-1 совершил исторический прорыв. Он стал первым рукотворным объектом, покинувшим границу Солнечной системы. Отныне человечеству подвластно межзвездное пространство.

Это лишь первый шаг, но исследователи космоса уже сейчас уверены в вероятности новых прорывов. На момент распространения информации космический аппарат Voyager-1 бороздил просторы вселенной 36 лет. За это время зонд НАСА преодолел 14 миллиардов километров, двигаясь со скоростью более 61 тысячи километров в час.

Почему подтверждения пришлось ждать целый год

Более года некоторые члены научного сообщества утверждали, что космический аппарат достиг пределов гелиосферы. Это было ясно, исходя из математических расчетов и движения зонда по прогнозируемой траектории. Однако официальные лица НАСА не спешили с выводами. Создатели зонда полагали, что аппарату понадобится еще некоторое время для того, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. И это время вполне может затянуться на год.

Наше светило образует вокруг себя гелиосферу, так называемый пузырь, наполненный солнечной плазмой и отражающей магнитное поле. Поэтому движение зонда по выходу в межзвездное пространство могло быть сопряжено с определенными сложностями. Ученые полагают, что за пределами гелиосферы частицы пространства более плотные, а это значит, что может измениться скорость движения космического аппарата.

Обнаружение изменений

В августе 2012 года сотрудникам НАСА удалось отследить изменение концентрации частиц пространства, окружающих космические аппараты «Вояджер». В 1977 году с Земли были запущены сразу два зонда-близнеца в рамках проекта по изучению отдаленных планет и окраин гелиосферы. Поначалу все указывало на то, что один из двух аппаратов вышел в межзвездное пространство. И уже следующая сводка внесла путаницу в данные исследователей. Новые данные не показали существенных изменений. Спустя год ученые поняли, что магнитные поля внутри Солнечной системы и за ее пределами на самом деле могут функционировать одинаково. Поэтому был проделан контрольный тест, который и определил истинное местоположение зонда. Относительная плотность и большое количество других высоко заряженных частиц явно указывали на нахождение его в солнечной плазме.

Счастливая случайность

Удивительно, но усилия НАСА могли бы и не увенчаться успехом. Вернее, человечество не узнало столь скоро об истинном положении дел. Еще в 80-х годах встроенные приборы, предназначенные для измерения плотности частиц в плазме, вышли из строя. Космическая миссия могла встать под угрозу срыва, ведь теперь надежда ученых возлагалась только лишь на снятые с внешних антенн зонда показания. Исследователям космоса помог счастливый случай. В марте 2012 года был отмечен выброс коронарной массы на Солнце. Солнечная плазма достигла точки, где находился зонд НАСА в апреле 2013 года. Это и помогло добыть новые показатели плотности частиц вокруг космического корабля.

Ученые были поражены: плотность плазмы, находящейся в непосредственной близости от «Вояджера», в 40 раз превышала показатели коронарных выбросов в самой гелиосфере. Подняв архивы, ученые обнаружили еще два колебания в уровнях плотности плазмы, окружающей зонд. Наконец было получено официальное подтверждение того, что зонд покинул пределы Солнечной системы и вышел на новый уровень освоения межзвездного пространства. Эксперты определили точную дату - 25 августа 2012 года.

Осторожность в заявлениях

И все же, несмотря на официальное заявление НАСА, некоторые ученые по-прежнему осторожны в своих высказываниях. Термин «Солнечная система» может включать в себя и непостижимо далекие кометы, вращающиеся в гипотетической сферической области, именуемой облаком Оорта. С научной точки зрения существование этого объекта еще не подтверждено. Но если гипотеза получит обоснование, зонду понадобится более 30 тысяч лет для того, чтобы достичь этого далекого объекта.

Несмотря на то что физические компоненты «Вояджера» (приблизительно 65 тысяч отдельных частей) могут продолжить странствие на протяжении миллионов лет, научное оборудование, находящееся внутри космического объекта, имеет гораздо меньший срок службы. Ожидается, что в течение ближайших 20 лет инструменты придут в негодность.

Фотографии, полученные с зонда

В 1980 году с целью экономии электроэнергии камеры Voyager-1 были отключены и запущены снова только лишь спустя десять лет. Все это время не было необходимости делать снимки в космическом пространстве, которое уже и так хорошо изучено. У аппарата была иная миссия. И вот, когда зонд подошел к самым отдаленным уголкам Солнечной системы, были сделаны уникальные снимки. Заключительная партия из 60 фотографий была получена НАСА 14 февраля 1990 года.
Среди снимков был уникальный - вид на Солнце в окружении нескольких планет. И вот уже почти четыре десятилетия зонд посылает на землю данные через передатчик, который по мощности не превосходит лампочку, встроенную в холодильник. Именно поэтому данные, полученные с космического аппарата, содержат менее 1МБ памяти. Для того чтобы послать сигнал на Землю, уходит около 16 часов.

Заключение

Стоит отметить, что второй зонд довольно быстро отошел от собрата и путешествует по другому маршруту. В его цели входит наблюдение за отдаленными крупными планетами Солнечной системы - Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном, а уже затем выход в межзвездное пространство. Ожидается, что это произойдет в ближайшие несколько лет.