Кольца планет и излучение Млечного Пути: 45 лет дальних странствий «Вояджеров»

20 августа 1977 года c Земли запустили исследовательский зонд «Вояджер-2». Так началась самая длительная космическая миссия, которая продолжается до сих пор. «Хайтек» рассказывает про первых странников, вышедших в межзвездное пространство, изучение далеких планет и гелиосферы.

Несмотря на название, «Вояджер-2» был первым из двух зондов, отправленных НАСА для исследования внешних планет Солнечной системы. Он стартовал на борту ракеты Титан III (Тита-Центавр) с космодрома на мысе Канаверал 20 августа 1977 года. Через 17 дней, 5 сентября, вслед за ним отправился «Вояджер-1».

Уникальная космическая миссия состоялась благодаря редкому сближению планет, которое происходит раз в 176 лет. В конце 70-х годов движение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна вокруг Солнца совпали так, что космический зонд «Вояджер-2» смог осмотреть все эти планеты. У «Вояджера-1» была другая задача — он сосредоточился на Юпитере и Сатурне, подробнее изучив спутники планет. 

В начале XXI века космические зонды «Вояджер» стали первыми и пока единственными искусственными объектами, которые преодолели гелиопаузу и вышли в межзвездное пространство. 

45 лет полета кораблей миссии «Вояджер». Изображение: NASA, JPL-Caltech

«Капсула времени»

Если сравнить корабли миссии «Вояджер» с современными устройствами, которые есть у каждого дома, они покажутся раритетом из музея истории. Тем удивительнее, что они до сих пор работают.

«Вояджер-1» и «Вояджер-2» — как капсула времени, сохранившая свою эпоху, считают в НАСА. Каждый корабль оснащен восьмидорожечным магнитофоном для записи данных. При этом у них примерно в 3 млн раз меньше памяти, чем у смартфона, а данные корабли отправляют в 38 тыс. раз медленнее, чем телефон, подключенный к 5G.

Каждый «Вояджер» питается от радиоизотопного термоэлектрического генератора, содержащего плутоний. При распаде радиоактивного элемента выделяется тепло, которое преобразуется в электричество. По мере распада плутония тепловыделение уменьшается, и «Вояджеры» теряют электричество.

Чтобы увеличить продолжительность миссии, в НАСА отключили все второстепенные системы. В их числе — нагреватели, которые защищали инструменты корабля от воздействия низких температур космоса. Удивительно, что все пять приборов, у которых в 2019 году отключили обогрев, до сих пор работают, хотя при их проектировании и испытании для них заложили гораздо более комфортные условия.

«Вояджер-2» перед запуском. Корабли полностью идентичны. Изображение: NASA, JPL-Caltech

Совместный полет

«Вояджер-2» достиг Юпитера в 1979 году, через два года после запуска с мыса Канаверал. За четыре месяца до него планету посетил «Вояджер-1»: он двигался по более короткой траектории и обогнал своего «близнеца». Двойное наблюдение позволило сравнить облик планеты с разницей в несколько месяцев. Так ученые впервые зафиксировали изменения в Большом красном пятне.

Доказывая, что вокруг внешних планет много спутников, «Вояджер-2» случайно сфотографировал Адрастею, маленькую луну Юпитера. Она исключительно мала, всего около 30,5 км в диаметре, и ее до этого с Земли не видели. А за несколько месяцев до этого «Вояджер-1» нашел два других спутника Юпитера: Фиву и Метиду. 

Следующим на очереди был Сатурн. Первым этой планеты тоже достиг «Вояджер-1» в ноябре 1980 года, он максимально сблизился с планетой 12 ноября. А 26 августа 1981 года его маневр повторил «Вояджер-2». Благодаря близкому расстоянию космические корабли сделали первые детальные снимки планеты. 

Разница в сроках миссии позволила ученым уточнить задачу для второго из «братьев». Они предположили, что Сатурн может быть окружен множеством колечек и провели эксперимент. С помощью камеры космического аппарата исследователи почти два с половиной часа наблюдали за звездой Дельта Скорпиона, когда она проходила через плоскость колец. Как и ожидалось, мерцающий свет звезды выявил колечки диаметром до 100 м. 

После посещения Сатурна пути «Вояджеров» разделились: первый совершил маневр вокруг спутника Титан и, выйдя из плоскости эклиптики, отправился прочь от Солнца, а второй отправился к следующим планетам нашей системы. Он стал первым и пока единственным в XX веке космическим кораблем, приближавшимся к Урану и Нептуну.

Первый на дальних планетах

«Вояджер-2» максимально приблизился к Урану 24 января 1986 года. Зонд сделал несколько снимков планеты, а датчики собрали сведения о ее свойствах. Например, он открыл, что южный полюс обращен к Солнцу и что атмосфера планеты состоит примерно на 85% из водорода и на 15% из гелия.

Еще «Вояджер-2» нашел кольца вокруг Урана, 10 новых спутников и магнитное поле, которое, как ни странно, на 55° отклонялось от оси планеты. Необычное положение Урана остается загадкой, которую пока так и не раскрыли планетологи.

Следующей точкой был Нептун. Максимальное сближение космического корабля с планетой произошло 25 августа 1989 года, почти через 12 лет после начала путешествия. Благодаря многократному компьютеризированному испытательному моделированию траектории, инженеры, управляющие миссией, определили оптимальный способ прохождения спутника через систему Нептун — Тритон. 

Плоскость орбиты Тритона (спутника Нептуна) сильно наклонена по отношению к плоскости эклиптики, поэтому космический корабль направили на путь примерно в 4 950 км над северным полюсом Нептуна. А через пять часов он сблизился со спутником, пройдя на расстоянии 40 тыс. км от него. 

Так «Вояджер-2» прислал самые детальные спутники планеты и Тритона и открыл неизвестные ранее кольца Нептуна и шесть новых спутников. Завершив маневр, корабль отправился прочь от Солнца в сторону межзвездного пространства.

Межзвездные странники

Пока «Вояджер-2» совершал облеты, «Вояджер-1» направился к границе гелиосферы. Это область пространства, окружающая нашу звезду, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью.

Космический корабль покинул зону солнечного ветра в начале 2012 года и обнаружил, что гелиосфера блокирует 70% космических лучей или энергичных частиц от взрывающихся звезд. 

Еще до выхода в межзвездное пространство 1 декабря 2011 года объявили, что «Вояджер-1» обнаружил излучение Лайман-альфа, исходящее из галактики Млечный Путь. Это излучение в ультрафиолетовом спектре, которое создают возбужденные атомы водорода. Такое же излучение раньше находили от других галактик, но из-за помех Солнца излучение Млечного Пути нельзя было найти. 

«Вояджер-2», завершив планетарные исследования, продолжил движение к границе гелиосферы и покинул ее в 2018 году. Корабли движутся в разных направлениях, поэтому точки, в которых они пересекли границу гелиосферы, отличаются. С помощью собранных данных исследователи уточнили ее форму.

«Портрет Солнечной системы», сделанный зондом «Вояджер-1». Изображения: NASA

За 45 лет «Вояджеры» проделали огромный путь. Сейчас первый из них находится на расстоянии 23,49 млрд км от Земли, а второй — 19,50 млрд км. Эти устройства устарели, но оба космических аппарата все еще исследуют межзвездное пространство, наблюдая за неизведанными территориями. 

Исследователи — некоторые из них моложе этих космических аппаратов — объединяют наблюдения «Вояджера» с данными новых миссий. Они хотят получить точную картину пространства, окружающего Солнце, и узнать, как гелиосфера взаимодействует с межзвездным излучением.


Читать далее:

Рекордный корональный выброс массы на Бетельгейзе в 400 млрд раз больше солнечного

Мегалодон съедал животное размером с косатку за раз

На Эвересте нашли следы ДНК, которой там быть не должно

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Ученые предостерегают от создания зеркальных бактерий: они угрожают жизни
Наука
Астрономы наблюдали редкий гамма-всплеск от черной дыры в соседней галактики
Космос
Физики нашли странную частицу: ее масса то возникает, то исчезает
Наука
Генетики выяснили, когда неандертальцы скрещивались с современными людьми
Наука
В Google оценили риски для криптографии с появлением квантового чипа Willow
Новости
На звездах, подобных Солнцу, супервспышки происходят чаще, чем считалось
Космос
Google Play закрывает монетизацию для разработчиков из России
Новости
НАСА установило причины «первой авиакатастрофы на Марсе»
Космос
Университетский стартап из Грозного разработал VR-тренажер для хоккеистов
Новости
Микророботы из гидрогеля уменьшили раковые опухоли у мышей
Наука
Форум по робототехнике для школьников и студентов пройдет в Иннополисе
Иннополис
В пещере «первых Homo sapience Евразии» обнаружили ритуальную комнату
Наука
Эксперты обсудили путь от замещения импорта к технологическому лидерству
Наука
В ранней Вселенной нашли галактику, напоминающую юный Млечный Путь
Космос
Материал с МКС лучше земных аналогов активирует восстановление костей
Космос
Болото вместо степи: выяснили, каким был мост между Евразией и Америкой
Наука
Горбатый кит в поисках партнера пересек три океана и проплыл 13 000 км
Наука
Химики создали суперустойчивые кишечные палочки для промышленности
Наука
В IBM придумали как в пять раз быстрее обучать ИИ и экономить энергию
Новости
«Т-Технологии» бесплатно предоставит разработчикам российские модели ИИ
Новости