Зонд "Вояджер-2", покинувший Землю 33 года назад, начал посылать на Землю сообщения, не поддающиеся декодированию.

В 1977 году, когда этот космический аппарат был запущен НАСА в рамках программы «Вояджер», ученые поместили в него носитель данных (12-дюймовый диск). Понимая, что вероятность контакта с высокоразвитой внеземной формой жизни , все же, существовала, они записали на этот диск образцы музыки, а также приветствия на 55 разных языках.

В настоящий момент, поток данных с «Вояджера-2» не поддается дешифровке: посылаемые им сигналы имеют неизвестный формат. Несмотря на то, что официально НАСА объясняет ситуацию сбоем в системе, отвечающей за кодирование данных, существует альтернативное мнение, согласно которому смена формата стала результатом того самого контакта, к которому ученые подготовили «Вояджер-2» в 1977 году.

Уфолог Хартвиг Хаусдорф (Hartwig Hausdorf) комментирует положение дел следующим образом: «Создается впечатление, будто кто-то перепрограммировал или похитил зонд – впрочем, возможно, всей правды мы до сих пор не знаем».
Формат, в котором с «Вояджера-2» отправлялась исследовательская информация, изменился в прошлом месяце, когда аппарат был на расстоянии 8,6 миллиарда миль от Земли. Согласно представителям НАСА, специалисты агентства занимаются решением проблемы. В данный момент зонд переведен в режим, в котором он передает данные только о своем состоянии.

"ВОЯДЖЕР-2" ИССЛЕДУЕТ УРАН

Борислав Славолюбов

20 августа 1977 года с космодрома космического центра им. Кеннеди был запущен космический аппарат "Вояджер-2". Первоначально станция стартовала к Юпитеру и Сатурну. Однако на рубеже 70-х и 80-х годов все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы ("парад планет"). Последний раз такое "собрание" проходило 180 лет назад. Использование гравитационного маневра сделало возможным дальнейший полет "Вояджера" - к Урану и Нептуну. Без такого маневра полет к Урану продолжался бы на 20 лет дольше, 30 лет вместо 9 - станция летела бы до сих пор.

После пролета мимо Сатурна под воздействием притяжения этой планеты "Вояджер-2" совершил пертурбационный маневр (разворот почти на 90°) и перешел на траекторию полета к Урану. В 1981 году вероятность выполнения научной программы у Урана оценивалась в 60-70%. Во время пролета системы Сатурна произошло заклинивание поворотной платформы аппарата. Для того, чтобы понять, в чем неисправность, в Лаборатории Реактивного Движения (JPL) были срочно изготовлены 86 (!) макетов силового привода платформы, на которых и провели всестороннее изучение нештатной ситуации. Удалось выяснить, что причиной заклинивания послужила большая нагрузка на платформу вблизи Сатурна, и неисправность можно устранить. Была разработана программа более аккуратного управления платформой. Как запасной вариант, было предусмотрено наведение приборов путем разворота всей станции с помощью двигателей микроориентации.

В 1986 году в южном полушарии Урана стояло полярное лето. К Солнцу (и к подлетающему "Вояджеру-2") был обращен южный полюс планеты. Из-за большого наклонения спутниковой системы Урана по отношению к эклиптике было решено совершить пролет вблизи лишь одного спутника. В 1984 году этим спутником была выбрана Миранда. Было принято решение о минимальном расстоянии до Миранды в 29 тысяч километров. Рассматривался вариант и более тесного сближения - до 15 тысяч километров, но в этом случае система компенсации сдвига изображения телевизионных камер не могла бы предотвратить смазывания получаемых снимков.
При пролете мимо Урана впервые для связи с "Вояждером-2" использовались новые 64-метровые антенны, установленные в США, Испании и Австралии. Из-за падения мощностей радиоизотопных батарей (до 400 Вт) приходилось ограничить научную программу и использовать приборы поочередно.
В период с 4 ноября 1985 г. по 10 января 1986 г. станция вела обзорные наблюдения Урана с использованием телевизионных камер, которые регистрировали образования в атмосфере планеты и движение ее спутников. На снимках, полученных 30 декабря, был обнаружен новый спутник - Пак, размером около 170 км. Примерно в это же время было сфотографировано главное кольцо и несколько других. По мере постепенного сближения с Ураном в течение января 1986 года были сфотографированы еще около десятка небольших внутренних спутников размером в несколько десятков километров.
Кроме ранее известных 9 колец было открыто еще 2 слабых кольца - 1986 U1R и 1986 U2R. Дополнительно, установленный на аппарате фотополяриметр обнаружил по крайней мере еще несколько неполных колец, лежащих за пределами кольца Эпсилон.

Также было обнаружено, что узкие кольца погружены в широкое, разреженное кольцо.

Был сделан вывод, что кольцо Эпсилон состоит из крупных частиц размером около 1 метра (точнее, от 10 см до 10 м).
За 6 дней до максимального сближения с Ураном произошел серьезный сбой в передаче данных. Выяснилось, что при переходе на более мощный алгоритм сжатия (Рида-Солона) при передаче данных изображения искажены сеткой черных и белых линий. Одна группа, не доверяя компьютеру, обработала вручную все пикселы. Результат оказался тот же. Другая группа подготовила новое задание аппарату: прочесть и передать на Землю все, что он записал в память. Прошло много часов, прежде чем был получен ответ. Сравнение показало, что среди многих килобайт программы в одном восьмиразрядном слове один из нулей замещен единицей. Запрос с Земли и ответ Вояджера-2 показали, что перевести эту ячейку в "нулевое" состояние не удается. Тогда программисты так переписали эту часть программы, чтобы дефектный триггер не вызывал искажений. За четыре дня до сближения программа была послана на борт. Телеметрическая информация стала поступать без искажений.
В атмосфере Урана наблюдалось гораздо меньше деталей, чем в атмосферах Сатурна и Юпитера. На полученных снимках видна коричневатая дымка над южной полярной областью, освещенной Солнцем, а также некоторые облачные образования на различных широтах, движущиеся с неодинаковой скоростью.

Были обнаружены ветры, направление которых совпадает с направлением вращения планеты, причем в высоких широтах циркуляция атмосферы происходит с большей скоростью, чем у экватора. В самых верхних слоях атмосферы температура высокая: 750 К на дневной и 1000 К на ночной стороне планеты. В нижней части атмосферы над обоими полюсами температура одинакова. Исследования температуры в функции широты показали, что в высоких широтах близ полюса и в низких широтах близ экватора она одинакова. Зарегистрирован холодный пояс шириной 10-15°, ось которого тянется примерно вдоль 40-й параллели. Температура атмосферы в этом поясе существенно ниже, чем в прилегающих областях. Станция обнаружила на Уране корону атомарного водорода над молекулярным водородом. Температура этой короны на дневной стороне 750 К, на ночной 1000 К.
Вояджер-2 открыл у Урана магнитосферу с напряженностью 0,25 Гс. Его полярность та же что и у Юпитера и Сатурна, и противоположна полярности магнитного поля Земли и Меркурия. Магнитометры станции показали, что в пределах магнитосферы планеты находятся орбиты спутников - Миранды, Ариэля и Умбриеля. Зарегистрированы возмущения магнитного поля этими тремя спутниками. Шлейф магнитосферы планеты простирается на большое расстояние. При проходе шлейфа зарегистрировано изменение направления поля на обратное, обусловленное наклоном магнитной оси Урана к оси вращения. Этот наклон составляет около 60 градусов, больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. При вращении Урана его магнитная ось перемещается в пространстве и увлекает за собой силовые линии магнитного поля, закручивая их.
Внутренняя магнитосфера Урана, по-видимому, представляет собой комбинацию горячих (100 000 К) и очень горячих (10 000 000 К) ионов. Горячие ионы обнаружены вблизи планеты, их плотность в 10 раз выше, чем плотность очень горячих ионов, которые обнаружены по обе стороны орбиты Миранды. Считают, что источником этих ионов является не солнечный ветер, а более удаленные от планеты спутники Урана. Генерируемые ими ионы (в основном протоны) при приближении к планете могут поглощаться Мирандой. Прибор для регистрации космического излучения обнаружил повышение интенсивности магнитного поля Урана внутри орбиты Миранды. Интенсивность поясов радиации Урана практически такая же, как у поясов Земли, и несколько меньше, чем у поясов Сатурна. В поясах Урана ниже содержание электронов высокой энергии, чем в поясах Земли.
Наблюдения магнитного поля Урана были важны еще и потому, что они позволили определить период вращения Урана вокруг оси и на основании этого - скорость ветров в атмосфере путем прослеживания движения облачных образований.
Зарегистрировано свечение Урана в УФ диапазоне, распространяющееся примерно на 50 тыс. км от планеты. На ночной стороне планеты обнаружены авроральные явления в районе магнитного полюса. Также зафиксировано интенсивное так называемое "электросвечение" атмосферы на дневной стороне планеты и радиоизлучение с ночной стороны. Плотность экзосферы достигает 100 штук в куб.см на уровне самого внешнего, кольца.

За несколько дней до пролета Урана станция начала подробную съемку крупнейших спутников:

В день пролета были получены беспрецедентные по разрешению снимки четырех крупнейших спутников. Наиболее близко от этих спутников станция пролетела от Ариэля - в 130 тысячах километров. В результате были получены снимки с разрешением до 2-3 километров на пиксель, показывающие геологически активную поверхность спутника. Для других спутников расстояние было гораздо выше: Умбриэль 557 тыс. км. (10 км на пиксель), Титания - 369 тыс. км. (13 км на пиксель) и Оберон - 660 тыс. км (12 км на пиксель).

Вояджер-2 прошел в 81200 км от облачного слоя Урана 24 января 1986 года. При проходе АМС через плоскость колец на расстоянии около 100 тысяч км от центра планеты прибор для изучения волн в плазме регистрировал приблизительно 30 слабых столкновений с частицами каждую секунду. Примерно в это же время АМС подошла к Миранде - до 30 тысяч километров от ее поверхности. Это позволило получить снимки с разрешением 560 метров на пиксель.

Но, к сожалению, все пять крупных спутников Урана были отсняты лишь с одного - подсолнечного полушария.
Через 3 часа АМС вошла в радиотень Урана и провела радиозондирование ее атмосферы. Съемка системы Урана продолжалась и после пролета планеты. Всего от АМС было получено около 6 тыс. снимков Урана, его спутников и колец.

40 лет назад были запущены космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Всего за 12 лет они пролетели вблизи четырех больших планет Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Оба космических зонда работают непрерывно и посылают данные на Землю, хотя в настоящее время они находятся далеко за пределами орбиты Плутона.

Давайте вернемся в 1965 год, когда активно шло соревнование за первенство в высадке на Луну, а у НАСА были деньги и уверенность в осуществлении большой мечты.

В тот момент никто и не думал о «Вояджере», потому что все считали, что космическая техника еще не была готова для путешествий длинной во много миллиардов километров за пределы Солнечной системы.

Но уже были деньги для приглашения на работу молодых и многообещающих математиков, занимавшихся наукой в крупном исследовательском центре Калифорнии JPL, и двое из этой группы математиков создали основу для разработки «Вояджера».

Майкл Минович (Michael Minovich) и Гэри Флэндроу (Gary Flandro) получили задание исследовать возможные траектории полета космических зондов в Солнечной системе. Это было исследование под лозунгом «Своевременная осмотрительность», которое должно было продолжаться до того момента, пока ракетная техника не достигнет необходимого уровня развития.

Никто не рассчитывал на какие-либо выдающиеся результаты, но эти два молодых математика установили, что в период с 1976 по 1979 год существует уникальная возможность для запуска космического зонда в полет вблизи четырех крупных планет без больших затрат горючего. Это была возможность, которая возникала раз в 176 лет. Именно в эти три года планеты располагались таким образом, что было можно использовать гравитацию одной планеты для полета зонда дальше к следующей планете.

Контекст

В какой части Солнечной системы оказался «Вояджер 1»?

«Вояджер-1» обнаружил странный участок на краю Солнечной системы

Человечество стремится за пределы Солнечной системы

НАСА не упустило эту возможность: были быстро разработаны планы большой экспедиции по Солнечной системе.

Планировалось послать по меньшей мере четыре космических зонда и помимо этого исследовать далекий Плутон. В 1976-77 году планировалось отправить два зонда к Юпитеру, Сатурны и Плутону, а в 1979 — еще два зонда к Юпитеру, Урану и Нептуну.

Но американскому Конгрессу, узнавшему, что этот проект стоит больше миллиарда долларов, это пришлось не по душе. В то время это были большие деньги. Конгресс хотел выделить деньги только для двух космических зондов, которые воспользуются благоприятным расположением планет для исследования Юпитера и Сатурна.

НАСА готовится к «Большой прогулке»

НАСА совершила небольшой акт гражданского неповиновения, который, правда, сейчас уже прощен.

«Вояджер-1» точно выполнял официальный план, который ограничивался посещением лишь Юпитера и Сатурна, что дало возможность с близкого расстояния исследовать спутник Юпитера Ио и большой спутник Сатурна Титан.

Но это также означало, что «Вояджер-1» получил орбиту, с которой невозможно было лететь дальше к Урану и Нептуну. У ученых была тайная мысль держать в запасе «Вояджер-2». Он получил медленный трек и поэтому все время летел за «Вояджером-1». Пока «Вояджер-1» решал свои задачи, «Вояджеру-2» было позволено выполнить первоначальную миссию и лететь к четырем большим планетам, то есть совершить «Большую прогулку», как потом назвали эту экспедицию.

У этого решения было смешное последствие: «Вояджер-2» был запущен до «Вояджера-1». В результате этого быстрый «Вояджер-1» первым достиг Юпитера и Сатурна. А медленный «Вояджер-2» должен был довольствоваться вторым местом, но зато получил возможность стать первым зондом, достигшим Урана и Нептуна.

Большой недосмотр приводит к дополнительной работе

Поэтому «Вояджер-2» был запущен 20 августа. И хотя это был «медленный» зонд, он тем не менее достиг скорости в 52 тысячи км в час, в результате чего пролетел мимо орбиты Луны менее чем за 10 часов.

Две недели спустя был запущен быстрый «Вояджер-1», и теперь все надеялись на спокойный полет к Юпитеру. Но тут произошел сбой, в результате которого немалому числу инженеров в течение последующих 12 лет пришлось работать сверхурочно.

Центр управления забыл отправить рутинное сообщение «Вояджеру-2». Когда компьютер «Вояджера-2» не получил ожидаемого сообщения, то в его инструкции было записано, что это может произойти только в случае неисправности бортового приемника. Считалось, что центр управления просто не мог забыть об этой операции.

«Вояджер-2» послушно перешел на запасной приемник, но тот не имел соответствующей настройки и мог принимать сигналы только в очень узком диапазоне частот 96 герц, и это создало проблемы.

Центр управления естественно посылал сигналы на совершенно определенной частоте, но поскольку «Вояджер» двигался очень быстро относительно Земли, из-за эффекта Допплера он принимал сигнал на другой частоте. Поэтому приемник был настроен таким образом, чтобы принимать сигналы в диапазоне 100 000 герц.

«Вояджер-2» молчал

Первой реакцией был перевод «Вояджера-2» к главному приемнику, но этот приемник тотчас же полностью сломался. В результате НАСА лишилось возможности посылать команды космическому зонду.

Это оказалось гораздо более серьезной проблемой, чем ожидалось. Скорость относительно Земли рассчитывалась легко, но гораздо хуже было то, что даже очень небольшие изменения температуры зонда величиной менее 0,3 градуса так сильно меняли частотный диапазон приемника, что контакт с Землей прерывался. Было обнаружено, что даже при включении одного прибора или использовании одного из двигателей управления температура космического зонда менялась.

Инженеры НАСА в течение нескольких лет разработали полную математическую модель «Вояджера», которая могла рассчитать температуру зонда с точностью до одной сотой градуса. Модель разрабатывалась в течение всего полета зонда к Нептуну, связь с ним прерывалась на несколько дней.

«Вояджер» посылает первые снимки на Землю

В марте 1979 года «Вояджер-1» достиг Юпитера, и ученые были буквально поражены фантастическими фотографиями, присланными в центр: облака и красное пятно на Юпитере, оранжевый спутник Ио и белая, вся покрытая льдом Европа.

Ученые узнали, что значит понятие «Instant Science» (моментальная наука), когда журналисты в JPL сразу попросили дать пояснения о фотографиях, которые поступили всего несколько часов назад и поэтому не были тщательно проанализированы экспертами.

Для много ученых, привыкших к спокойной жизни и вдруг очутившихся в большой аудитории перед десятками желающих получить ответ журналистов, это стало настоящим испытанием.

Дождливая погода над Австралией создает проблемы

Во время полета зонда над Австралией, где расположена крупная станция слежения, сильный дождь создал проблемы. «Вояджер» посылал свои данные на Землю только на волне 3,6 см, а радиоволны столь короткой длины с трудом проходили через дождевые облака. Из-за этого пропадали данные за нескольких часов.

Но неожиданное событие произошло лишь спустя несколько дней, когда «Вояджер-1» был на пути от Юпитера к Сатурну.

Для надежной навигации необходимо точно знать положение «Вояджера», а это должно было, в частности, происходить с помощью фотографирования спутника Ио вместе с массой звезд на заднем плане. Поэтому применялась большая выдержка съемки, в результате чего Ио на фотографии выглядел как освещенный белый диск.

Задачу анализа фотографий на компьютере выполняла молодая сотрудница навигационной команды Линда Морабито (Linda Morabito). Она обнаружила, что над Ио находилось нечто, напоминающее облако. На Ио нет атмосферы, поэтому никто не ожидал, что в нескольких сотнях километров над поверхностью будут облака.

Приливно-отливные силы и вулканическая активность

Сразу же возникло подозрение, что это было извержение вулкана, но эксперты, которые могли изучить фотографии, были на отдыхе в выходные дни. Поэтому прошло целых три дня, прежде чем НАСА смогло рассказать, что были открыты первые активно действующие вулканы за пределами Земли.

Эта новость имела особое значение для трех американских ученых. Всего лишь неделю назад они опубликовали в Science статью, где предсказали существование вулканов как следствие действовавших на Ио мощных приливно-отливных сил Юпитера и соседних спутников Европы и Ганимеда.

Спустя четыре месяца «Вояджер-2» подошел к Юпитеру. Теперь ученые были готовы следить за вулканами на Ио и внимательнее рассмотреть неповрежденную ледяную поверхность Европы. Сегодня существует мнение, что эта ледяная поверхность скрывает море, глубина которого может достигать 100 км и в котором может существовать жизнь.

И благодаря измерениям «Вояджера» мы теперь знаем, что приливно-отливные силы заставляют твердую поверхность Ио двигаться вверх и вниз с перепадом высот до 100 метров. Поэтому не удивительно, что тепло, возникающее в результате этого, приводит к мощной вулканической активности.

«Вояджер-1» подлетает близко к Титану

Наступило спокойное время перед подлетом «Вояджера-1» к Сатурну в ноябре 1980 года. Ученые могли снова просто сидеть и с восторгом рассматривать фантастические фотографии колец Сатурна. Однако самые большие ожидания были связаны с полетом вблизи Титана. Этот полет мимо Титана исключал для «Вояджера-1» возможность продолжать полет к Урану и Нептуну.

Но единственным, что можно было увидеть, был совершенно непроницаемый оранжевый облачный покров. Тем не менее, был изучен состав атмосферы, который в основном состоит из углекислого газа с небольшим количеством метана. Поверхностное давление было в 1,6 раза сильнее земного.

Измерения показали, что в оранжевой дымке вокруг Титана возникают большие количества органических молекул, когда свет солнца воздействует на метан. Это значит, что Титан во всяком случае получает много молекул, являющихся предпосылкой к возникновению жизни. К сожалению, измерения показали температуру минус 180 градусов. Это холодновато для жизни, но это температура, дающая хорошую возможность найти на поверхности моря метан.

Должно было все-таки пройти 30 лет, прежде чем космический зонд Кассини с помощью радара смог несмотря на облачный покров увидеть знаменитые моря метана на северном и южном полюсах Титана.

«Вояджер-2» снова сталкивается с проблемами

«Вояджер-2» в августе 1981 года долетел до Сатурна, и сначала все шло хорошо несмотря на проблемы с приемником. Он сфотографировал маленький спутник Энкелад, на котором, как мы сегодня знаем, из трещин на покрытой льдом поверхности вырываются громадные гейзеры, и сделал фотографии ледяного спутника Гипериона, который очень напоминает губку для мытья.

Но потом начались проблемы. Заело поворотную платформу с научными приборами, была потеряна масса данных. Снова инженеры должны были работать дополнительно, но положение продолжало ухудшаться, потому что у НАСА из-за сокращений штата сотрудников было 108 человек вместо 200.

Большая рабочая нагрузка привела к физической и психической усталости многих сотрудников.

Но неполадки были установлены, они были связаны с коробкой передач, управляющей поворотной платформой. Проблема заключалась в смазке. При быстром повороте платформы смазка в невесомости слетала с зубчатых колес, это означало, что металлические части касались друг друга. Появлялись и отрывались маленькие металлические стружки, блокировавшие движение. Проблемы можно было избежать медленным поворотом платформы.

Полет к Урану

К счастью, было достаточно времени для решения этой проблемы, потому что «Вояджер-2» должен был лететь от Сатурна до Урана почти пять лет. Тем не менее это было трудное время, потому что, как уже было сказано, полет к Урану проходил не совсем спокойно.

Нужно было модернизировать три большие станции слежения в Калифорнии, Испании и Австралии, чтобы они смогли принимать необычайно важные сигналы от маленького передатчика «Вояджера», мощность которого составляла всего 20 ватт. Один из способов — с помощью электронных приборов соединять большие параболические антенны размером в 64 метра с меньшими антеннами размером в 34 метра, чтобы они могли функционировать как одна большая.

Другой проблемой была большая скорость, на которой «Вояджер-2» пролетал мимо Урана. Фотографии получались очень смазанными, так как солнечный свет в районе Урана настолько слаб, что необходимо долго выдерживать кадр. Все это помогло найти гениальные решения — в дополнение к тому, что было сделано с поворотной платформой (В конце концов все закончилось тем, что вместо поворота одной лишь платформы из опасений, что ее снова заклинит, стали поворачивать весь космический зонд).

Несчастный случай при встрече с Ураном

Когда «Вояджер-2» подлетел к Урану в январе 1986 года, единственным, что можно было разглядеть, был большой голубовато-зеленый шар без видимых признаков облаков. То, что «Вояджер» видел, казалось слоем дымки в глубокой атмосфере, состоящей из легкого водорода и гелия с небольшим количеством метана и других углеводов.

Но полет «Вояджера» запомнился кое-чем иным.

28 января 1986 года НАСА должно было представить первые фотографии небольших спутников Урана — в частности, Миранду, где, как оказалось, есть отвесные ледяные скалы высотой почти в 10 километров. Но пресс-конференция так и не состоялась, потому что на телевизионных экранах аудитории появились другие кадры. Был показал взрыв космического челнока «Челленджера», при котором погибли семь астронавтов.

Снова и снова показывали белое облако пара от взрыва и два вспомогательных ракетных двигателя, разлетавшихся в разные стороны. После этого никто не захотел участвовать в пресс-конференции, посвященной Урану. Поэтому «Вояджер-2» тихо покинул Уран и начал свой трехлетний путь к Нептуну.

Прощание и новое начало

В августе 1989 года «Вояджер-2» подлетел к Нептуну — последней цели «Большой прогулки», которую конгресс никогда не разрешал.

На этот раз речь шла о настоящем празднике космических аппаратов в Пасадене, где находится JPL. В нем приняли участие тысячи людей, которые были вознаграждены интересными фотографиями красивого голубого Нептуна с белыми облаками, которых шторм гнал со скоростью 2 000 км в час.

По-прежнему остается загадкой, как планета на таком большом расстоянии от Солнца и с очень низкой температурой — минус 215 градусов = может иметь достаточно энергии, чтобы создавать такие мощные бури.

Вскоре пришло время сказать прощай «Вояджеру-2». и этим прощанием были фотографии большого ледяного спутника Тритон, который удивил наличием гейзеров. Было найдено по меньшей мере 50 мест с длинными темными следами некой формы извержения.

Некоторые фотографии показывают, что высота гейзеров достигает 8 километров, где они встречают некий реактивный поток в очень разреженной атмосфере. Она растягивает отвесные гейзеры, превращая их в длинные полоски дыма. Считается, что гейзеры — такие темные, потому что они состоят не только из пара, но также содержат пыль и органические вещества.

Полет только начался

Полет мимо Нептуна был окончанием «Большой прогулки», путешествия, которое с полным правом можно сравнить с посадками на Луну. Но это не было прощанием с Солнечной системой, которую ни «Вояджер-1», ни «Вояджер-2» пока еще не покинули.

Чтобы отметить завершение, была сделана прощальная фотография всех планет Солнечной системы в 1990 году. На них Земля видна как маленькая «светло-голубая точка». Этот снимок нашей Земли с расстояния в 6 миллиардов км стал неким символом, показывающим, как мало места мы, собственно, занимаем во вселенной.

Оба зонда «Вояджер» сейчас находятся далеко от орбиты Плутона и от пояса Койпера, состоящего из небольших ледяных планет. Но им еще предстоит проделать путь продолжительностью в тысячи лет, прежде чем они достигнут последнего форпоста нашей Солнечной системы, а именно — Облака Оорта, которое считают местом рождения многих комет.

«Вояджер-1» установил рекорд, пройдя расстояние в 141 астрономических единиц от Солнца (одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца).

Медленный «Вояджер-2» проделал путь длинной всего в 116 ае. Оба зонда постоянно посылают на Землю данные, которые сейчас в основном касаются солнечного ветра и магнитного поля Солнца.

Ученые надеются поддерживать контакт с обоими старыми космическими зондами до 2025 года. Эти два зонда являются почти вечными представителями человечества, хотя они вряд ли будут найдены какой-нибудь другой цивилизацией.

Послание землян

Оба «Вояджера» несут с собой послание землян, написанное на покрытой золотом 30-сантиметровой пластине, установленной на их борту.

Послание разработано комиссией под руководством известного астронома и астробиолога Карла Сагана (Carl Sagan, 1934 — 1996). Поскольку вероятность того, что эти зонды когда-либо будут найдены, бесконечно мала, можно воспринимать это послание как послание нам самим.

Оно включает в себя как картинки, так и звуки, которые в зашифрованном виде размещены на пластине. Это серия картинок, описывающих, как можно воспроизвести содержание пластины. Воспроизведение должно идти со скоростью 16 2/3 оборота в минуту с использованием иглы, которая прилагается к пластине. Это старомодно, но технически надежно, если получатели сумеют разобраться в серии рисунков.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Пятого сентября 1977 года состоялся запуск межпланетной станции «Вояджер-1» - первого космического аппарата, который вышел в межзвездное пространство. Хотя его миссия должна была продлиться не более пяти лет, зонд до сих пор работает и передает на Землю ценную информацию. За прошедшее время аппарат успел удалиться от поверхности нашей планеты на расстояние в 139,6 астрономической единицы. В этом году мы отмечаем сорокалетие со дня старта «Вояджера-1» и рассказываем об истории проекта.

Идея проекта «Вояджер» (Voyager) была выдвинута аэрокосмическим агентством NASA в конце 60-х годов. В 1976 году должно было случиться редкое для Солнечной системы событие - раз в 177 лет Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун на три года оказываются по одну сторону от нашего светила, так что с Земли они видны на небольшом участке неба. Инженеры NASA решили использовать это явление, чтобы запустить к газовым гигантам две исследовательские станции - удачное расположение планет позволяло зондам совершить гравитационные маневры и сэкономить топливо.

В 1977 году «Вояджер-1» и его не менее известный близнец «Вояджер-2» отправились исследовать тогда еще малоизученные миры. Несмотря на номер в названии, первым в космос был запущен корабль «Вояджер-2». Дело в том, что зонды должны были облететь планеты-гиганты с разных сторон, чтобы собрать о них как можно больше информации. «Вояджер-2» летел по так называемой медленной траектории и должен был сблизиться со всеми четырьмя планетами, в то время как «Вояджер-1» исследовал только Юпитер и Сатурн и путь его был заметно короче. Поскольку ученые с самого начала знали, что запущенный позже зонд достигнет астероидного пояса между Марсом и Юпитером раньше, чем его брат-близнец, то и назвали его соответственно.

Прежде чем отправить «Вояджеры» в космическое пространство, инженеры NASA рассмотрели более 10 тысяч возможных траекторий полета, после чего выбрали лишь одну (и, как оказалось, удачную). Тем не менее, даже после такой детальной подготовки многие были не уверены в том, что миссия удастся. Почти сразу после запуска у «Вояджера-2» возникли технические неполадки, поэтому инженеры не спешили отправлять в космос второй аппарат. Изначально запуск «Вояджера-1» должен был состояться 1 сентября, однако его откладывали дважды. Несмотря на то, что агентство NASA считает полет зонда «точным и безупречным», воспоминания участников миссии говорят об обратном. Как рассказывает Джон Касани, руководитель программы, сразу после старта он и Чарльз Колейз, советник миссии «Вояджер» и эксперт по навигации, находились в диспетчерской центра запусков на мысе Канаверал, когда им пришли плохие показатели с ракеты-носителя Titan IIIE («Титан-Центавр»). Казалось, что «Вояджер-1» не достигнет цели. «Я был напуган. Мы были напуганы», - поделился Касани. Колейз повернулся к Касани, который сидел рядом: «Джон, мы можем потерпеть неудачу. Нам не хватает скорости».

В топливной магистрали второй ступени «Титана» обнаружилась крошечная, изначально не замеченная утечка, которая создала серьезные проблемы во время запуска. Даже если бы «Вояджер-1» достиг пределов околоземной орбиты, ему могло бы не хватить скорости, чтобы успешно долететь до своей следующей цели - Юпитера.

Тем не менее, ракета-носитель обладала запасом топлива, которое могло спасти ситуацию. Главная опасность заключалась в том, что пустые топливные насосы могли взорваться и повредить «Вояджер-1», если бы горючее было полностью израсходовано. Однако «Титан-Центавра» доставил зонд на орбиту за три секунды до того, как у него закончилось топливо, и миссия была спасена.

«Вояджер-2»

Зонд «Вояджер-2» стартовал с мыса Канаверал 20 августа 1977 года. Траектория его полета позволяла исследовать не только Юпитер и Сатурн и их спутники, но и два других газовых гиганта - Уран и Нептун.

«Вояджер-2» стал первым и единственным космическим аппаратом, который с близкого расстояния изучил все четыре внешние планеты Солнечной системы. Кроме того, зонд сфотографировал Ганимед и Европу, галилеевы луны Юпитера, - благодаря этим изображениям ученые впервые выдвинули гипотезу о существовании жидкого океана за пределами Земли.

«Вояджер-2» также получил снимки колец Сатурна и поверхности его спутников, тысячи снимков Урана, его спутников и колец и уникальные фотографии Нептуна. Сейчас его миссия, как и миссия «Вояджера-1», продолжается - аппарат все больше удаляется от нас и теперь изучает межзвездное пространство.

Кстати, изначально «Вояджеры» должны были стать частью программы «Маринер» (Mariner), которая занималась изучением внутренних планет, и получить названия «Маринер-11» и «Маринер-12», но руководители миссии в итоге отказались от этой идеи. Позднее «Вояджеру-1» хотели дать имя Mariner-Jupiter-Saturn 77, или MJS-77. «Я сказал: «Кому вообще интересен год старта миссии? Нам нужно красивое, цепляющее название, - рассказывает Касани. - Мы провели соревнование. Главным призом для победителя был ящик шампанского». Так появилось название «Вояджер».

Так как программа с самого начала подразумевала исследование далеких планет, ученые не могли установить на «Вояджеры» солнечные батареи - по мере удаления от Солнца интенсивность его излучения заметно падает. Например, вблизи орбиты Нептуна она примерно в 900 раз меньше, чем у обриты Земли. Поэтому источниками электроэнергии в каждом из зондов являются три радиоизотопных термоэлектрических генератора (РИТЭГ) - в качестве топлива они используют плутоний-238 . На момент старта их мощность составляла примерно 470 ватт; так как период полураспада плутония-238 составляет 87,74 года, генераторы, использующие его, теряют 0,78 процента своей мощности в год. На 3 сентября 2017 года у «Вояджера-1» осталось 72,9 процента запасов топлива. К 2050 году мощность сократится до 56,5 процента.

Совместный снимок Земли и Луны, сделанный с борта «Вояджера-1»

На борту космического аппарата установлена система из двух телевизионных камер - широкоугольной и узкоугольной. Разрешения узкоугольной камеры достаточно , чтобы прочесть заголовок газеты на расстоянии одного километра. Именно благодаря этой системе космическому аппарату удалось получить уникальные снимки Солнечной системы. Например, спустя две недели после запуска «Вояджер-1» сделал первый в истории совместный портрет Земли и ее спутника Луны.

В марте 1979 года зонд добрался до окрестностей Юпитера. Он сфотографировал знаменитое Большое Красное Пятно - самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, - а также обнаружил вулканическую активность на Ио, одной из галилеевых лун газового гиганта. Это был первый случай, когда ученым удалось увидеть действующие вулканы где-то за пределами Земли. Кроме того, «Вояджер-1» сделал еще одно примечательное открытие - он впервые увидел кольца Юпитера. До этого считалось, что система колец есть только у Сатурна и Урана.

Действующий вулкан на Ио, спутнике Юпитера, на снимке, полученном «Вояджером-1»

Следующей остановкой «Вояджера-1» стал Сатурн с его знаменитой системой колец и спутников. Максимальное сближение космического аппарата и планеты произошло 12 ноября 1980 года - тогда зонд приблизился к верхнему слою облаков на 64,2 тысячи километров. Он отправил на Землю первые высококачественные снимки колец, состоящих из осколков льда, комет и пыли, а также сфотографировал некоторые из лун Сатурна. Космический аппарат обнаружил, что щель Кассини , впервые замеченная в XVII веке, тоже является своеобразным разреженным кольцом из частиц льда и пыли. Тогда же было открыто тонкое и тусклое кольцо E. Кроме того, инфракрасные и ультрафиолетовые спектрометры, установленные на борту «Вояджера-1», определили, что атмосфера планеты почти полностью состоит из водорода с примесями гелия.

На исследовании Сатурна и Юпитера основная миссия аппарата закончилась, однако он продолжил свою космическую одиссею. В феврале 1990 года «Вояджер-1» направил свои камеры на нашу планету и сделал серию портретов Солнечной системы. Тогда же был получен знаменитый снимок Pale Blue Dot («Бледная голубая точка»): на нем Земля запечатлена с расстояния 5,9 миллиарда километров. Фотография получила такое название из-за того, что наша планета на нем похожа на крошечную голубую точку; она занимает всего 0,12 пикселя на снимке.

«Бледная голубая точка», снимок «Вояджера-1»

Впоследствии американский астрофизик и популяризатор науки Карл Саган написал про этот снимок в своей книге: «Взгляните еще 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 <...> каждая мать и каждый отец, каждый способный ребенок, 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».

В феврале 1998 года «Вояджер-1» обогнал аппарат «Пионер-10» и стал самым далеким от нас объектом, созданным руками человека. Сегодня зонд находится на расстоянии 139,6 астрономических единиц от Земли (или около 21 миллиарда километров - или, если воспользоваться другой единицей измерения, увековеченной Жюлем Верном в своем романе, почти 3,76 миллиарда морских лье) и продолжает двигаться к внешним границам Солнечной системы со скоростью 16,9 километра в секунду. На его борту находится послание инопланетным цивилизациям - одна из двух золотых пластинок «Вояджера». В ее создании участвовали Карл Саган и астроном Фрэнсис Дрейк, которые придумали, как с помощью технологии грамзаписи выгравировать на пластинке не только звуки и музыку, но и изображения.

По одной такой золотой пластинке с посланием иным цивилизациям несут оба «Вояджера»

Сообщение представляет собой медный диск с золотым покрытием, который запакован в алюминиевый футляр. На нем записана вся самая важная информация о нашей планете - ее виды, расположение относительно 14 мощных пульсаров, состав атмосферы, известные формы жизни, молекула ДНК и звуки природы. На золотых пластинках есть рассказ и о нас, людях. Если инопланетные цивилизации когда-нибудь расшифруют послание, то они смогут узнать об анатомии человека, услышать плач ребенка и шепот матери, познакомиться с музыкой Баха и Моцарта и получить приветствие на 55 языках, включая русский. Даже когда двигатели «Вояджера-1» прекратят работу (это случится в 2030 году), золотые пластинки будут медленно плыть в космосе в целости и сохранности не менее миллиарда лет.

В декабре 2004 года плазменный комплекс, еще один научный прибор на борту «Вояджера-1», показал, что зонд пересек гелиосферную ударную волну - поверхность внутри гелиосферы, на которой солнечный ветер резко замедляется до звуковых скоростей (относительно скорости самого Солнца). Это происходит из-за того, что поток заряженных частиц «наталкивается» на межзвездное вещество, поэтому ударная волна считается одним из рубежей Солнечной системы. Расстояние до светила на тот момент составляло 94 астрономических единицы.

Синия линия в голубой зоне на графике показывает, как теоретически должна изменяться плотность заряженных частиц на разных расстояниях от Солнца. Сейчас зонд находится в голубой зоне, на графике также показан момент пересечения гелиосферной ударной волны.

В декабре 2011 года «Вояджер-1» удалился на расстояние 119 астрономических единиц и добрался до так называемого региона стагнации - последнего рубежа, отделяющего зонд от межзвездного пространства. В этой области наблюдается сильное магнитное поле из-за того, что давление заряженных частиц из внешнего космоса заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Там же наблюдается рост числа высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые прилетают из межзвездной среды, поэтому эта область тоже считается одной из границ Солнечной системы.

В первой половине 2012 года «Вояджер-1» достиг границ межзвездного пространства. Датчики аппарата зафиксировали рост уровня галактических лучей на 25 процентов - это значило, что зонд приближается к границе гелиосферы. 12 сентября 2013 года NASA подтвердило, что «Вояджер-1» вышел за пределы гелиосферы и теперь находится в межзвездном пространстве. Однако до гипотетического облака Оорта, границы гравитационного влияния Солнца, аппарату все еще далеко.

Все научные приборы «Вояджера-1» будут выключены к 2025 году, после этого с зонда будут поступать только данные о его техническом состоянии. Сегодня сигнал от космической станции идет к Земле 17 часов и 20 минут. В будущем в программе миссии намечено еще одно сближение с крупным небесным телом - правда, произойдет оно не скоро, лишь через 40 тысяч лет. Космический аппарат должен пролететь в 1,6 светового года (15 триллионов километров) от звезды AC+79 3888 в созвездии Жирафа; правда, к тому моменту мы уже не сможем получить никаких данных от «Вояджера-1». После этого зонд продолжит скитаться по Млечному пути, все больше отдаляясь от своего дома - Земли.собирает межпланетная станция New Horizons, запущенная NASA в 2006 году.

Сейчас этот зонд, как и «Вояджеры», движется в сторону межзвездного пространства, но находится гораздо ближе к Солнцу - на расстоянии 39 астрономических единиц - и летит гораздо медленнее, несмотря на более высокую скорость запуска. Это связано с тем, что «Вояджеру-1» удалось набрать дополнительную скорость за счет гравитационного маневра у Юпитера. Кроме того, мощность двигателей станции New Horizons уступает мощности двигателей «Вояджеров», поэтому ей не удастся побить рекорд дальности зондов-близнецов - когда космический аппарат прекратит свою работу в 2020-х годах, общая длина его пути составит 50–55 астрономических единиц.

Кристина Уласович