Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

История миссии

«Вояджер » («Voyager») – проект по изучению дальних планет в Солнечной системе, осуществленный с помощью двух аппаратов, запущенных в 1977 году.

Аппараты «Вояджер-1 » и «Вояджер-2» были построены в Лаборатории реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory), эта миссия стала одним из самых успешных межпланетных исследований в последней четверти XX века, ведь спутники «Вояджер» впервые сделали качественные снимки Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» стал первым космическим аппаратом, достигшим Урана и Нептуна. Землю отделяют от планет-гигантов расстояния, которые слишком велики для средств наблюдения Земли, поэтому полученные от Вояджеров данные и сейчас имеют большую научную ценность.

Планы миссии впервые появились в конце 1960-х годов, и поначалу планировалось изучить только Юпитер и Сатурн. Но благодаря удачному расположению планет-гигантов, выстроившихся в сравнительно узком секторе Солнечной системы (создав так называемый «парад планет»), стало возможно использовать гравитационные манёвры для достижения всех планет внешней Солнечной системы, за исключением Плутона, хотя официально исследование Урана и Нептуна так и не было предусмотрено программой миссии. После того, как успешного выполнения аппаратом «Вояджер-1» программы исследований Сатурна и его спутника Титана, было окончательно решено направить «Вояджер-2» к Урану и Нептуну, для этого пришлось скорректировать траекторию его полета, пожертвовав близким пролетом около Титана.

Научное оснащение аппарата

Каждый аппарат миссии «Вояджер» оснащен:

• Телевизионными камерами с чёткостью 800 строк, с использованием специальных видиконов с памятью. Для считывания одного кадра требуется 48 секунд.
• широкоугольной камерой (с полем около 3 градусов), фокусным расстоянием 200 мм;
• узкоугольной камерой (0,4 градуса), фокусным расстоянием 500 мм;
• Спектрометрами:
• Инфракрасным, с диапазоном от 4 до 50 мкм;
• Ультрафиолетовым, с диапазоном от 50 до 170 нм;
• Фотополяриметром;
• Плазменным комплексом:
• детектором плазмы;
• детектором заряженных частиц низких энергий;
• детектором космических лучей;
• магнитометрами высокой и низкой чувствительности;
• приёмником плазменных волн.

Энергооснащение аппарата

В аппаратах, работающих во внешней Солнечной системе, нельзя использовать солнечные батареи, так как на таком расстоянии поток солнечного излучения очень мал. Исключением стала , но следует понимать, что она была запущена в 2011 году и технологии фотоэлементов очень сильно продвинулись вперед.

Питание аппараты проекта «Вояджер» получают от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов, в качестве топлива в них применяется плутоний-238. В начале миссии их мощность составляла 470 Ватт при напряжении 30 Вольт постоянного тока. Плутоний-238 обладает периодом полураспада примерно 87,74 года, в результате генератор, работающий на этом изотопе теряет 0,78 % своей мощности за год. В 2006 году, спустя 29 лет с момента запуска, выходная мощность такого генератора должна равняться 373 Вт, то есть примерно 79,5 % от начальной. Также постепенно теряет эффективность биметаллическая термопара, конвертирующая выделяемое РИТЭГом тепло в электричество, что также приводит к уменьшению мощности.

Мощность РИТЭГов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» по данным от 11 августа 2006 года уменьшилась до 290 Вт и 291 Вт. Это составляет около 60 % этого показателя при запуске, полученные данные лучше предполетных предсказаний.

Технические проблемы «Вояджера-2» и их решение

В связи с тем, что полет «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было предусмотрено, после пролета Юпитера перед учеными миссии встало множество технических проблем.

Наиболее значимые и успешно решенные проблемы «Вояджера-2»:

• выход из строя автоматической подстройки частоты гетеродина. Без автоматической подстройки приёмник может принимать лишь сигналы в пределах собственной полосы пропускания, которая составляет менее 1/1000 нормального её значения. Даже доплеровские сдвиги от суточного вращения Земли превышают её в 30 раз. Оставался единственный выход из положения - каждый раз рассчитывать новое значение передаваемой частоты и подстраивать наземный передатчик так, чтобы после всех сдвигов сигнал как раз попадал в полосу пропускания приемника. Это и было сделано - компьютер теперь включен в контур передатчика.
• выход из строя одной из ячеек оперативной памяти бортовой ЭВМ - программу удалось переписать и загрузить так, что этот бит перестал влиять на неё;
• на определённом участке полёта применявшаяся система кодирования управляющего сигнала уже переставала отвечать требованиям достаточной помехозащищённости из-за ухудшения отношения сигнал/шум. В бортовую ЭВМ была загружена новая программа, осуществлявшая кодирование гораздо более защищённым кодом (был применён двойной код Рида - Соломона).
• при пролёте плоскости колец Сатурна бортовая поворотная платформа с телекамерами была заклинена, вероятно, частицей этих колец. Осторожные попытки поворота её несколько раз в противоположные стороны позволили, в конце концов, разблокировать платформу;
• падение мощности питающих изотопных элементов потребовало составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого начали время от времени отключать, чтобы предоставить другой части достаточно электроэнергии;
• незапланированное вначале удаление аппаратов от Земли потребовало многократной модернизации наземного приёмо-передающего комплекса, чтобы принимать слабеющий сигнал.

• Снимок Земли, сделанный космическим аппаратом «Вояджер-1» в 1990 году с расстояния в 6 млрд км (40 а. е.) от Земли

• Спутник Сатурна Рея. Снимок сделан аппапартом «Вояджер - 1» 12 ноября 1980 года

• Диона, один из спутников Сатурна. Снимок сделан аппапартом «Вояджер - 1» 1 ноября 1980 года

• Положение аппаратов программы «Вояджер» в 2009 году

• В какой точке искать «Вояджер-1»

• Вояджер-1

Послание Вояджера

К борту каждого «Вояджера» прикрепили круглую алюминиевую коробку, положив туда позолоченный видеодиск. На диске 115 слайдов, на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её континентов, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК. Вместе с пластинкой в футляр упакованы фонографическая капсула и игла для воспроизведения записи. На футляре выгравирована схема, изображающая установку иглы на поверхности записи, скорость проигрывания и способ преобразования видеосигналов в изображение.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).

Кроме изображений, на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.

Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 55 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри, народная музыка многих стран.

На диске записано также обращение Картера, который в 1977 году был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:

«Этот аппарат создан в США, стране с населением 240 млн. человек среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество всё ещё разделено на отдельные нации и государства, но страны быстро идут к единой земной цивилизации.

Мы направляем в космос это послание. Оно, вероятно, выживет в течение миллиарда лет нашего будущего, когда наша цивилизация изменится и полностью изменит лик Земли… Если какая-либо цивилизация перехватит «Вояджер» и сможет понять смысл этого диска - вот наше послание:

Это - подарок от маленького далёкого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. Мы надеемся, настанет день, когда будут решены проблемы, перед которыми мы стоим сегодня, и мы присоединимся к галактической цивилизации. Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой Вселенной, огромной и внушающей благоговение».

В 2015 году НАСА приняло решение выложить в интернет все звуки с золотой пластинки для зондов «Вояджеров». Ознакомиться с ними может любой желающий на сайте НАСА.

Аппараты покидают Солнечную систему

После встречи с Нептуном траектория «Вояджера-2» отклонилась к югу. Теперь его полёт проходит под углом 48° к эклиптике, в южной полусфере. «Вояджер-1» поднимается над эклиптикой (начальный угол 38°). Аппараты навсегда покидают пределы Солнечной системы.

Технические возможности аппаратов таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы по минимальной программе примерно до 2025 года. Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится всё более тусклым. Тогда направленный радиолуч отклонится от Земли, и приём сигналов аппарата станет невозможным. Это может произойти около 2030 года.

Теперь из научных исследований программы Вояджер на первом месте - изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (англ. termination shock) в декабре 2004 года на расстоянии 94 а. е. от Солнца. Информация, поступающая с «Вояджера-2», привела к новому открытию: хотя аппарат на тот момент ещё не достиг данной границы, но получаемые от него данные показали, что она асимметрична - её южная часть примерно на 10 а. е. ближе к Солнцу, чем северная (вероятное объяснение - влияние межзвёздного магнитного поля). «Вояджер-2» пересёк гелиосферную ударную волну 30 августа 2007 года на расстоянии 84,6 а. е. Ожидается, что аппараты пересекут гелиопаузу примерно через 10 лет после пересечения гелиосферной ударной волны.

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный 20 августа 1977 года, пересёк в августе 2007 года границу Солнечной системы (точнее, гелиосферы). 10 декабря 2007 года NASA сообщило о результатах анализа данных, присланных «Вояджером».

На определённом расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестаёт быть сверхзвуковой. Область (практически поверхность), в которой это происходит, называется границей ударной волны (termination shock или termination shockwave). Это и есть граница, которую пересекли «Вояджеры». Можно считать её границей внутренней гелиосферы. По некоторым определениям, гелиосфера здесь и кончается.

«Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера - не идеальный шар, она сплющена: её южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал ещё одно неожиданное наблюдение: торможение солнечного ветра за счёт противодействия межзвёздного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но всё равно в 10 раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда уходит энергия, неизвестно.

«С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет простоя, мы сможем продлить срок службы космического корабля «Вояджер-1» на два-три года», - заявила Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения NASA. Двигатели планируется использовать для корректировки ориентации аппарата, с тем чтобы его антенны были направлены на Землю. Сигнал к космическому аппарату шел 19 часов 35 минут.

Команда на запуск двигателей была дана во вторник, 28 ноября. О ее успешном выполнении ученые узнали на следующий день, когда получили ответ со станции. Для того чтобы выполнить эту процедуру, ученые изучили документацию на программное обеспечение аппарата, которое было написано на устаревшем к этому времени языке программирования.

Ровно 40 лет назад, 5 сентября 1977 года, в космос запустили аппарат «Вояджер 1» . Хотя «Вояджер 1» запустили позже его побратима «Вояджера 2», он обогнал его и первым в истории вылетел за пределы Солнечной системы.

В годовщину запуска «Вояджера 1» мы рассказываем удивительные факты про него.

«Вояджер 1» все еще летит

Умер Леонид Брежнев, а «Вояджер 1» летел. Распался СССР, а «Вояджер 1» летел. Пришел и ушел Борис Ельцин, пришел Владимир Путин, а «Вояджер 1» все еще летит. При том что основная миссия космического аппарата должна была продлиться всего пять лет — предполагалось, что он пролетит рядом с Юпитером, Сатурном и его спутником Титаном, и потом перестанет передавать сигналы на Землю.

«Вояджер 1» пролетел расстояние, которое не укладывается в голове

Сейчас он находится на расстоянии около 20 миллиардов километров от Земли. Это как почти три миллиона раз слетать в Нью-Йорк из Москвы. «Вояджер 1» летит со скоростью около 60 тысяч километров в час, то есть то же расстояние до Нью-Йорка он бы преодолел за восемь минут.

«Вояджер 1» стал первым аппаратом, покинувшим Солнечную систему

В августе 2012 года космический аппарат вышел в межзвездную среду. Приборы космического аппарата фиксировали, что Солнце по мере отдаления воздействовало на него все слабее и наблюдали рост воздействия частиц межзвездного происхождения. Где сейчас находится аппарат, можно посмотреть в отдельном приложении NASA.

Радиосигнал до аппарата идет 19 часов

Ученые продолжают поддерживать связь с «Вояджером 1». Сигнал до космического аппарата сейчас идет 19 часов 20 минут и 51 секунду, и это время постоянно увеличивается. «Вояджер 1» передает информацию с тех приборов, которые все еще включены: магнитометра и детекторов заряженных частиц и космических лучей.

Другие приборы, в том числе камеры, отключены либо из-за выхода из строя, либо для экономии энергии.

«Вояджер 1» сфотографировал Землю с рекордного расстояния

В феврале 1990 года «Вояджер 1» передал на Землю одни из последних фотографий. Наибольшую известность получила та, которую стали называть «Бледное голубое пятнышко». На этом снимке Земля сфотографирована с расстояния в шесть миллиардов километров камерой, при помощи которой можно с 800 метров разглядеть заголовок в газете.

Земля — это маленькая точка на коричневой полосе.

На борту «Вояджера 1» — послание инопланетянам

К корпусу «Вояджера» прикреплена позолоченная пластинка, на которой записано послание для инопланетных существ. В частности, на ней есть приветствие на 50 языках. Кроме того, там записана классическая музыка, музыка разных народов мира, звуки природы.

Также для инопланетян на пластинку в аналоговой форме записали фотографии людей, Земли из космоса, самолета, автомобилей, нот и так далее.

Когда-нибудь «Вояджер 1» долетит до звезд

По расчетам ученых, через 40 тысяч лет он пролетит на относительно небольшом расстоянии от звезды AC+79 3888 в созвездии Жирафа. «Относительно» — это в космических масштабах. В действительности, Вояджер 1" пролетит в более чем в одном световом годе от этой звезды.

36 лет назад в космос был запущен космический аппарат “Вояджер-2”. И хотя в последние годы его более быстро летящий брат-близнец “Вояджер-1” куда больше на слуху (чего стоят одни споры насчет того, ), не стоит забывать что “Вояджер-2” по-прежнему удерживает уникальное достижение - еще ни одному космическому аппарату ни до, ни после него не удавалось изучить одним заходом четыре планеты Солнечной системы. Причем, если к Сатурну и Юпитеру позже запускались другие аппараты, то Уран и Нептун с тех пор больше никто не посещал. Так что неизвестно, сколько еще десятилетий нам придется довольствоваться той информацией, что передал “Вояджер-2”.

Замысел

А началось все в конце 60-х годов. Благодаря тому, что все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе, образовав своего рода гигантскую "дугу" (такое событие бывает раз в 175 лет), инженеры NASA задумали миссию, которая смогла одним бы заходом изучить все четыре планеты за очень короткий промежуток времени используя их гравитационное поле для ускорения.

Один из авторов и бессменный руководитель программы "Вояджер" профессор Эд Стоун. Что интересно, большинство нынешних участников проекта родилось позже, чем были запущены сами аппараты.

Изначальный план состоял в том, чтобы отправить в космос четыре космических корабля - но из-за значительного урезания бюджета NASA в начале 70-х, деньги были выделены только на два зонда, которые должны были изучить Юпитер и Сатурн. К счастью, создателям аппарата удалось добиться плана полета, предусматривающего возможность продления миссии "Вояджера-2" для изучения Урана и Нептуна. Для этого требовалось, чтобы “Вояджер-1” полностью выполнил все поставленные перед им задачи. К счастью, “Вояджер-1” сработал безупречно.

Старт

В соответствии с практикой тех лет, всего было построено три аппарата с бортовыми номерами VGR 77-1, VGR 77-2 и VGR 77-3. Последний был резервным, на тот случай если на каком-то из основных аппаратов будут обнаружены неполадки. Эта практика полностью себя оправдала когда на испытаниях аппарата с номером VGR 77-2 возникли проблемы - и потому его пришлось заменить на VGR 77-3, который и был запущен 20 августа 1977 года и известен теперь как "Вояджер-2".

Через две недели, 5 сентября 1977 года стартовал "Вояджер-1". Кому-то может показаться странным, что аппарат с номером 2 стартует раньше чем номер 1 - но первый "Вояджер" шел по более быстрой и экономичной траектории, и потому вскоре обогнал своего “брата”. VGR 77-2 же остался на Земле и сейчас инженеры отрабатывают на нем все команды, перед тем как передать их непосредственно на сами аппараты.

Юпитер

Зонд достиг Юпитера в июле 1979 году. “Вояджер-2” более близко подошёл к Европе и Ганимеду, чем “Вояджер-1” - переданные им снимки позволили выдвинуть гипотезу о существовании жидкого океана под поверхностью Европы.

Слева направо и сверху вниз: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто

Обследование самого крупного спутника в Солнечной системе Ганимеда, показало, что он покрыт корой "грязного" льда, а его поверхность значительно старше поверхности Европы. Кроме того, пролетая мимо спутника Юпитера Ио, "Вояджер-2" подтвердил его продолжающуюся вулканическую активность, которая по словам Эда Стоуна является его персонально самым любимым открытием, сделанным в ходе миссии.

Ио на фоне Юпитера

Сатурн

Август 1981 года. Аппарат пролетает вблизи Сатурна и передает подробные фотографии газового гиганта, его колец и спутников (в том числе, Тефии, Япета и Энцелада).

Энцелад и Япет

На фотографии справа изображен фрагмент колец Сатурна. На фотографии слева - прощальное фото навсегда покидавшего нашу систему "Вояджера-1".

Уран

В январе 1985 года "Вояджер-2" пролетел вблизи Урана, передав на Землю тысячи снимков планеты, его спутников и колец. Благодаря этим фотографиям, учёные обнаружили 10 новых спутников, два новых кольца и исследовали девять уже известных.

Кольца Урана

Сам Уран получился достаточно невыразительным на фотографиях в видимом спектре, но вот снимки его спутников, в частности Миранды, удивили исследователей.

Слева направо: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон

До этого считалось что маленькие спутники быстро охлаждаются после своего образования, и представляют собой однообразную пустыню, испещрённую кратерами. Однако выяснилось, что на поверхности Миранды пролегают долины и горные хребты, среди которых были заметны скалистые утёсы. Это говорит о том, что история луны богата тектоническими и термальными явлениями.

На фотографии слева - Титания. Справа - Миранда.

"Прошальное" фото Урана

Нептун

24 августа 1989 года аппарат пролетел в 48 тыс. км от поверхности Нептуна, который с 2008 года считается последней планеты Солнечной системы. Несмотря на то, что к тому моменту полет длился уже 12 лет, отклонение корабля от начального графика составило всего несколько минут.

Были получены красивые снимки Нептуна и его уникального путника Тритона. На Тритоне были обнаружен криовулканизм, что стало большой неожиданностью для всех участников проекта.

"Вояджер-2" покидает Нептун и Тритон. Одна из последних сделанных аппаратом фотографий

Технические проблемы и их решение

Поскольку полёт «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было запланировано, ученым сопровождавшим миссию, пришлось решить огромное количество технических проблем. Заложенные изначально правильные подходы к конструированию аппаратов позволили это сделать. К наиболее значимым и успешно решённым проблемам можно отнести:

*Выход из строя компенсатора частоты сигнала радиопередатчика. Это устройство должно было подстраивать несущую частоту радиопередатчика в связи с тем, что она, у двигающегося со скоростью порядка 11,5 км/с аппарата, испытывает значительное смещение Допплера. Проблема была решена созданием в максимально сжатые сроки земного аналога этого устройства, но уже для наземного приёмного комплекса, работающего до сих пор. Без него связь с аппаратом была бы невозможна.

*Выход из строя одной из ячеек оперативной памяти бортовой ЭВМ — программу удалось переписать и загрузить так, что этот бит перестал влиять на нее.

*На определённом участке полёта применявшаяся система кодирования управляющего сигнала уже переставала отвечать требованиям достаточной помехозащищённости из-за ухудшения отношения сигнал/шум. В бортовую ЭВМ была загружена новая программа, осуществлявшая кодирование гораздо более защищённым кодом (был применён двойной код Рида — Соломона). Самое интересное то, что в 1977 году этот способ кодировки еще не существовал.

*В 2010 году, получив искаженное сообщение от зонда, команда провела тщательный дамп памяти, используя один из резервных компьютеров, и выяснила, что один бит в программе изменился с 0 на 1. Перезагрузка программы все исправила.

*При пролёте плоскости колец Сатурна бортовая поворотная платформа с телекамерами была заклинена, возможно, частицей этих колец. Осторожные попытки поворота её несколько раз в противоположные стороны позволили, в конце концов, разблокировать платформу.

*Падение мощности питающих изотопных элементов потребовало составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого начали время от времени отключать, чтобы предоставить другой части достаточно электроэнергии.

*Огромное удаление аппарата от Земли потребовало многократной модернизации наземного приёмо-передающего комплекса, чтобы принимать слабеющий сигнал.

Планета X

Данные полученные "Вояджером-2" позволили ученым положить конец почти вековой дискуссии о существовании т.н. Планеты X - гипотетического небесного тела, оказывающего необъяснимое влияние на орбиту Урана. Поиски этого тела в свое время привели к открытию Плутона - но когда выяснилось, что его масса составляет лишь 0,002% от земной, стало понятно, что он никак не может вызывать такие отклонения.

Точка в этой истории была поставлена в 1994 году, когда по результатам уточнения массы Нептуна, проведенного на основании анализа данных полученных “Вояджером-2”, выяснилось что она на 0,5% меньше расчетной (разница была сопоставима с массой Марса). В результате исчезли несоответствия в орбите Урана, а с ними и надобность в Планете X.

Настоящее и будущее

В настоящее время, "Вояджер-2" находится на расстоянии 102 а.е. от Солнца и продолжает удаляться от него еще на 3.2 а.е. в год (для сравнения - "Вояджер-1" находится на расстоянии 125 а.е. от Солнца). Данные полученные с зонда позволяют предположить что гелиосфера ("пузырь", в пределах которого Солнце, его магнитное поле и солнечный ветер доминируют над межзвёздной средой), имеет выпуклость, направленную наружу (в северном полушарии нашей системы), и впадину, направленную внутрь (в южном полушарии).

И так как "Вояджер-2" летит как раз в “южном” направлении, то это означает, что он может успеть выйти в межзвездное пространство еще до того, как иссякнут его радиоизотопные элементы, что случится между 2020 и 2025 годами.

После того как будет утеряна связь, аппарат отправится в бесконечной путешествие к звездам. Через 40 000 лет Вояджер-2 пройдет на расстоянии 1.7 световых года от звезды Росс 248, а еще через 256 000 лет подойдет на расстояние 4.3 световых года к Сириусу. На его борту каждого из “Вояджеров” находится золотая пластинка с нашим . Возможно, однажды какой-то другой разумный вид получит его и сможет расшифровать.

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

МОСКВА, 20 авг - РИА Новости, Ольга Добровидова. Космический аппарат "Вояджер-2", который сейчас находится у границ Солнечной системы, отмечает 33-летие запуска - 20 августа 1977 года зонд начал свой путь к планетам-гигантам, Юпитеру и Сатурну, и одно из самых значительных путешествий в истории космических исследований.

Несмотря на почтенный для космического аппарата возраст и 13,8 миллиарда километров, отделяющих его от "родины", "Вояджер-2" не только передает на Землю научную информацию, но и периодически оказывается ньюсмейкером. Правда, поводы для этого вполне соответствуют образу "пенсионера": 22 апреля у зонда начались проблемы с передачей научной информации , из-за сбоя ученые не могли расшифровать данные.

Диагностика показала, что источником проблем стал сбой в одной из ячеек памяти бортового компьютера: значение в ячейке изменилось с нуля на единицу. Команда инженеров проекта отправила на аппарат команды перезагрузки 19 мая, и после подтверждения нормальной работы бортового компьютера "Вояджер-2" переключили в обычный режим.

Летом зонды-"близнецы", составляющие проект "Вояджер", прошли своеобразный рубеж "на подступах" к юбилеям запуска - 12 тысяч дней полета. "Вояджер-1", отставший от "брата" на две недели, отметит свое 33-летие 5 сентября.

Руководители проектной команды "Вояджеров" рассказали РИА Новости, чем "думают" и "дышат" аппараты, какие еще открытия могут ждать их впереди и будет ли НАСА высылать "погоню" за космическими долгожителями, которые сейчас являются самыми далекими от Земли действующими искусственными объектами.

Межпланетный вояж

Изначально Лаборатория реактивного движения (JPL) НАСА, управляющая проектом, планировала, что "Вояджеры" изучат Юпитер и Сатурн вместе с крупными спутниками этих планет. Исходя из такой программы, космические аппараты были рассчитаны на пять лет работы. Однако, как и в случае марсоходов "Спирит" и "Оппортьюнити" и множества других космических зондов, "Вояджеры" превзошли самые смелые ожидания создателей.

Вся миссия 1977 года была построена вокруг редкой расстановки Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, случающейся примерно раз в 175 лет. Положение планет позволило бы с минимальными затратами энергии и времени изучить их все. Однако создание такого аппарата сочли слишком дорогостоящим проектом, и "Вояджеры" нацелились лишь на Юпитер и Сатурн, говорится в исторической справке JPL.

Оба зонда добрались до Юпитера в 1979 году. "Вояджер-1" пролетел Сатурн в 1980 году, после чего траектория полета вывела его за пределы плоскости эклиптики, в которой движутся планеты Солнечной системы. Его "брат", пройдя Сатурн годом позже, оказался на пути к Урану. Выяснив, что аппарат сможет двигаться дальше с работающими инструментами, НАСА продлило миссию, и "Вояджер-2" оказался первым и пока единственным зондом, достигшим Урана и Нептуна.

После пролета Нептуна в 1989 году проект переименовали в "Межзвездную миссию Вояджер". Сейчас аппараты пересекли внутреннюю границу гелиосферы - так называемую границу ударной волны (termination shock). Впереди у "близнецов" гелиопауза, граница Солнечной системы, успешно пройдя эту "финишную ленточку", "Вояджеры" окажутся первыми зондами, работающими в межзвездной среде.

Анатомия героев

Сегодня у "Вояджеров", которых "снаряжали" для планов гораздо менее амбициозных, чем их нынешние достижения, отключена половина оборудования: работают лишь пять из десяти исходных инструментов. Зонды все еще могут изучать солнечный ветер, обнаруживать заряженные частицы низких энергий, измерять космическое излучение, напряженность и направление магнитного поля, а также "слушать" радиоволны. "Вояджер-1" при этом собирает и данные об ультрафиолетовом излучении, для чего ему пришлось "поступиться" наблюдениями за солнечным ветром.

Ограничивают размах ученых два фактора - источники энергии аппаратов и их электронная "начинка". Радиоизотопные источники питания "Вояджеров" работают на плутонии-238. При распаде плутония выделяется тепло, которое термоэлектрические элементы превращают в электричество. Постепенно мощность, генерируемая источниками питания, снижается, и инженерам приходится отключать второстепенные инструменты, экономя энергию для самых важных.

"Примерно в 2025 году энергии от источников питания будет хватать только на поддержку системы коммуникации, но не на научные инструменты", - сказал менеджер проекта "Вояджер" Эд Мэсси (Ed Massey).

Второе существенное ограничение - "мозги" аппаратов, запущенных в космос еще до создания первого персонального компьютера. Как пояснил Мэсси, на борту "Вояджеров" по шесть компьютеров, которые представляют три типа - компьютерную командную систему (Computer Command System), систему полетных данных (Flight Data System) и систему управления положением аппарата и соединениями (Attitude and Articulation Control System).

Общее количество "слов" - единиц данных определенной длины, которые перемещаются между процессором и хранилищем данных, на эти шесть компьютеров составляет около 32 тысяч.

"По моим подсчетам, на все шесть компьютеров (одного зонда) приходится всего около 557 килобайт - пустяки по сравнению с сегодняшними микропроцессорами. Мы, наверное, могли бы все нужные функции выполнять на одной современной плате, где еще осталось бы место для твердотельного накопителя и огромного количества программ контроля ошибок", - рассказал Мэсси.

Он добавил, что современные процессоры гораздо быстрее работающих на "Вояджерах", а сопоставимая система требовала бы меньшего количества энергии. С другой стороны, стали бы сложнее программы, но вместе с тем они были бы более гибкими и функциональными.

Большие достижения

Четыре планеты-гиганта, удаленные от Земли, астрономы изучали с помощью телескопов, поэтому "Вояджеры", подойдя к этим небесным телам "поближе", буквально засыпали ученых интересными фактами и измерениями стандартных характеристик планет и их спутников.

У Юпитера зонды обнаружили три новых спутника - Адрастею, Метиду и Фиву, а также бледное кольцо из пыли. Ганимед при ближайшем рассмотрении оказался самым большим спутником планеты в Солнечной системе, Ио - первым космическим объектом, на котором обнаружились активные вулканы, а Европа - покрытой 30-километровой коркой льда, под которой может оказаться океан глубиной в 50 километров.

"Вояджеры" нашли новые кольца у Сатурна, а также открыли существование спутников-"пастухов", которые, взаимодействуя с кольцами, удерживают их форму. Зонды также детально изучили атмосферу планеты, обнаружив в ней мощные ветры со скоростью до 1,8 тысячи километров в час. "Вояджер-1" обнаружил у спутника Сатурна, Мимаса, огромный кратер, след от столкновения с объектом, который едва не разрушил спутник и одновременно сделал его знаменитым - с кратером Мимас похож на "Звезду смерти", космический корабль из саги "Звездные войны". Именно "Вояджеры" во многом проложили дорогу зонду "Кассини", который сейчас изучает Сатурн и его спутники.

К Урану и Нептуну "Вояджер-2" уже направился в одиночестве. Зонд доказал существование у Урана магнитного поля, которое из-за необычного положения планеты, "лежащей на боку", имеет закрученный "хвост", а также обнаружил сразу десять спутников планеты. У Нептуна "Вояджер-2" также открыл шесть из восьми известных спутников и "поймал" самые мощные в Солнечной системе ветры - в районе Большого темного пятна планеты их скорость доходит до 2 тысяч километров в час.

"Наверное, самое важное открытие, сделанное "Вояджерами", - неожиданное и невероятное разнообразие небесных тел в Солнечной системе. Мы сделали много важных открытий, но если бы мне пришлось выбрать какое-то одно, я бы выделил открытие восьми активных вулканов на спутнике Юпитера, Ио. Хотя, обнаружив, что поверхность Европы выглядит как ледяная шапка на поверхности океана, мы также, возможно, сделали открытие, не менее важное для продолжающихся поисков внеземной жизни", - заключил научный руководитель проекта доктор Эд Стоун (Ed Stone).

Продолжив путь уже в рамках межзвездной миссии, "Вояджеры" не перестали удивлять ученых. В частности, когда границу ударной волны пересек второй зонд, выяснилось, что гелиосфера - пузырь, "надуваемый" Солнцем, - не идеально круглая, а сплющенная. Пройдя большую часть пояса Койпера - области Солнечной системы за орбитой Нептуна, "Вояджер-1" не встретился ни с одним объектом. Облако Оорта, гипотетический следующий "круг" небесных тел и источник комет, еще слишком далеко от зондов и пока останется неизведанным - к моменту его достижения с "Вояджерами" уже не будет связи.

В ближайших "планах" у зондов - гелиопауза, теоретическая граница, где солнечный ветер уже смешивается с межзвездным веществом. Если "Вояджеры" "донесут" до нее свои научные инструменты, исследователи смогут зафиксировать прохождение гелиопаузы по смене направления, интенсивности и скорости космического ветра - за границей Солнечной системы этот ветер создают уже взрывы массивных звезд.

Фотография на память

Среди бесчисленного множества снимков, сделанных зондами, особо стоит выделить знаменитый "Семейный портрет" (Family Portrait) - мозаику из 60 фотографий планет Солнечной системы, сделанных "Вояджером-1" в 1990 году. Идею сфотографировать "семейство" планет активно продвигал известный американский астроном Карл Саган (Carl Sagan), тогда работавший в группе обработки изображений миссии.

На снимке нет Меркурия и Марса - с расстояния примерно в 6 миллиардов километров, где 20 лет назад находился аппарат, их не увидеть в блеске Солнца - а также Плутона, слишком маленького и далекого для камеры "Вояджера-1". Сама Земля на снимке выглядит как едва различимая бледно-голубая точка. Под этим названием (Pale Blue Dot) фотография планеты, откуда стартовал "фотограф", стала не менее знаменитой, чем снимок с "Аполлона-17", так называемый "синий мраморный шарик" (Blue Marble).

Стоун и Мэсси пояснили, что после легендарных снимков камеры и направляющую их автоматику отключили в целях экономии энергии и объема памяти. Кроме того, JPL "распустила" часть проектной команды, занимавшейся обработкой фотографий с "Вояджеров", поэтому больше фотографий с дальних пределов мы не увидим.

"К тому же мы считаем, что там уже нечего фотографировать, особенно в слабо освещенной области, где сейчас находятся аппараты. Даже если бы мы сделали какой-то снимок, передача его на Землю стала бы проблемой, поскольку уже нет ни людей, ни оборудования", - добавил Мэсси.

Где-то там за горизонтом

"Час икс" для двух космических долгожителей, по словам Мэсси и Стоуна, наступит где-то в районе 2025 года, когда энергии перестанет хватать для научной работы. В этот момент "Вояджер-1" будет удален от Солнца примерно на 166 астрономических единиц (24,8 миллиарда километров), а "Вояджер-2" - на 138 астрономических единиц (20,6 миллиарда километров). Первый близнец направляется к созвездию Жирафа, а второй - к галактике Андромеды, которая, в свою очередь, сама движется к Млечному Пути. По оценкам ученых, проходя более 440 миллионов километров в год, "Вояджеры" доберутся до ближайших к Солнцу звезд за 1 миллион лет.

На случай, если аппараты обнаружат разумные существа, на борту "Вояджеров" для них есть "открытка" от землян: золоченый диск с записью звуков Земли, приветствий на 55 языках мира, музыки разных жанров, в том числе джаза, а также с текстом приветствий президента США Джимми Картера и генсека ООН Курта Вальдхайма. На пластине, закрывающей диск, выгравирована инструкция, как следует воспроизводить запись, карта расположения Солнечной системы относительно наиболее ярких пульсаров, а также схематическое изображение молекулы водорода.

Если по счастливому стечению обстоятельств аппараты в 2025 году еще будут работать, команде проекта наверняка придется принимать непростое решение.

"Не знаю, как это сделают в 2025 году, но я бы отключил все инструменты, когда уровень энергии подойдет к нижнему пределу, и оставил только систему коммуникации. Вероятно, мы могли бы провести инженерные тесты, полезные для будущих аппаратов, которые пройдут такие расстояния от Земли", - предположил Мэсси.

Отвечая на вопрос о том, планирует ли НАСА продолжать изучение внешних пределов Солнечной системы с помощью специальных миссий, которые отправятся туда "без остановок", представитель руководства агентства сообщил, что такие планы, если они появятся, будут изложены в очередном Обзоре приоритетных направлений работы (Decadal Survey). Такие обзоры готовит Национальный исследовательский совет (NRC), который задает цели на очередное десятилетие. В области астрофизики и астрономии, в частности, такими приоритетами стали поиск экзопланет и исследование темной энергии.

Пока на Земле воздерживаются от комментариев, в космосе уже движется к Плутону вероятный "наследник" идей "Вояджеров", зонд New Horizons. Его основная цель - Плутон и его спутники, Харон, Никта и Гидра. Ожидается, что аппарат подойдет к Плутону на минимальное расстояние в июле 2015 года.

После этого он может продолжить исследования объектов в поясе Койпера, а затем и последовать примеру "юбиляров". К слову, ностальгические снимки планет, которые зонд оставляет за собой, New Horizons уже делает: в июле команда проекта опубликовала фотографию Юпитера, намекнув на имеющиеся планы "Семейного портрета 25 лет спустя".