40 лет назад в рамках американского проекта NASA в космос был запущен «Вояджер-1» — первый аппарат, за пределы Солнечной системы. С 1998 года «Вояджер» является самым дальним от Земли искусственным объектом — его местоположение в режиме реального времени доступно на сайте NASA.​ Лучшие сни

мки, сделанные со станции, — в фотогалерее РБК

,>,>​

Первое фото Земли и Луны в одном кадре, снятое «Вояджером-1» на расстоянии 11,66 млн км от Земли

5 сентября 1977 года NASA запустило в космос автоматическую межпланетную станцию ​«Вояджер-1» весом 723 кг. Проект был утвержден в 1972 году. За 40 лет полета аппарат отдалился от Земли почти на 20 млрд км и стал самым дальним искусственным объектом.

Второй аппарат серии «Вояджер» был запущен чуть раньше — 20 августа 1977 года. В частности, он является первым и единственным аппаратом, достигшим Урана (январь 1986 года) и Нептуна (август 1989 года).

Большое красное пятно на планете Юпитер

Изначально станция предназначалась для исследования Юпитера и Сатурна — «Вояджер-1» стал первым аппаратом, который сделал детальные снимки спутников этих планет. Максимальное сближение станции с Юпитером состоялось 6 июня 1979 года.

Кратер Вальхалла, расположенный на спутнике Юпитера Каллисто

В сентябре 2013 года в NASA официально , что «Вояджер-1» окончательно покинул пределы Солнечной системы и стал первым в истории аппаратом, достигшим границ Солнечной системы и вышедшим за ее пределы. За местоположением «Вояджера» можно следить в режиме реального времени на сайте NASA.

Ио - естественный спутник Юпитера, на поверхности которого расположены более 400 действующих вулканов

Аппарат впервые запечатлел извержение вулкана на поверхности спутника Юпитера Ио. В общей сложности с космических аппаратов было передано на Землю 625 Гбайт данных.

Планета Нептун

Планета Нептун и его спутник Тритон

Кольца Сатурна, снятые с расстояния 34 млн км

В ноябре 1980 года «Вояджер-1» также максимально сблизился с Сатурном и пролетел мимо него на высоте 124 тыс. км.

Облака Сатурна

К корпусу «Вояджера-1» прикреплена пластинка с посланием для инопланетных существ, рассказывающим о разнообразии человеческой культуры. На ней, в частности, записано приветствие на 55 языках, ряд изображений (фотографии Земли и людей) и звуков (классическая музыка и звуки природы).​ Также на пластине показано местоположение Земли и Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров (космических источников мощного излучения) и нанесена схема излучения атома водорода.

По последним данным, «Вояджер-1» удалился на 20,8 млрд км от Земли и на 20,9 млрд км от Солнца. По расчетам ученых, запасы топлива (энергию он получает от радиоизотопных генераторов, которые работают на плутонии 238), позволят аппаратам серии «Вояджер» оставаться работоспособными еще на протяжении десяти лет. Затем связь с Землей будет потеряна.

Планета Уран

Снимок Земли с расстояния в 6 млрд км

«Бледно-голубая точка» («Pale Blue Dot») — одна из самых знаменитых фотографий, сделанная аппаратом «Вояджер-1» в 1990 году. На снимке Земля сфотографирована с расстояния в 6 млрд км.

Американский космический зонд "Вояджер-1" (Voyager-1) стал первым аппаратом земного происхождения, покинувшим Солнечную систему.

Он вышел за пределы гелиосферы и теперь находится в межзвездном пространстве.

"Вояджер", запущенный в 1977 году с целью изучения внешних планет нашей системы, успешно выполнил свою задачу к 1989 году и продолжил свой путь. Сейчас он находится на расстоянии почти 19 млрд км от Земли.

Радиосигналу, посланному с его борта, требуется почти 17 часов, чтобы быть принятым на Земле.

Установленные на борту зонда приборы уже в течение некоторого времени показывали, что среда, в которой он движется, радикально изменилась.

Однако данные с сенсора, измеряющего плотность заряженных частиц в окружающем зонд пространстве, в конце концов убедили ученых НАСА, что аппарат наконец преодолел условную границу Солнечной системы.

Сравнение данных за апрель-май этого года с данными за октябрь-ноябрь прошлого года показали, что число протонов в каждом кубическом сантиметре вакуума возросло почти в 100 раз.

Гелиопауза пройдена

Ученые уже давно предсказывали существование этого порога, который означает, что зонд вышел за пределы магнитосферы Солнца, которая отсекает поток космического межзвездного излучения.

Эти и другие данные, полученные с борта аппарата, убедили ученых, что зонд пересек внешнюю границу Солнечной системы 25 августа 2012 года.

В тот день он находился на расстоянии 121 астрономической единицы от нас. Как известно, 1 а.е. равняется расстоянию Земли от Солнца.

Переход через этот барьер, обычно называемый гелиопаузой, является, по словам британского королевского астронома сэра Мартина Риса, замечательным достижением. По его мнению, достоин изумления тот факт, что хрупкий аппарат, созданный в 1970-е годы, до сих пор в состоянии посылать научные данные на Землю.

Несмотря на то что зонд находится теперь в межзвездном пространстве, он продолжает чувствовать на себе как притяжение Солнца, так и расположенные еще дальше планеты. Однако его физическое окружение полностью изменилось.

Одиссея продолжается

Image caption В 1990 году "Вояджер" сделал этот снимок Земли

Ожидается, что изотопный электрогенератор на основе плутония, установленный на "Вояджере", будет снабжать его теплом и энергией еще в течение 10 лет, после чего его научные инструменты и передатчик мощностью 20 ватт перестанут действовать.

В настоящее время зонд движется со скоростью 45 км/сек, но пройдет еще 40 тысяч лет, прежде чем он приблизится к другой звезде.

Ученые получают сейчас ценнейшие данные о той области космического пространства, о которой известно очень мало. Оно было сформировано в результате взрывов первого поколения звезд нашей Галактики сотни миллионов лет назад.

Существуют теоретические модели, описывающие условия в этой межзвездной среде. Но "Вояджер-1" измеряет их непосредственно и тем самым продолжает расширять наши познания о Вселенной.

О том, что использует орбитальный телескоп Hubble для исследования свойств межзвездной среды, в которую вышла станция Voyager 1. Этот самый быстро движущийся и самый удаленный от Земли аппарат, созданный человеком, вместе с Voyager 2, несмотря на свою технологическую, с современной точки зрения, простоту, уже в течение почти 40 лет изучает Солнечную систему. О последних результатах и будущем миссии рассказывает .

В настоящее время Voyager 1 в 138 астрономических единицах (около 21 миллиарда километров) от Земли. Это расстояние свет преодолевает чуть более чем за 19 часов. К рекордам первой станции приближается вторая - Voyager 2 находится на удалении более 114 астрономических единиц (примерно 17 миллиардов километров) от Земли. Свет проходит это расстояние за 16 часов. Скорость движения станций превышает 3,3 астрономической единицы в год.

Станции Voyager движутся почти в полтора раза быстрее запущенных еще в начале 1970-х аппаратов Pioneer, связь с которыми НАСА не поддерживает. Примерно через пару лет Voyager 2 удалится дальше от Солнца, чем Pioneer 10.

Миссии Voyager 1 и Voyager 2 отличаются траекторией полета - вторая станция пролетела мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, тогда как первый аппарат посетил только Юпитер и Сатурн.

Voyager 1 опередил не только Voyager 2, первым пролетев мимо Юпитера и Сатурна в конце 1970-х - начале 1980-х, но и Pioneer 11 - в 1998 году, на расстоянии около 70 астрономических единиц от Солнца. Pioneer 11 вместе с Pioneer 10 и двумя станциями Voyager - первые рукотворные объекты, покинувшие пределы пояса Койпера.

Технически Voyager 1 и Voyager 2 идентичны. Стартовая масса вместе с гидразином, который использовался для управления ориентацией аппаратов, составляла 815 килограммов. Каждая из станций целиком, с развернутыми антеннами, помещается в куб со стороной четыре метра. Оба аппарата запущены в 1977 году, второй - на 16 суток раньше.

Основной целью миссии Voyager являлось пролетное исследование газовых гигантов Солнечной системы, с чем две станции успешно справились.

Эта область Солнечной системы, представляющая собой скопление ледяных небесных тел, начинается за орбитой Нептуна, на расстоянии 30 астрономических единиц от звезды и заканчивается за орбитой Макемаке, третьей по величине карликовой планеты Солнечной системы, в 60 астрономических единицах от светила. В настоящее время в поясе Койпера находится только один рукотворный аппарат - зонд New Horizons, который в 2015 году пролетал мимо Плутона, крупнейшей известной карликовой планеты.

Станция Voyager 1 - первый рукотворный объект, вышедший в межзвездное пространство. В декабре 2011 года, через 35 лет после старта, аппарат покинул пределы гелиосферы - магнитного аналога атмосферы планет и оказался в районе гелиопаузы, отделяющей гелиосферу от межзвездного пространства.

Граница Солнечной системы, кроме гелиопаузы, также часто определяется сферой Хилла. Так называют область пространства, в котором определяющее гравитационное влияние оказывает центральное небесное тело. Для Солнца радиус сферы Хилла оценивается в один-два световых года. С этой точки зрения, станция Voyager 1 еще нескоро покинет пределы Солнечной системы.

В тот момент научные инструменты Voyager 1 зарегистрировали стократное увеличение количества высокоэнергетических электронов, летящих в сторону Солнца из межзвездного пространства, и сокращение числа низкоэнергетических частиц, прилетающих от светила. В первом полугодии 2012-го станция зафиксировала усиление интенсивности галактических космических лучей. В конце августа того же года аппарат, отметив практически полное угасание солнечного ветра, покинул гелиосферу и вышел в межзвездное пространство.

Однако нашлись ученые, заявившие, что Voyager 1 еще не преодолел гелиопаузу, где происходит торможение солнечного ветра межзвездными частицами. Они полагали, что такой переход должен сопровождаться значительным сдвигом в характеристиках магнитного поля, чего не наблюдалось. Кроме того, направление магнитного поля в районе пребывания Voyager 1 отклоняется на 40 градусов от ожидаемого.

Впоследствии эти аргументы были . Измерения, проведенные при помощи спутника IBEX (Interstellar Boundary Explorer), предназначенного для изучения границ Солнечной системы, показали, что фиксируемое аппаратом направление магнитных линий связано с возмущением, оказываемым Солнечной системой на глобальное галактическое магнитное поле. По расчетам, в 2025 году Voyager 1 покинет пределы возмущенного поля.

Что будет дальше с миссией Voyager? Три радиоизотопных термоэлектрических генератора, установленных на каждом из аппаратов, позволят им поддерживать связь с Землей еще примерно десять лет. За это время ученые надеются тщательнее исследовать межзвездное пространство, в частности структуру гелиопаузы, в том числе и с целью планирования миссий к альфе Центавра.

Как показали данные Hubble, окружающее Солнечную систему первое межзвездное газовое облако Voyager 2 покинет через две тысячи лет. Еще 90 тысяч лет станции потребуется, чтобы пройти второе облако и попасть в третье. Эти межзвездные структуры Маловероятно, что вблизи Gliese 445 и Ross 248 существуют пригодные для жизни планеты. Эти звезды слишком малы, а Ross 248 еще и вспыхивающая - ее светимость может меняться нерегулярным образом сразу во всех диапазонах электромагнитного спектра. Интересно, что эта звезда, а не Проксима Центавра, через примерно 36 тысяч лет на короткое время, около 6 тысяч лет, станет ближайшим к Солнцу светилом.

В общем, станции Voyager, как и Pioneer, скорее всего, станут вечными странниками в межзвездном пространстве. Вряд ли установленные на станциях Voyager золотые пластины с указанием местонахождения Земли, а также несколькими изображениями и аудиозаписями, будут обнаружены возможными обитателями других миров и тем более правильно поняты ими.

Большинство из того что создал человек останется на планете Земля. От величайших произведений искусства до новейших технических и инженерных изобретений. Но кое-что, созданное людьми, все же никогда уже не будет находиться ни на нашей планете ни даже в пределах солнечной системы. Как например космические аппараты или модули на других планетах и спутниках, правда, некоторые из последних всё же будут в пределах солнечной системы. Это высокоавтономные роботы, цель которых - изучение внутренних и внешних планет солнечной системы, а так же того, что находится за ней. Они пока – единственные материальные объекты, что создали люди, которые находятся за пределами нашей планеты. И в данный момент некоторые из этих роботов совершают межзвездные перелёты. Здесь будет рассказано о том, что сейчас улетает прочь от Земли, Солнца, нашего мира и больше никогда не вернётся в пределы гравитации и света красного карлика - нашей звезды.

Для начала стоит вообще узнать, что вам нужно чтобы безвозвратно покинуть солнечную систему?

Время

Под релятивистским замедлением времени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.

Дело в том, что это не так быстро. Точнее было бы сказать "терпение". Свету, например, нужно целых 18 часов 48 минут, чтобы долететь от границы гелиосферной ударной волны Солнечного ветра до Солнца. Согласно СТО (специальной теории относительности) летать со скоростью и быстрее скорости света мы не можем в силу физических ограничений для материи с положительным квадратом массы. Двигатели из сериала Стартрек сейчас тоже не изобретены. Поэтому американскому аппарату, речь о котором пойдёт ниже, потребовалось на преодоление такого расстояния 38 лет и 7 месяцев.

Скорость

Движение выше скорости света невозможно для объектов в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.

Если вы будете очень медленно плестись в межпланетном пространстве, вскоре гравитационное поле Солнца (или другой звезды) вас захватит, и вы будете постепенно возвращаться назад. Существует 4 вида космических скоростей. 1-ая - чтобы преодолеть гравитацию небесного тела и стать его спутником. 2-ая - чтобы покинуть небесное тело. 3-ая покинуть звездную систему, преодолев притяжение звезды. 4-ая - покинуть галактику. Итак, чтобы покинуть нашу солнечную систему нужна третья космическая скорость. Она равна 47 км/с. Земля вращается со скоростью 30 км/с и когда вы выбрали правильный вектор и момент нужно включить двигатели и добавить 17 км/с. Но это не так просто. Для такого разгона потребуется колоссальное количество топлива. Сейчас так летать не принято. Однако, чтобы развить такую скорость используют гравитационные манёвры вокруг других небесных тел. Но это тоже не так просто. В разный момент времени планеты находятся в разных точках относительно траектории полёта зонда. Нужно рассчитать траекторию так, чтобы другие планеты были на пути следования и их гравитацию можно было использовать для набора скорости.

Траектория

Исходя из этого необходима и нужная траектория других небесных тел. Из-за медлительности самых далеких – Урана и Нептуна, такая конфигурация возникает редко: примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы.

Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты о которых мы вам сейчас и расскажем:

«Пионер-10»

Pioneer 10

Время старта:

Задачи:

Исследование внешних областей Солнечной системы и гелиосферы

Длительность полёта:

44 года, 1 месяц, 10 дней

Расстояние от Солнца:

106,960 а. е. (16,001 млрд км.)

Масса:

Пионер 10 стал первым аппаратом, который пролетел вблизи Юпитера и сфотографировал планету, а так же первым аппаратом, развившим достаточную скорость для преодоления силы притяжения Солнца.

Аппарат позволил узнать много нового о Юпитере: его магнитное поле, тепловой поток, массу планеты, состав атмосферы и утончил плотность четырёх его крупнейших спутников. Мы узнали, что Юпитер, несмотря на свои размеры и массу является самой быстровращающейся планетой в Солнечной системе – полное вращение он совершает за 10 часов, это обусловленно огромной радиацией и магнитным фоном этой планеты

Фотография, сделанная Пионером 10 для NASA

1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна.

На Пионере 10 и 11 установлены две идентичные пластинки, авторами которых был Карл Саган. Они сделаны из анодированного алюминия с символьной информацией о человеке, Земле и её местоположении. Предполагается, что если их обнаружат получатели, те, кто найдёт этот аппарат, они смогут определить откуда он был послан и где находится Земля, а так же получить минимальные представления о людях.

Первоначальный проект рисунка содержал изображение мужчины и женщины, держущихся за руки. Карл Саган, однако, быстро осознал факт того, что инопланетяне воспримут это как рисунок одного живого существа, рисунок был откорректирован. Несмотря на то, что на изначальном варианте рисунка гениталии были изображены как у мужчины, так и у женщины, руководство NASA подвергло рисунок цензуре. Рисунок вообще почему-то многим не понравился, так например много негативных реакций вызвал тот факт, что мужчина и женщина были изображены голыми, NASA обвиняли в трате денег налогоплательщиков на отправку «непристойности» в космос. Можно ожидать, что в космосе пока ещё не распространен закон "436", в любом случае, Пионер 10 от него благополучно улетел.

“Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет.”

Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. В данный момент аппарат направляется от законов земной цензуры в сторону свободного и независимого Альдебарана и несёт туда на своём корпусе сквозь время и пространство одну маленькую непристойность с планеты Земля. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет. Пожелаем удачи маленькому фривольному пионеру, потому что получить от него вестей мы уже не сможем.

«Пионер-11»

Pioneer 11

Время старта:

Задачи:

Изучение Юпитера и Сатурна, спутника Титана

Длительность полёта:

43 года, 11 месяцев, 27 дней

Расстояние от Солнца:

86,662 а. е. (12,964 млрд км.)

Масса:

От Пионера 10 аппарат отличается только наличием индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет, а больше и ничем. Он первым пролетел вблизи Сатурна, и передал подробные снимки планеты. 1 сентября 1979 года он прошёл около Сатурна, произведя различные измерения и передав фотографии планеты и её спутника Титана.

Фотография Сатурна и Титана, сделанная Пионером 11 для NASA

После того как он завершил свою исследовательскую миссию, его направили к созвездию Щит, которое видно со всей территории России в июле. Пионер 11 покидает пределы Солнечной Системы несколько медленнее, чем его “близнец”. На Пионере 11 установлена аналогичная пластика с информацией о нашей планете.

В сентябре 1995 года контакт с аппаратом был потерян.

На самом деле программа "Пионер" довольно крупномасштабная, если рассматривать только её, то ранние аппараты летали и до Венеры, Меркурия, Луны, астероидов и только 10-ый и 11-ый (формально) были запущены на дальние рубежи. По всей видимости такая же судьба покинуть С.С. ждёт и "Новые горизонты", после окончания их основной миссии, а пока что они изучают Плутон.

"Вояджер-2"

Voyager-2

Время старта:

Задачи:

Длительность полёта:

38 лет, 8 месяцев, 3 дня

Расстояние от Солнца:

110,338 а. е. (16,5 млрд км)

Масса:

Как и два "пионера", внешне и конструктивно аппараты Вояджер 1 и Вояджер 2 идентичны друг-другу. Вояджер 2 должен был стартовать после первого, но из-за отложенного пуска последнего, он покинул планету раньше. Тем не менее, по скорости удаления и расстоянию Вояджер 2 уступает своему аналогу. Он не совершал гравитационного манёвра вокруг Нептуна, этим и обусловлена его более низкая скорость. Однако, зачёт гравитационных манёвров вокруг Юпитера и Сатурна он на 20 лет сократил время полёта к Нептуну. Этот аппарат исследовал крупнейшие спутники Юпитера и благодаря нему мы знаем, что под льдом Европы есть океан. Так же аппаратом были открыты два новых кольца вокруг Сатурна и 9 его спутников. А ещё он установил, что температура на полюсах Урана одинаковая, несмотря на то, что лишь один полюс освещён. Именно благодаря ему учёным удалось увидеть гейзеры на Тритоне - спутнике Нептуна. Предполагалось, что на таком удаленном от Солнца расстоянии это невозможно.

Фотография Энцелада, сделанная Вояджером 2 в 1979 году

Ожидается, что аппарат будет работать ещё не менее 10 лет. А когда он выйдет за пределы Солнечной системы и окажется в межзвёздном пространстве, то навсегда потеряет связь с Землёй - мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Время поражает, но через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248. Это слишком далеко, чтобы быть “затянутым” гравитацией этой звезды, поэтому, на его пути следования следующим объектом будет Сириус, до которого ему лететь ещё 296 тыс. лет.

Предположительно, Вояджер 2 будет вечно летать по Галактике.

"Вояджер-1"

Voyager-1

Время старта:

Задачи:

Исследование дальних планет Солнечной системы

Длительность полёта:

38 лет, 7 месяцев, 18 дней

Расстояние от Солнца:

134,75 а. е. (20,16 млрд км)

Масса:

Как и свой собрат уже почти 40 лет этот аппарат находится в рабочем состоянии и передаёт ценные научные знания на землю с 18-ти часовой задержкой. Именно за столько времени свет преодолевает расстояние, которое прошёл Вояджер. При том, что миссия официально была рассчитана на 5 лет. Сейчас это самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком.

Посмотрите. Это наша планета с расстояния 6 миллиардов километров. 14 февраля 1990 года НАСА развернули камеры аппарата в сторону и получили от него вот такую "фото-валентинку". Карл Саган назвал этот снимок Pale Blue Dot. Изображение Земли на нём занимает всего 0,12 пикселя.

С участием аппаратов данной серии.

Всего было создано и отправлено в космос два аппарата серии «Вояджер»: «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Аппараты были созданы в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory - JPL) НАСА . Проект считается одним из самых успешных и результативных в истории межпланетных исследований - оба «Вояджера» впервые передали качественные снимки и , а «Вояджер-2» впервые достиг и . «Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, план полёта которых предусматривал вылет за пределы Солнечной системы (первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11»). Первым в истории аппаратом, достигшим границ Солнечной системы и вышедшим за её пределы, стал «Вояджер-1».

Аппараты серии «Вояджер» - это высокоавтономные роботы, оснащённые научными приборами для исследования внешних планет, а также собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи и управления. Общая масса каждого аппарата - около 721 кг.

Проект «Вояджер»

«Вояджер» - космический зонд.

Проект «Вояджер» - один из самых выдающихся экспериментов, выполненных в космосе в последней четверти XX века. Расстояния до планет-гигантов слишком велики для наземных средств наблюдения. Поэтому отправленные на «Вояджерами» фотоснимки и данные измерений до сих пор имеют большую научную ценность.

Идея проекта впервые появилась в конце 1960-х годов, незадолго до запуска первых пилотируемых аппаратов к и аппаратов «Пионер» к Юпитеру.

Большое Красное пятно Юпитера. Фото сделано «Вояджером-1»

Первоначально планировалось исследовать только Юпитер и Сатурн. Однако благодаря тому, что все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы («парад планет»), было возможно использование гравитационных манёвров для облёта всех внешних планет, за исключением . Поэтому траектория полёта была рассчитана исходя из этой возможности, хотя официально изучение Урана и Нептуна не вошло в программу миссии (для гарантированного достижения этих планет потребовалось бы строительство более дорогих аппаратов с более высокими характеристиками по надёжности).

После того, как «Вояджер-1» успешно выполнил программу исследования Сатурна и его , было принято окончательное решение направить «Вояджер-2» к Урану и Нептуну. Для этого пришлось слегка изменить его траекторию, отказавшись от близкого пролёта около Титана.

Научное оснащение аппарата

Нептун. Фото сделано «Вояджером-2»

• Телевизионные камеры, чёткостью 800 строк, используются специальные видиконы с памятью. Считывание одного кадра требует 48 с.
  • широкоугольная (поле около 3°), фокусное расстояние 200 мм;
  • узкоугольная (0,4°), фокусное расстояние 500 мм;

• Спектрометры:
  • Инфракрасный, диапазон от 4 до 50 мкм;
  • Ультрафиолетовый, диапазон 50-170 нм;

• Фотополяриметр;

• Плазменный комплекс:
  • детектор плазмы;
  • детектор заряженных частиц низких энергий;
  • детектор космических лучей;
  • магнитометры высокой и низкой чувствительности;
  • приёмник плазменных волн.

Энергооснащение аппарата

Слоистая атмосфера Титана, спутника Сатурна

В отличие от космических аппаратов, исследующих внутренние планеты, «Вояджеры» не могли использовать , так как поток солнечного излучения, по мере удаления аппаратов от , становится слишком мал - например, вблизи орбиты Нептуна он примерно в 900 раз меньше, чем на орбите Земли.

Источником электроэнергии являются три . Топливом в них служит плутоний-238 (в отличие от плутония-239, используемого в ядерном оружии); их мощность в момент старта космического аппарата составляла примерно 470 ватт при напряжении 30 вольт постоянного тока. Период полураспада плутония-238 составляет примерно 87,74 года, и генераторы, использующие его, теряют 0,78 % своей мощности в год. В 2006 году, через 29 лет после запуска, такие генераторы должны иметь мощность только 373 Вт, то есть около 79,5 % от исходной. Кроме того, биметаллическая термопара, которая конвертирует тепло в электричество, также теряет эффективность, и реальная мощность будет ещё ниже. На 11 августа 2006 года мощность генераторов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» снизилась до 290 Вт и 291 Вт, соответственно, то есть составила около 60 % от мощности на момент запуска. Эти показатели лучше, чем предполётные предсказания, основанные на консервативной теоретической модели деградации термопары. С падением мощности приходится сокращать энергопотребление космического аппарата, что ограничивает его функциональность.

Технические проблемы «Вояджера-2» и их решение

Полёт «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было запланировано. В связи с этим после пролёта Юпитера учёным, 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 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 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.

Послание внеземным цивилизациям

Образец золотой пластинки, прикреплённой к аппаратам.

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.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных . 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 , 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

Иллюстрация выхода космических аппаратов за пределы Солнечной системы.

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 «Вояджеров» на первом месте - изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (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 84,7 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.

Учёные надеются, что связь с «Вояджерами» удастся поддерживать и после того, как они пересекут гелиопаузу.