Matkailija

"Voyager" ( eng.  Voyager , kirjaimellisesti - "Traveler") - kahden vuonna 1977 laukaisun amerikkalaisen avaruusluotaimen nimi sekä hanke aurinkokunnan kaukaisten planeettojen tutkimiseksi tämän sarjan ajoneuvojen kanssa.

Yhteensä luotiin ja lähetettiin avaruuteen kaksi Voyager-sarjan ajoneuvoa: Voyager 1 ja Voyager 2 . Laitteet luotiin NASAn Jet Propulsion Laboratoryssa ( eng.  Jet Propulsion Laboratory  - JPL) . Projektia pidetään yhtenä planeettojenvälisen tutkimuksen historian menestyneimmistä ja tuottavimmista - molemmat Voyagers lähettivät korkealaatuisia kuvia Jupiterista ja Saturnuksesta ensimmäistä kertaa , ja Voyager 2 saavutti Uranuksen ja Neptunuksen ensimmäistä kertaa . Voyagersista tuli kolmas ja neljäs avaruusalus, jonka lentosuunnitelmassa oli tarkoitus lentää aurinkokunnan ulkopuolelle (kaksi ensimmäistä olivat Pioneer 10 ja Pioneer 11 ). Voyager 1 :stä tuli ensimmäinen avaruusalus historiassa, joka saavutti heliosfäärin rajat ja ylitti sen [ 1] [2] .

Voyager-sarjan ajoneuvot ovat erittäin autonomisia robotteja , jotka on varustettu tieteellisillä välineillä ulkoplaneettojen tutkimiseen sekä omiin voimaloihinsa, rakettimoottoreihinsa, tietokoneisiinsa , radioviestintä- ja ohjausjärjestelmiinsä. Jokaisen laitteen kokonaispaino on noin 721  kg .

The Voyager Project

Voyager-projekti on yksi merkittävimmistä avaruudessa tehdyistä kokeista 1900-luvun viimeisellä neljänneksellä. Etäisyydet jättiläisplaneettoihin ovat liian suuret maanpäällisiin havainnointityökaluihin, joten Voyagerien Maahan lähettämillä valokuvilla ja mittaustiedoilla on edelleen suurta tieteellistä arvoa.

Idea projektista syntyi ensimmäisen kerran 1960-luvun puolivälissä, kun opiskelija-harjoittelija Gary Flandro laski mahdollisuuden päästä ulkoplaneetoille käyttämällä painovoimaapua Jupiterin lähellä. Vuonna 1966 hän julkaisi artikkelin, jossa hän totesi, että 1970-luvun lopulla oli hyvä tilaisuus lentää aurinkokunnan neljän ulkoplaneetan (Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus) ympäri yhtä aikaa yhdellä avaruusaluksella, koska harvinainen konvergenssi kiertoradalla.

Vuonna 1969 NASA käynnisti kunnianhimoisen projektin nimeltä " Grand Tour ", joka sisälsi kahden avaruusaluksen lähettämisen Jupiter-Saturnus- Pluto -radalle ja kaksi muuta Jupiter-Uranus-Neptunus-radalle. Virasto ei kuitenkaan saanut riittävästi rahoitusta sen valmisteluun. Tämän seurauksena projektia tarkistettiin: Uranus, Neptunus ja Pluto suljettiin virallisesti sen ulkopuolelle, ja laukaisujen määrä vähennettiin kahteen hyvin kehittyneen Mariner - luokan avaruusalukseen. Ohjelman työnimi "Mariner Jupiter-Saturn" muutettiin "Voyageriksi" vähän ennen laukaisua [3] .

Koska kaikki jättiläisplaneetat sijaitsivat hyvin aurinkokunnan suhteellisen kapealla sektorilla (" planeettojen paraati "), oli mahdollista käyttää painovoimaharjoituksia kaikkien ulkoplaneettojen ympärillä Plutoa lukuun ottamatta. Siksi lentorata laskettiin tämän mahdollisuuden perusteella, vaikka Uranuksen ja Neptunuksen tutkimusta ei virallisesti sisällytetty tehtäväohjelmaan (nille planeetoille saavuttamisen takaamiseksi vaadittaisiin kalliimpien ajoneuvojen rakentaminen korkeammilla luotettavuusominaisuuksilla).

Kun Voyager 1 suoritti menestyksekkäästi Saturnuksen ja sen kuun Titanin tutkimusohjelman , tehtiin lopullinen päätös lähettää Voyager 2 Uranukselle ja Neptunukselle. Tätä varten meidän täytyi hieman muuttaa sen lentorataa ja hylätä läheinen ohilento lähellä Titania.

Laitteen tieteellinen varustus

• Televisiokamerat , joiden resoluutio on 800 juovaa ; käytetään erityisiä muistilla varustettuja vidikoneja . Yhden kehyksen lukeminen vaatii 48 s .
  • laajakulma (kenttä noin 3°), polttoväli 200 mm ;
  • kapea kulma (0,4°), polttoväli 500 mm ;
• Spektrometrit :
  • Infrapuna, alue 4 - 50 mikronia ;
  • Ultravioletti, alue 50-170 nm;
• Fotopolarimetri ;
• Plasmakompleksi:
  • plasmadetektori ; _
  • matalan energian varattujen hiukkasten ilmaisin;
  • kosmisen säteen ilmaisin ;
  • korkea- ja matalaherkkyysmagnetometrit ;
  • plasma- aaltovastaanotin .

Laitteen teholaitteet

Toisin kuin sisäplaneettoja tutkivat avaruusalukset, matkailijat eivät voineet käyttää aurinkopaneeleja , koska ajoneuvojen siirtyessä pois Auringosta auringon säteilyvuosta tulee liian pieni - esimerkiksi Neptunuksen kiertoradan lähellä se on noin 900 kertaa pienempi kuin kiertoradalla. maapallosta.

Sähkön lähde on kolme radioisotooppitermosähkögeneraattoria (RTG). Niiden polttoaineena on plutonium-238 (toisin kuin ydinaseissa käytettävä plutonium-239 ); niiden teho avaruusaluksen laukaisuhetkellä oli noin  470  wattia 30 voltin tasavirralla . Plutonium-238:n puoliintumisaika on noin 87,74 vuotta , ja sitä käyttävät generaattorit menettävät 0,78 % tehostaan ​​vuodessa. Vuonna 2006, 29 vuotta käynnistämisen jälkeen, tällaisten generaattoreiden tehon pitäisi olla vain 373 W eli noin 79,5 % alkuperäisestä. Lisäksi bimetallitermopari , joka muuttaa lämmön sähköksi , myös menettää tehonsa ja todellinen teho on vielä pienempi. 11. elokuuta 2006 Voyager 1:n ja Voyager 2:n generaattoreiden teho laski 290 ja 291 W :iin, mikä on noin 60 % laukaisuhetken tehosta. Nämä suoritukset ovat parempia kuin ennen lentoa tehdyt ennusteet, jotka perustuvat konservatiiviseen teoreettiseen termoparin hajoamismalliin. Tehon pienentyessä on tarpeen vähentää avaruusaluksen virrankulutusta, mikä rajoittaa sen toimivuutta.

Voyager 2:n tekniset ongelmat ja ratkaisut

Voyager 2:n lento kesti paljon suunniteltua pidempään. Tältä osin Jupiterin ohilennon jälkeen tehtävää seuranneiden tutkijoiden oli ratkaistava valtava määrä teknisiä ongelmia. Alun perin oikeat lähestymistavat laitteiden suunnitteluun mahdollistivat tämän. Merkittävimpiä ja onnistuneesti ratkaistuja ongelmia ovat mm.

• automaattisen paikallisoskillaattorin taajuuden virityksen vika . Ilman automaattista viritystä vastaanotin voi vastaanottaa signaaleja vain omalla kaistanleveydellä, joka on alle 1/1000 sen normaaliarvosta. Jopa Doppler-siirtymät Maan päivittäisestä kierrosta ylittävät sen 30 kertaa . Oli vain yksi ulospääsy - joka kerta laskea lähetettävän taajuuden uusi arvo ja säätää maalähetintä niin, että kaikkien siirtojen jälkeen signaali vain putosi vastaanottimen kaistanleveyteen. Tämä tehtiin - tietokone on nyt mukana lähetinpiirissä [4] .
• ajotietokoneen yhden RAM -solun vika - ohjelma kirjoitettiin uudelleen ja ladattiin niin, että tämä bitti ei enää vaikuttanut siihen;
• jossain osassa lentoa käytetty ohjaussignaalin koodausjärjestelmä ei enää vastannut riittävän kohinansietovaatimuksia signaali-kohinasuhteen heikkenemisen vuoksi . Ajotietokoneeseen ladattiin uusi ohjelma, joka koodattiin paljon turvallisemmalla koodilla (käytettiin kaksois Reed-Solomon -koodia ).
• Saturnuksen renkaiden tason lennon aikana laivan levysoitin televisiokameroilla juuttui, luultavasti näiden renkaiden hiukkanen. Huolelliset yritykset kääntää sitä useita kertoja vastakkaisiin suuntiin mahdollistivat lopulta alustan lukituksen;
• syöttöisotooppielementtien tehon lasku vaati monimutkaisten syklogrammien laatimista laivan laitteiden toiminnasta, joista osa alettiin sammuttaa ajoittain, jotta toinen osa saisi riittävästi sähköä;
• alun perin suunnittelematon ajoneuvojen poistaminen maasta vaati maanpäällisen lähetin-vastaanotinkompleksin moninkertaista modernisointia heikkenevän signaalin vastaanottamiseksi [5] .

Viesti maan ulkopuolisille sivilisaatioille

Jokaisen Voyagerin kylkeen oli kiinnitetty pyöreä alumiinilaatikko, jonka sisällä oli kullattu videolevy. Levyllä on 115 diaa, jotka sisältävät tärkeimmät tieteelliset tiedot, maapallon tyypit , maanosat , erilaiset maisemat, kohtaukset eläinten ja ihmisten elämästä, niiden anatominen rakenne ja biokemiallinen rakenne, mukaan lukien DNA - molekyyli .

Tarvittavat selvennykset tehdään binäärikoodissa ja aurinkokunnan sijainti ilmoitetaan suhteessa neljääntoista voimakkaaseen pulsariin . Vetymolekyylin hyperhieno rakenne ( 1420 MHz ) on merkitty "mittausviivaksi" .

Kuvien lisäksi levylle on tallennettu myös ääniä: äidin kuiskausta ja lapsen itkua, lintujen ja eläinten ääniä, tuulen ja sateen ääniä, tulivuorten pauhinaa ja maanjäristysten kohinaa , hiekan kahinaa ja surffailla meressä .

Ihmisen puhetta edustavat levyllä lyhyet terveiset 55 maailman kansojen kielellä. Venäjän kielellä sanotaan: "Hei, tervehdin sinua!". Viestin erityinen luku on maailman musiikkikulttuurin saavutukset. Levyllä on Bachin , Mozartin , Beethovenin teoksia, Louis Armstrongin ja Chuck Berryn jazzsävellyksiä , kansanmusiikkia monista maista.

Levyllä on myös vuonna 1977 Yhdysvaltain presidenttinä toimineen Carterin puhe . Valituksen ilmainen käännös kuulostaa tältä:

Tämä laite luotiin Yhdysvalloissa, maassa, jonka väkiluku on 240 miljoonaa maan neljän miljardin ihmisen joukossa. Ihmiskunta on edelleen jakautunut erillisiin kansoihin ja valtioihin, mutta maat ovat nopeasti siirtymässä kohti yhtä maallista sivilisaatiota.

Lähetämme tämän viestin avaruuteen. Se säilyy luultavasti miljardi vuotta tulevaisuudestamme, kun sivilisaatiomme muuttuu ja muuttaa täysin Maan kasvot... Jos jokin sivilisaatio sieppaa Voyagerin ja pystyy ymmärtämään tämän levyn merkityksen, tässä on viestimme:

Se on lahja pienestä kaukaisesta maailmasta: äänemme, tieteemme, kuvamme, musiikkimme, ajatuksemme ja tunteemme. Yritämme selviytyä omassa ajassamme, jotta voimme elää sinun aikanasi. Toivomme, että tulee päivä, jolloin kohtaamamme ongelmat ratkaistaan ​​ja liitymme galaktiseen sivilisaatioon. Nämä asiakirjat edustavat toiveitamme, päättäväisyyttämme ja hyvää tahtoamme tässä valtavassa ja kunnioitusta herättävässä universumissa.

Vuonna 2015 NASA päätti laittaa kaikki Voyager-luotainten kultaisen levyn äänet verkkoon. Kuka tahansa voi tutustua niihin NASAn verkkosivuilla [6] [7] .

Ajoneuvot poistuvat aurinkokunnasta

Neptunuksen kohtaamisen jälkeen Voyager 2 :n lentorata poikkesi etelään. Nyt sen lento kulkee 48°:n kulmassa ekliptiikkaan nähden eteläisellä pallonpuoliskolla . Voyager 1 nousee ekliptiikan yläpuolelle (alkukulma 38°). Laitteet lähtevät ikuisesti aurinkokunnasta .

Laitteiden tekniset ominaisuudet ovat seuraavat: radioisotooppitermosähköisten akkujen energia riittää toimimaan minimiohjelman mukaisesti noin vuoteen 2025 asti [8] . Auringon mahdollinen menetys aurinkosensorin toimesta voi olla ongelma, koska aurinko himmenee kaukaa katsottuna. Silloin suunnattu radiosäde poikkeaa maasta ja laitteen signaalien vastaanotto tulee mahdottomaksi. Tämä voi tapahtua noin vuonna 2030.

Nyt Voyagersin tieteellisestä tutkimuksesta ensinnäkin on tutkittu siirtymäalueita auringon ja tähtienvälisen plasman välillä . Voyager 1 ylitti heliosfäärisen shokkiaallon ( englanniksi  termination shock ) joulukuussa 2004 94  AU :n etäisyydellä . auringosta [9] . Voyager 2:sta tuleva tieto johti uuteen löytöyn: vaikka laite ei ollut vielä saavuttanut tätä rajaa tuolloin, siitä saadut tiedot osoittivat sen olevan epäsymmetrinen - sen eteläosa oli noin 10 AU. lähempänä Aurinkoa kuin pohjoinen (todennäköinen selitys on tähtienvälisen magneettikentän vaikutus ) [10] . Voyager 2 ylitti heliosfäärishokin 30. elokuuta 2007 84,6 AU:n etäisyydellä. [11] [12] . Ajoneuvojen odotetaan ylittävän heliopaussin noin 10 vuoden kuluttua heliosfäärisen keulaiskun ylittämisestä [9] .

Voyager 2 -avaruusalus, joka laukaistiin 20. elokuuta 1977, ylitti aurinkokunnan (tarkemmin sanoen heliosfäärin ) rajan elokuussa 2007. NASA ilmoitti 10. joulukuuta 2007 Voyagerin lähettämien tietojen analyysin tulokset.

Tietyllä etäisyydellä aurinkotuulen nopeus laskee jyrkästi ja lakkaa olemasta yliääninen. Aluetta (käytännöllisesti katsoen pintaa), jolla tämä tapahtuu, kutsutaan shokkiaallon rajaksi ( englanniksi  termination shock tai termination shockwave ). Tämä on raja, jonka matkailijat ovat ylittäneet. Sitä voidaan pitää sisäisen heliosfäärin rajana. Joidenkin määritelmien mukaan heliosfääri päättyy tähän.

Voyager 2 vahvisti, että heliosfääri ei ole täydellinen pallo, se on litistynyt: sen eteläraja on lähempänä aurinkoa kuin sen pohjoinen. Lisäksi avaruusalus teki toisen odottamattoman havainnon: tähtienvälisen väliaineen vastavaikutuksesta johtuva aurinkotuulen hidastuminen olisi pitänyt johtaa tuuliplasman lämpötilan ja tiheyden voimakkaaseen nousuun. Todellakin, iskuaallon rajalla lämpötila oli korkeampi kuin sisäisessä heliosfäärissä, mutta ero on silti 10 kertaa odotettua pienempi. Mikä aiheutti eron ja mihin energia menee, ei tiedetä.

Marraskuussa 2017 Voyager 1 -moottorit lanseerattiin onnistuneesti 37 vuoden käyttämättömyyden jälkeen. Tämä tehtiin suunnan korjaamiseksi siten, että laitteen antenni oli suunnattu maahan [13] . Tiedemiehet toivovat, että joidenkin Voyagersin tieteellisten instrumenttien toiminta voidaan ylläpitää noin vuoteen 2030 asti [14] .

Muisti

Pluton Voyager-alue on nimetty ohjelman mukaan ( IAU hyväksyi nimen 7. syyskuuta 2017) [15] .

Muistiinpanot

1. ↑ Avaruusluotain meni ensimmäistä kertaa aurinkokunnan ulkopuolelle - Society News - [email protected] . Haettu 6. huhtikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 14. huhtikuuta 2013. (määrätön)
2. ↑ Lisov, 2022 .
3. ↑ Exploring the Unknown / John M. Logsdon, toimittaja. - Washington, DC: NASA:n historiatoimisto, 2011. - S. 286-287. — 796 s. Arkistoitu 25. joulukuuta 2017 Wayback Machineen
4. ↑ Aurinkokunta. Seuraavaksi vain tähdet. Arkistoitu kopio 25. syyskuuta 2020 Wayback Machinessa (Tietoja Voyager 2:n lennosta).
5. ↑ Voyagerin toimintahäiriöt: mitä niille tapahtui avaruudessa  (venäjäksi)  ? . Haettu: 29.8.2022.  (määrätön)
6. ↑ Voyagerin Golden Record For Aliens nyt saatavilla SoundCloudissa | Populaari Tiede . Käyttöpäivä: 28. heinäkuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 29. heinäkuuta 2015. (määrätön)
7. ↑ Voyager - Tähtienvälinen tehtävä . Haettu 28. heinäkuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 3. heinäkuuta 2017. (määrätön)
8. ↑ Neptunus on merijättiläisen sydän . galspace.spb.ru. Haettu 9. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 10. heinäkuuta 2011. (määrätön)
9. ↑ 12 matkailijaa - nopeaa faktaa . Käyttöpäivä: 30. lokakuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 29. marraskuuta 2016. (määrätön)
10. ↑ Voyager II havaitsee aurinkokunnan reunan . Haettu 30. lokakuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 4. lokakuuta 2017. (määrätön)
11. ↑ POLIT.RU: Vladislav Izmodenov: vuoden 2007 tieteellinen tapahtuma - Voyager 2 ylittää helosfäärin rajan . Haettu 13. tammikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 14. maaliskuuta 2008. (määrätön)
12. ↑ Arkistoitu kopio . Haettu 13. tammikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 21. toukokuuta 2009. (määrätön)
13. ↑ NASA onnistui käynnistämään Voyager 1 -moottorit sammutettuina 37 vuotta sitten . Arkistokopio 3. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa // RBC , 2. joulukuuta 2017
14. ↑ Tim Folger. Ennätystä rikkova Voyager-avaruusalus alkaa  sammua . Scientific American (22. kesäkuuta 2022). Haettu: 24.6.2022.
15. ↑ Pluton ominaisuudet, joilla on ensimmäiset viralliset nimet . International Astronomical Union (7. syyskuuta 2017). Haettu 15. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 7. syyskuuta 2017. (määrätön)

Kirjallisuus

• Lisov Igor. Ulkoplaneettojen partiolaiset: Pioneerien ja matkailijoiden matka maasta Neptunukseen ja sen jälkeen / Wiebe D. Z. . - Alpina tietokirjallisuus, 2022. - 542 s. - ISBN 978-5-00139-335-1 . (Venäjän kieli)
• Roger Ludwig, Jim Taylor. Voyager Telecommunications  . - Pasadena, Kalifornia: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 2012. - XI, 47 s. - (DESCANSO Design and Performance Summary Series).

Linkit

•  Voyagerin virallinen verkkosivusto
• Jupiterin satelliitit : 3 tunnissa / Toim. D. Morrison. - M.: Mir, 1985-1986.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Britannica (verkossa) Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	J9U : 987007570739105171 LCCN : n90692226

Saturnus
Suurimmat satelliitit	Mimas Enceladus Tethys Dione Rhea Titaani Iapetus
Ominaisuudet	lohikäärmeen myrsky iso valkoinen täplä Saturnuksen kuusikulmio Saturnuksen renkaat Saturnuksen satelliitit Saturnuksen magnetosfääri
Opiskelu	Pioneer-11 Matkailijat Cassini-Huygens
muu	Luettelo asteroideista, jotka ylittävät Saturnuksen kiertoradan
Luokka " Saturnus " Portaali "Astronomy" Wikimedia Commons: Saturnus