Voyager 1

Voyager 1 ( eng.  Voyager-1 ) on amerikkalainen avaruusluotain , joka on tutkinut aurinkokuntaa 5. syyskuuta 1977 lähtien. Voyager -avaruusohjelman päätehtävä oli Jupiterin ja Saturnuksen tutkiminen. Voyager 1 oli ensimmäinen avaruusluotain, joka otti yksityiskohtaisia ​​kuvia näiden planeettojen kuista. Päätehtävän päätyttyä hän aloitti lisätehtävän tutkiakseen aurinkokunnan ulkoalueita, mukaan lukien Kuiper-vyöhyke ja heliosfäärin reuna .

Voyager 1 on nopein koskaan aurinkokunnasta lähtenyt avaruusluotain ja kauimpana maapallosta tehty ihmisen tekemä kohde. Voyager 1:n nykyinen etäisyys Maasta ja Auringosta, sen nopeus ja tieteellisten laitteiden tila näkyvät reaaliajassa NASAn verkkosivuilla [1] .

Avaruusalukseen on kiinnitetty kotelo kultalevyllä , joka osoittaa maan sijainnin väitetyille avaruusoleville, sekä useita kuvia ja ääniä.

Historia

Perustutkimus

Voyager 1 laukaistiin 5. syyskuuta 1977. Tehtävän kesto oli alun perin asetettu 5 vuodeksi . Sen kaksoiskappale, Voyager 2 -avaruusluotain , laukaistiin 16 päivää etuajassa, mutta se ei koskaan saavuta Voyager 1:tä. Suurin ero Voyager 1 -ohjelmassa on se, että sille valittiin lyhyempi reitti kuin Voyager 2:lle: Voyager 1:n piti vierailla vain Jupiterissa ja Saturnuksessa [2] .

Laite lähetti ensimmäistä kertaa yksityiskohtaisia ​​kuvia Jupiterista ja Saturnuksesta (sekä useista niiden kuiista) ja muita tieteellisiä tietoja ( Pioneerin kuvat olivat vähemmän yksityiskohtaisia).

Beyond the heliosphere

Voyager 1:n viimeinen tieteellinen tehtävä on tutkia heliosfäärin reuna-alueita , sitä rajoittavaa heliopaussia ja tämän rajan ulkopuolella sijaitsevaa tähtienvälisen väliaineen aluetta. Voyager 1:stä tuli ensimmäinen luotain, joka lähetti tietoa tähtienvälisessä väliaineessa vallitsevista olosuhteista.

Vuonna 2004 94 AU :n etäisyydellä . Auringosta Voyager 1 ylitti aurinkotuulen nopeuden hidastumisesta johtuvan iskuaallon rajan sen plasman äänen nopeuden alapuolelle. Laite päätyi alueelle nimeltä heliosfääri vaippa ( eng. heliosheath ) [3] , jossa aurinkotuuli käyttäytyy elastisena kaasuna, joka puristuu ja kuumenee vuorovaikutuksesta tähtienvälisen väliaineen kanssa.  

Kun siirryimme pois iskuaaltorajan rajalta, aurinkotuulen hiukkasten rekisteröity säteittäinen nopeus pieneni tasaisesti. Huhtikuusta kesäkuuhun 2010 Voyager 1 ylitti alueen, joka oli 113,5-115,7 AU:n etäisyydellä. Auringosta, jossa aurinkotuulen nopeuden radiaalinen komponentti putosi nollaan. Tietojen selventämiseksi (ensimmäistä kertaa vuoden 1990 jälkeen) suoritettiin toimenpiteitä laitteen suuntaamiseksi uudelleen. Tutkijat ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että tällä alueella aurinkotuuli taipuu sivulle tähtienvälisen väliaineen paineen vaikutuksesta [4] .

Joulukuuhun 2011 mennessä Voyager 1 oli eläkkeellä 119  AU. ( 17,8 miljardia km ) Auringosta ja saavutti niin kutsutun "pysähdysalueen". Tälle alueelle on ominaista magneettikentän voimakkuuden kaksinkertaistuminen, mikä selittyy aurinkotuulen aineen tiivistymisellä, joka pysähtyy ja jopa kääntyy takaisin tähtienvälisen väliaineen paineen vaikutuksesta. Tähtienvälisestä avaruudesta tunkeutuneiden korkeaenergisten elektronien määrä on tähän mennessä kasvanut noin 100-kertaiseksi vuoteen 2010 verrattuna [5] [6] .

Samoihin aikoihin Pariisin observatorion Rosina Lallemanin kehittämä uusi menetelmä Voyager - ultraviolettiilmaisimien tietojen käsittelemiseksi mahdollisti vetyatomien lähettämän Lyman-alfa- ultraviolettisäteilyn havaitsemisen Linnunradan ulkopuolisilla alueilla. aurinkokunta ensimmäistä kertaa historiassa. Maan kiertoradalta tehdyt havainnot eivät tätä salli, koska ulkoisen säteilyn hukuttaa voimakkaampi analoginen vetyemissio lähellä aurinkoa olevasta avaruudesta [7] .

Tammikuusta kesäkuun alkuun 2012 Voyager 1:n anturit rekisteröivät galaktisten kosmisten säteiden - tähtienvälistä alkuperää olevien korkeaenergiaisten hiukkasten - tason nousun 25%. Nämä tiedot osoittivat tutkijoille, että Voyager 1 oli lähestymässä heliosfäärin reunaa ja saapuisi pian tähtienväliseen väliaineeseen [8] .

28. heinäkuuta noin 121 AU:n etäisyydellä. Auringosta Voyager 1 -anturit tallensivat heliosfääriin liittyvien hiukkasten ja kosmisten säteiden määrän jyrkän laskun samalla, kun galaktisten kosmisten säteiden intensiteetti kasvoi. Pian lukemat palasivat aiempaan arvoonsa. Tällaisia ​​muutoksia tapahtui viisi kertaa, eikä elokuun 25. päivän jälkeen enää palattu aikaisempiin arvoihin [3] .

Aikaisemmin uskottiin, että heliosfäärin ylittämiseen pitäisi liittyä magneettikentän suunnan muutos, mutta vain sen intensiteetin muutos rekisteröitiin ilman merkittävää suunnan muutosta. Tämä herätti epäilyksiä siitä, ylittikö Voyager 1 todella heliopaussin ja onko se tähtienvälisessä väliaineessa. Kysymys pysyi kiistanalaisena 12. syyskuuta 2013 asti, jolloin Donald Garnettin johtama tiedemiesryhmä julkaisi tulokset laitetta ympäröivän plasman värähtelyistä tehdystä tutkimuksesta, joka osoitti, että sen elektronitiheys vastaa tähtienvälisellä alueella odotettua elektronitiheyttä. keskikokoinen. Vaikka magneettikentän suunnan muutoksen puute jäi selittämättömäksi, hyväksyttiin, että Voyager 1 ohitti heliosfäärin reunan noin 25. elokuuta 2012 [3] [9] .

Laitelaite

Laitteen massa oli alussa 798 kg , hyötykuorma 86 kg . Pituus - 2,5 m . Laitteen runko on 10-sivuinen prisma, jossa on keskellä aukko. Suunta-antennin heijastin, jonka halkaisija on 3,66 metriä [10] , on asennettu runkoon . Virran tuottavat kolme sauvalle sijoitetut radioisotooppitermosähköiset generaattorit , joissa käytetään plutonium-238 : aa oksidin muodossa (aurinkopaneelien etäisyyden vuoksi aurinkopaneelit olisivat hyödyttömiä). Käyttöönottohetkellä generaattoreiden kokonaislämpöhäviö oli noin 7 kilowattia, ja niiden pii-germanium-termoparit tuottivat 470 wattia sähkötehoa [11] . Kun plutonium-238 hajoaa (sen puoliintumisaika on 87,7 vuotta ) ja lämpöparit hajoavat, lämpösähköisten generaattoreiden teho pienenee. 11.3.2022 plutonium-238 plutoniumin saldo on 70 % alkuperäisestä, vuoteen 2025 mennessä lämmön vapautuminen laskee 68,8 prosenttiin alkuperäisestä. Sähkögeneraattoreiden tangon lisäksi runkoon on kiinnitetty kaksi muuta: sauva tieteellisillä instrumenteilla ja erillinen magnetometritanko [10] .

Voyageria ohjaa kolme tietokonejärjestelmää. Nämä järjestelmät voidaan ohjelmoida uudelleen maapallolta, mikä mahdollisti tieteellisen ohjelman muuttamisen ja esiin tulevien toimintahäiriöiden ohituksen [12] . Pääroolissa on tietokoneen  komentoalijärjestelmä , joka sisältää kaksi itsenäistä 4096 konesanan RAM-lohkoa  ja kaksi prosessoria, jotka voivat toimia joko kopioiden toisiaan tai itsenäisesti [13] . Magneettinauhaan perustuvan tallennuslaitteen kapasiteetti on noin 536  megabittiä (jopa 100 kuvaa televisiokameroista) [14] . Kolmiakselinen suuntausjärjestelmä käyttää kahta aurinkoanturia, Canopus -tähtianturia , inertiamittausyksikköä ja 16 suihkumikromoottoria. Liikeradan korjausjärjestelmä käyttää neljää näistä mikromoottoreista. Ne on suunniteltu kahdeksaan korjaukseen kokonaisnopeuden lisäyksellä 200 m/s .

Antennia on kaksi: suuntaamaton ja suuntaava. Molemmat antennit toimivat taajuudella 2113 MHz vastaanotossa ja 2295 MHz lähetyksessä ( S-kaista ), ja suunta-antenni toimii myös 8415 MHz taajuudella lähetyksessä ( X-kaista ) [10] . Säteilyteho - 28 W S-kaistalla, 23 W X-kaistalla. Voyager-radiojärjestelmä lähetti tietovirran nopeudella 115,2 kbps Jupiterista ja 45 kbps  Saturnuksesta. Tietyssä tehtävän vaiheessa otettiin käyttöön kuvanpakkausjärjestelmä , jota varten ajotietokone ohjelmoitiin uudelleen. Myös Voyagerissa saatavilla olevaa kokeellista datakooderia käytettiin: vastaanotetun ja lähetetyn datan virheenkorjausmenetelmä muutettiin binaarisesta Golay-koodista Reed -Solomon-koodiin , mikä vähensi virheiden määrää kertoimella 200 [15] .

Laitteeseen on kiinnitetty kultalevy , jolle on merkitty aurinkokunnan koordinaatit mahdollisille avaruusoleville ja tallennettu joukko maanpäällisiä ääniä ja kuvia.

Tieteellisten laitteiden sarja sisältää seuraavat instrumentit:

• Laajakulmatelevisiokamera ja teletelevisiokamera, joista jokainen sisältää 125 kilotavua tietoa.
• Infrapunaspektrometri, joka on suunniteltu tutkimaan planeettojen energiatasapainoa, planeettojen ja niiden satelliittien ilmakehän koostumusta sekä lämpötilakenttien jakautumista.
• Ultraviolettispektrometri, joka on suunniteltu tutkimaan yläilmakehän lämpötilaa ja koostumusta sekä joitain planeettojen ja tähtienvälisen väliaineen parametrejä.
• Valopolarimetri , joka on suunniteltu tutkimaan metaanin, molekyylivedyn ja ammoniakin jakautumista pilvipeitteen yli sekä hankkimaan tietoa planeettojen ilmakehässä ja niiden satelliittien pinnalla olevista aerosoleista.
• Kaksi planeettojenvälistä plasmailmaisinta, jotka on suunniteltu havaitsemaan sekä kuumaa aliääniplasmaa planetaarisessa magnetosfäärissä että kylmää yliääniplasmaa aurinkotuulessa. Myös plasma-aaltoilmaisimia on asennettu.
• Matalaenergiavaratut hiukkasilmaisimet, jotka on suunniteltu tutkimaan hiukkasten energiaspektriä ja isotooppikoostumusta planeettojen magnetosfäärissä sekä planeettojenvälisessä avaruudessa.
• Kosmisen säteiden (korkean energian hiukkasten) ilmaisimet.
• Magnetometrit magneettikenttien mittaamiseen.
• Vastaanotin planeettojen, auringon ja tähtien radiosäteilyn rekisteröintiin. Vastaanotin käyttää kahta toisiaan kohtisuorassa olevaa 10 metrin pituista antennia.

Suurin osa laitteista on sijoitettu erikoistangon päälle, osa niistä on asennettu pyörivälle alustalle [10] . Laitteen runko ja laitteet on varustettu erilaisilla lämpöeristeillä, lämpösuojilla, muovisilla hupuilla.

Alue- ja nopeusennätykset

17. helmikuuta 1998 Voyager 1 69 419 AU:n etäisyydellä. e. (noin 10,4 miljardia km ) Auringosta "ohitti" [Comm. 1] laite " Pioneer-10 ", siihen hetkeen asti kaukaisin ihmisten luomista avaruusobjekteista [16] [17] .

Vuoden 2017 lopussa Voyager 1 oli nopein aurinkokunnasta lähtenyt avaruusalus [18] . Vaikka New Horizons -ajoneuvo laukaistiin 19. tammikuuta 2006 kohti Plutoa, sen laukaisunopeus oli suurempi, mutta lopulta se liikkuu hitaammin kuin molemmat Voyagerit jälkimmäisen onnistuneiden painovoimaharjoitusten ansiosta [19] .

18. elokuuta 2021 Voyager 1 ohitti 23 miljardia kilometriä Auringosta.

Tiettyinä vuodenaikoina Voyager 1:n ja Maan välinen etäisyys pienenee, mikä johtuu siitä, että Maan kiertoradan nopeus Auringon ympäri (noin 30 km/s) on suurempi kuin nopeus, jolla Voyager 1 liikkuu. pois siitä [20] .

Tehokkuus ja laitteen väitetty tuleva kohtalo

Vaikka molemmat matkailijat ovat vanhentuneet kauan sitten, osa niiden tieteellisistä instrumenteista jatkaa toimintaansa. Laite vastaanottaa energiaa kolmelta plutonium -238 :lla toimivalta radioisotooppitermosähkögeneraattorilta . Alussa generaattoreiden kokonaissähköteho oli 470 wattia . Vähitellen se vähenee plutoniumin hajoamisen ja lämpöparien hajoamisen vuoksi . Vuoteen 2012 mennessä sähköteho oli laskenut noin 45 %. Tutkimuksen edellyttämän vähimmäisvirransyötön odotetaan kuitenkin säilyvän noin vuoteen 2025 asti [21] .

28. marraskuuta 2017 neljää MR-103 lentoradan korjauspotkuria, joita ei ollut kytketty päälle yli 37 vuoteen, testattiin onnistuneesti 10 millisekunnin laukaisuilla 8. marraskuuta 1980 lähtien, jolloin Voyager 1 oli lähellä Saturnusta. Tarvittaessa näitä moottoreita oletetaan käytettävän (samantyyppisten) suuntamoottoreiden sijasta, jotka vuodesta 2014 lähtien osoittavat suorituskyvyn heikkenemisen merkkejä [22] [23] .

Toukokuussa 2022 Voyagereja tarkkaileva ja ohjaava Jet Propulsion Laboratory (JPL) ilmoitti telemetriahäiriöstä Voyager 1:n asennonohjausjärjestelmässä, joka alkoi tuottaa kaoottista dataa. Samaan aikaan vakaa kommunikaatio erittäin suunnatun antennin kautta osoitti, että itse orientointijärjestelmä toimi oikein. Vika ei laukaissut suojajärjestelmiä eikä käynnistänyt siirtymistä "turvatilaan". Myös muut Voyager 1 -järjestelmät toimivat normaalisti, laite jatkoi tieteellisen tiedon lähettämistä [24] . JPL:n asiantuntijat havaitsivat elokuun loppuun mennessä, että asennonhallintajärjestelmä välittää telemetriaa vuosia sitten vioittun ajotietokoneen kautta, minkä seurauksena tiedot vääristyvät. Maan komennolla telemetriaprosessointi vaihdettiin toimivaan tietokoneeseen, ja tämä ratkaisi ongelman. Perimmäistä syytä suuntausjärjestelmän viittaukselle vialliseen tietokoneeseen ei ole vielä selvitetty. On arveltu, että virheellinen komento voisi johtua häiriöstä yhdessä Voyager 1:n tietokonejärjestelmistä. Sellaisen vian mahdollisten syiden tutkiminen jatkuu, ja täydellinen kuva orientaatiojärjestelmän muistista on tarkoitus siirtää Maahan tutkittavaksi. JPL:n Voyager-projektitiimin mukaan vika ei ole uhka laitteen jatkotoiminnalle [25] .

Voyager 1 liikkuu hyperbolista liikerataa pitkin aurinkokunnan massakeskukseen nähden, joten se ei palaa aurinkoavaruuteen painovoiman vaikutuksesta [26] . Jos hänelle ei tapahdu mitään matkan varrella, hänen pitäisi lentää noin 40 000 vuoden kuluttua 1,6  valovuoden (15 biljoonaa km) etäisyydelle tähdestä Gliese 445 Kirahvin tähdistössä , joka liikkuu kohti Ophiuchuksen tähdistöä . Tulevaisuudessa on todennäköistä, että Voyager 1 vaeltelee Linnunradan galaksissa ikuisesti [27] .

Muistiinpanot

1. ↑ Voyager 1 ja Pioneer 10 liikkuvat pois Auringosta lähes vastakkaisiin suuntiin [16] , joten puhumme vain etäisyyksien vertailusta.

1. ↑ Voyager - Mission  Status . voyager.jpl.nasa.gov. Käyttöpäivä: 30. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 1. tammikuuta 2018.
2. ↑ Voyager - Faktalehti  . voyager.jpl.nasa.gov. Haettu 22. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 13. huhtikuuta 2020.
3. ↑ 1 2 3 N. F. Ness, L. F. Burlaga, W. S. Kurth, D. A. Gurnett. Tähtienvälisen plasman in situ -havainnot Voyager 1:n avulla   // Tiede . – 27.09.2013. — Voi. 341 , iss. 6153 . - s. 1489-1492 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/tiede.1241681 . Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2019.
4. ↑ Matthew E. Hill, Robert B. Decker, Edmond C. Roelof, Stamatios M. Krimigis. Plasman ulosvirtausnopeus nolla heliosuojan siirtymäkerroksessa   // Luonto . - 2011-06. — Voi. 474 , iss. 7351 . - s. 359-361 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/luonto10115 . Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2019.
5. ↑ Jia-Rui C. Cook, Alan Buis, Steve Cole. NASAn Voyager osuu uudelle alueelle aurinkokunnan reunalla  . NASA (5. joulukuuta 2011). Haettu 19. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 26. syyskuuta 2019.
6. ↑ Voyager 1 pääsee aurinkokunnan viimeiselle rajalle . Tiede ja teknologia . Lenta.ru (6. joulukuuta 2011). Käyttöpäivä: 31. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 2. marraskuuta 2013. (määrätön)
7. ↑ David Castelvecchi. Voyager-luotaimet havaitsevat "Invisible " Linnunradan hehkun  . National Geographic News (3. joulukuuta 2011). Haettu 13. tammikuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 2. helmikuuta 2020.
8. ↑ Voyager-luotain saavutti tähtienvälisen avaruuden reunan . Tiede . RIA Novosti (15. kesäkuuta 2012). Käyttöpäivä: 31. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 1. marraskuuta 2013. (määrätön)
9. ↑ Ron Cowen. Voyager 1 on saavuttanut tähtienvälisen avaruuden  . Uutisia & Kommentteja . Luonto (12. syyskuuta 2013). Käyttöpäivä: 31. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 2. marraskuuta 2013.
10. ↑ 1 2 3 4 Kosmonautiikka, tietosanakirja. M., 1985.
11. ↑ Voyager 2 -isäntätiedot. (linkki ei saatavilla) . Arkistoitu alkuperäisestä 11. marraskuuta 2014.  (määrätön) JPL
12. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. yksi.
13. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. 15-16.
14. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. 12.
15. ↑ Ludwig, R., Taylor J. Voyager Telecommunications  . NASA. Haettu 20. heinäkuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 18. maaliskuuta 2021.
16. ↑ 1 2 Mary A. Hardin. Voyager 1, nyt kaukaisin ihmisen tekemä esine  avaruudessa . Jet Propulsion Laboratory, NASA (13. helmikuuta 1998). Haettu 16. huhtikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 9. syyskuuta 2018.
17. ↑ JA Van Allen. Päivitys Pioneer  10 :een . Iowan yliopisto (17. helmikuuta 1998). Haettu 31. toukokuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 11. lokakuuta 2018.
18. ↑ Avaruusalukset poistumassa aurinkokunnasta . heavens-above.com. Haettu 30. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 5. tammikuuta 2018. (Venäjän kieli)
19. ↑ Scharf, Caleb A nopein avaruusalus koskaan?  (englanniksi) . Scientific American Blog Network (25. helmikuuta 2013). Haettu 30. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 27. joulukuuta 2021.
20. ↑ Voyager - Usein kysytyt  kysymykset . voyager.jpl.nasa.gov. Haettu: 30. joulukuuta 2017.
21. ↑ Insinöörit pidentävät Voyager-aseman käyttöikää vuoteen 2025 (pääsemätön linkki) . Membrana.ru (19. tammikuuta 2012). Käyttöpäivä: 22. tammikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 8. helmikuuta 2012. (määrätön) 
22. ↑ Elizabeth Landau. Voyager 1 sytyttää Thrusterit 37 vuoden jälkeen Arkistoitu 19. helmikuuta 2021 Wayback Machinessa . NASA.gov. 1. joulukuuta 2017
23. ↑ NASA onnistui käynnistämään Voyager 1 -moottorit, jotka sammutettiin 37 vuotta sitten (pääsemätön linkki) . Haettu 3. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 3. joulukuuta 2017.  (määrätön)  , RBC , 2. joulukuuta 2017.
24. ↑ Calla Cofield. Tony Greicius, Naomi Hartono: NASAn Voyager 1  -telemetriatietoja tutkivat insinöörit . Jet Propulsion Laboratory . Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornia: Caltech (California Institute of Technology) (18. toukokuuta 2022). Haettu 19. toukokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 19. toukokuuta 2022.
25. ↑ Insinöörit ratkaisevat datahäiriön NASAn Voyager  1 :ssä . NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (30. elokuuta 2022). Haettu: 2.9.2022.
26. ↑ Ensimmäinen tehtävä Plutolle (pääsemätön linkki) . Avaruusuutiset . Haettu 2. joulukuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 14. maaliskuuta 2012. (määrätön) 
27. ↑ Matkailija-tehtävä - Tähtienvälinen tehtävä  . NASA / JPL . Haettu 20. maaliskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2012.

Kirjallisuus

• Voyager Backgrounder (NASA News Release 80-160)  (englanniksi) . - NASA, 1980. - 42 s.

Linkit

• voyager.jpl.nasa.gov - Voyager-projektin virallinen verkkosivusto  (englanniksi)
• 37 vuoden lepotilan jälkeen Voyager 1 -moottorit korjasivat onnistuneesti anturin sijainnin

Sanakirjat ja tietosanakirjat	kroatialainen
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4658791-3