Voyager

"Voyager" ( eng.  Voyager , szó szerint - "Traveler") - két 1977-ben indított amerikai űrszonda neve , valamint egy projekt a Naprendszer távoli bolygóinak feltárására a sorozat járművei részvételével.

Összesen a Voyager sorozat két járművét hozták létre és küldték az űrbe: a Voyager 1 -et és a Voyager 2 -t . Az eszközöket a NASA Jet Propulsion Laboratory-ban ( eng.  Jet Propulsion Laboratory  – JPL) hozták létre . A projektet az egyik legsikeresebb és legtermékenyebb projektnek tartják a bolygóközi kutatás történetében – mindkét Voyager először közvetített kiváló minőségű képeket a Jupiterről és a Szaturnuszról , a Voyager 2 pedig először érte el az Uránuszt és a Neptunuszt . A Voyagers volt a harmadik és negyedik űrszonda, amelynek repülési tervében a Naprendszeren kívüli repülés szerepelt (az első kettőPioneer-10 " és „ Pioneer-11 "). A Voyager 1 lett az első űrhajó a történelemben, amely elérte a helioszféra határait és túllépett rajta [ 1] [2] .

A Voyager sorozatú járművek nagymértékben autonóm robotok , amelyek tudományos műszerekkel vannak felszerelve a külső bolygók , valamint saját erőművek, rakétahajtóművek, számítógépek , rádió-kommunikációs és vezérlőrendszerek felfedezésére. Az egyes eszközök össztömege körülbelül 721  kg .

The Voyager Project

A Voyager projekt az egyik legkiemelkedőbb űrkísérlet a XX. század utolsó negyedében. Az óriásbolygók távolsága túl nagy a földi megfigyelőeszközökhöz, így a Voyagerek által a Földre küldött fényképek és mérési adatok továbbra is nagy tudományos értéket képviselnek.

A projekt ötlete először az 1960-as évek közepén jelent meg, amikor Gary Flandro gyakornok a Jupiter közelében lévő gravitációs segédeszköz segítségével kiszámította a külső bolygók elérésének lehetőségét . 1966-ban publikált egy tanulmányt, amelyben megjegyezte, hogy az 1970-es évek végén jó lehetőség nyílt arra, hogy a Naprendszer négy külső bolygóját (Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz) egyszerre, egy űrhajóval körberepítse. ritka konvergencia a pályákon.

1969-ben a NASA elindított egy ambiciózus projektet " Grand Tour " néven, amelynek keretében két űrhajót küldtek a Jupiter-Szaturnusz- Plútó pályára és további kettőt a Jupiter-Uránusz-Neptunusz pályára. Az ügynökség azonban nem kapott elegendő támogatást az előkészítéshez. Ennek eredményeként a projektet felülvizsgálták: az Uránuszt, a Neptunuszt és a Plútót hivatalosan kizárták belőle, a kilövések számát pedig a jól fejlett Mariner osztály két űrhajójára csökkentették. A „Mariner Jupiter-Saturn” program munkanevét nem sokkal az indulás előtt „Voyager”-re változtatták [3] .

Tekintettel arra, hogy az óriásbolygók jól elhelyezkedtek a Naprendszer egy viszonylag szűk szektorában (" bolygók parádéja "), a Plútó kivételével minden külső bolygó körül lehetett gravitációs manővereket alkalmazni. Ezért a repülési pályát e lehetőség alapján számították ki, bár az Uránusz és a Neptunusz tanulmányozása hivatalosan nem szerepelt a küldetésprogramban (e bolygók elérésének garantálásához drágább, nagyobb megbízhatósági jellemzőkkel rendelkező járművek megépítésére lenne szükség).

Miután a Voyager 1 sikeresen befejezte a Szaturnusz és a Titán holdjának kutatási programját, megszületett a végső döntés, hogy a Voyager 2 -t az Uránuszra és a Neptunuszra küldik. Ehhez kissé módosítanunk kellett a röppályáját, felhagyva a Titán melletti közeli elrepüléssel.

A készülék tudományos felszerelése

• 800 soros felbontású televíziós kamerák ; speciális memóriával rendelkező vidikonokat használnak. Egy képkocka elolvasása 48 másodpercet vesz igénybe .
  • nagylátószögű (körülbelül 3°-os mező), gyújtótávolság 200 mm ;
  • keskeny szög (0,4°), gyújtótávolság 500 mm ;
• Spektrométerek :
  • Infravörös, 4 és 50 mikron közötti tartomány ;
  • Ultraibolya, tartomány 50-170 nm;
• fotopolariméter ;
• Plazma komplex:
  • plazmadetektor ; _
  • alacsony energiájú töltött részecskedetektor;
  • kozmikus sugárzás detektor ;
  • nagy és kis érzékenységű magnetométerek ;
  • plazma hullám vevő .

A készülék tápegységei

A belső bolygókat kutató űrhajókkal ellentétben a Voyagerek nem használhattak napelemeket , mert ahogy a járművek távolodnak a Naptól, a napsugárzási fluxus túl kicsi lesz - például a Neptunusz pályája közelében körülbelül 900-szor kisebb, mint a pályán. a Földről.

Az áramforrás három radioizotópos termoelektromos generátor (RTG). Tüzelőanyaguk plutónium-238 (szemben a nukleáris fegyverekben használt plutónium-239-cel ); teljesítményük az űrhajó felbocsátásakor körülbelül 470  watt volt 30  voltos egyenáram mellett . A plutónium-238 felezési ideje körülbelül 87,74 év , és az azt használó generátorok évente 0,78%-ot veszítenek teljesítményükből. 2006-ban, 29 évvel az indulás után, az ilyen generátorok teljesítménye csak 373 W , azaz az eredeti körülbelül 79,5%-a. Ráadásul a hőt elektromos árammá alakító bimetál hőelem is veszít hatékonyságából, és a valós teljesítmény még alacsonyabb lesz. 2006. augusztus 11-én a Voyager 1 és a Voyager 2 generátorok teljesítménye 290 , illetve 291 W -ra csökkent, vagyis az indításkori teljesítmény mintegy 60%-ára. Ezek a teljesítmények jobbak, mint a hőelem lebomlásának konzervatív elméleti modelljén alapuló repülés előtti előrejelzések. A teljesítmény csökkenésével csökkenteni kell az űrhajó energiafogyasztását, ami korlátozza annak funkcionalitását.

A Voyager 2 technikai problémái és megoldásai

A Voyager 2 repülése a tervezettnél jóval tovább tartott. Ezzel kapcsolatban a Jupiter elrepülése után a küldetést kísérő tudósoknak rengeteg technikai problémát kellett megoldaniuk. Az eszközök tervezésének kezdetben helyes megközelítései lehetővé tették ezt. A legjelentősebb és sikeresen megoldott problémák a következők:

• az automatikus helyi oszcillátor frekvenciahangolásának meghibásodása . Automatikus hangolás nélkül a vevő csak a saját sávszélességén belül tud jeleket fogadni, ami kisebb, mint a normál érték 1/1000-e. Még a Föld napi forgásából származó Doppler-eltolódások is 30-szor haladják meg azt . Csak egy kiút volt - minden alkalommal az átvitt frekvencia új értékének kiszámítása és a földi adó beállítása úgy, hogy az összes eltolás után a jel a vevő sávszélességébe essen. Ez megtörtént – a számítógép immár benne van az adó áramkörben [4] .
• a fedélzeti számítógép egyik RAM -cellájának meghibásodása - a programot átírták és betöltették, így ez a bit már nem befolyásolta;
• a repülés egy részében a használt vezérlőjel-kódoló rendszer a jel-zaj viszony romlása miatt már nem felelt meg a kellő zajtűrés követelményeinek . A fedélzeti számítógépbe egy új program került, ami sokkal biztonságosabb kóddal kódolt (dupla Reed-Solomon kódot használtak ).
• A Szaturnusz gyűrűinek síkjának repülése során a fedélzeti televíziós kamerákkal ellátott lemezjátszó beszorult, valószínűleg ezeknek a gyűrűknek egy részecskéje. A többszöri, ellentétes irányba történő elfordítási kísérletek végül lehetővé tették az emelvény feloldását;
• az ellátó izotóp elemek teljesítményének csökkenése a fedélzeti berendezések működéséről összetett cikogramok összeállítását tette szükségessé, amelyek egy részét időről időre elkezdték kikapcsolni, hogy a másik részt elegendő árammal lássák el;
• a járművek kezdetben nem tervezett eltávolítása a Földről a földi adó-vevő komplex többszöri modernizálását tette szükségessé a gyengülő jel vétele érdekében [5] .

Üzenet a földönkívüli civilizációknak

Mindegyik Voyager oldalára egy kerek alumíniumdobozt erősítettek, benne egy aranyozott videólemezzel. A lemezen 115 dia található, amelyek a legfontosabb tudományos adatokat, a Föld típusait , kontinenseit , különféle tájait, állatok és emberek életéből vett jeleneteket , anatómiai és biokémiai szerkezetüket tartalmazzák, beleértve a DNS- molekulát is .

A szükséges pontosításokat a bináris kód tartalmazza, és tizennégy erős pulzárhoz viszonyítva jelzi a Naprendszer helyzetét . A hidrogénmolekula hiperfinom szerkezetét ( 1420 MHz ) "mérővonalzóként" jelöljük .

A képeken kívül hangok is felkerülnek a lemezre: anya suttogása és gyermeksírás, madarak és állatok hangja, szél és eső zaja , vulkánok és földrengések zúgása , homok suhogása és az óceán szörfözése .

Az emberi beszédet a világ népeinek 55 nyelvén rövid köszöntések képviselik a lemezen. Oroszul ezt mondják: "Helló, üdvözöllek!". Külön fejezete az üzenetnek a világzenei kultúra vívmányai. A lemezen Bach , Mozart , Beethoven művei , Louis Armstrong , Chuck Berry jazz kompozíciói , valamint számos ország népzenéje található.

A lemez Carter beszédét is tartalmazza , aki 1977-ben az Egyesült Államok elnöke volt . A fellebbezés ingyenes fordítása így hangzik:

Ezt az eszközt az USA-ban hozták létre, egy olyan országban, amelynek lakossága 240 millió fő a Föld négymilliárd lakosa között. Az emberiség még mindig különálló nemzetekre és államokra oszlik, de az országok gyorsan haladnak egyetlen földi civilizáció felé.

Ezt az üzenetet küldjük az űrbe. Valószínűleg megmarad a jövőnk egymilliárd évig, amikor a civilizációnk megváltozik, és teljesen megváltoztatja a Föld arculatát... Ha valamelyik civilizáció elkapja a Voyagert, és meg tudja érteni ennek a lemeznek a jelentését, íme az üzenetünk:

Egy kis távoli világ ajándéka: hangjaink, tudományunk, képeink, zenénk, gondolataink és érzéseink. Igyekszünk túlélni a mi időnket, hogy a tiédben élhessünk. Reméljük, hogy eljön a nap, amikor megoldódnak azok a problémák, amelyekkel ma szembesülünk, és csatlakozunk a galaktikus civilizációhoz. Ezek a feljegyzések reményeinket, elszántságunkat és jóakaratunkat tükrözik ebben a hatalmas és félelmetes univerzumban.

2015-ben a NASA úgy döntött, hogy a Voyager szondák aranylemezének összes hangját felteszi az internetre. Bárki megismerkedhet velük a NASA honlapján [6] [7] .

A járművek elhagyják a Naprendszert

A Neptunusszal való találkozás után a Voyager 2 pályája dél felé fordult. Most repülése 48°-os szöget zár be az ekliptikával , a déli féltekén . A Voyager 1 az ekliptika fölé emelkedik (a kezdeti szög 38°). A készülékek örökre elhagyják a Naprendszert .

A készülékek műszaki adottságai a következők: a radioizotópos termoelektromos akkumulátorokban lévő energia körülbelül 2025-ig elegendő lesz a minimális program szerinti működéshez [8] . Problémát jelenthet a Nap esetleges elvesztése a napérzékelő által, mivel a Nap távolról egyre halványodik. Ekkor az irányított rádiósugár eltér a Földtől, és lehetetlenné válik a készülék jeleinek vétele. Ez 2030 körül történhet meg.

A Voyagers tudományos kutatása alapján az első helyen a nap- és a csillagközi plazma közötti átmeneti régiók tanulmányozása áll . A Voyager 1 2004 decemberében 94  AU távolságra keresztezte a helioszférikus lökéshullámot ( angolul  termination shock ). a Napból [9] . A Voyager 2-ből érkező információk új felfedezéshez vezettek: bár az eszköz akkor még nem érte el ezt a határt, a belőle kapott adatok szerint aszimmetrikus volt - déli része megközelítőleg 10 AU volt. közelebb van a Naphoz, mint az északi (valószínű magyarázat a csillagközi mágneses tér hatása ) [10] . A Voyager 2 2007. augusztus 30-án átszelte a helioszférikus sokkot 84,6 AU távolsággal. [11] [12] . A járművek várhatóan körülbelül 10 évvel a helioszférikus orrlökés átlépése után fogják átlépni a heliopauzát [9] .

Az 1977. augusztus 20-án felbocsátott Voyager 2 űrszonda 2007 augusztusában lépte át a Naprendszer (pontosabban a helioszféra ) határát. 2007. december 10-én a NASA bejelentette a Voyager által küldött adatok elemzésének eredményét.

Egy bizonyos távolságon a napszél sebessége meredeken csökken, és megszűnik szuperszonikus. Azt a területet (gyakorlatilag a felületet), ahol ez megtörténik, a lökéshullám határának nevezzük ( angolul  termination shock vagy termination shockwave ). Ez az a határ, amelyet a Voyagerek átléptek. A belső helioszféra határának tekinthető. Egyes definíciók szerint a helioszféra itt véget ér.

A Voyager 2 megerősítette, hogy a helioszféra nem tökéletes gömb, lapos: déli határa közelebb van a Naphoz, mint az északié. Emellett az űrszonda egy másik váratlan megfigyelést is tett: a napszélnek a csillagközi közeg ellenhatása miatti lassulása a szélplazma hőmérsékletének és sűrűségének meredek növekedéséhez kellett volna vezetnie. Valójában a lökéshullám határán a hőmérséklet magasabb volt, mint a belső helioszférában, de a különbség még így is 10-szer kisebb a vártnál. Nem ismert, hogy mi okozta az eltérést, és hová megy az energia.

2017 novemberében a Voyager 1 hajtóművek sikeresen piacra kerültek 37 évnyi inaktivitás után. Ezzel a tájolást úgy korrigálták, hogy a készülék antennája a Föld felé irányuljon [13] . A tudósok azt remélik, hogy a Voyagers egyes tudományos műszereinek működése körülbelül 2030-ig fennmarad [14] .

Memória

A programról kapta a nevét a Plútón található Voyager régió (az elnevezést az IAU 2017. szeptember 7-én hagyta jóvá ) [15] .

Jegyzetek

1. ↑ Az űrszonda a történelem során először lépett túl a Naprendszeren - Society News - [email protected] . Letöltve: 2013. április 6. Az eredetiből archiválva : 2013. április 14.. (határozatlan)
2. ↑ Liszov, 2022 .
3. ↑ Exploring the Unknown / John M. Logsdon, szerkesztő. - Washington, DC: NASA Történeti Iroda, 2011. - P. 286-287. — 796 p. Archiválva : 2017. december 25. a Wayback Machine -nál
4. ↑ Naprendszer. Következő – csak a csillagok. 2020. szeptember 25-i archivált példány a Wayback Machine -nél (a Voyager 2 repüléséről).
5. ↑ A Voyager meghibásodása: mi történt velük az űrben  (oroszul)  ? . Letöltve: 2022. augusztus 29.  (határozatlan)
6. ↑ A Voyager Golden Record For Aliens már elérhető a SoundCloudon | Népszerű Tudomány . Hozzáférés dátuma: 2015. július 28. Az eredetiből archiválva : 2015. július 29. (határozatlan)
7. ↑ Utazó – A csillagközi küldetés . Letöltve: 2015. július 28. Az eredetiből archiválva : 2017. július 3. (határozatlan)
8. ↑ A Neptunusz egy tengeri óriás szíve . galspace.spb.ru. Letöltve: 2011. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2011. július 10. (határozatlan)
9. ↑ 12 Utazó – Gyors tények . Hozzáférés időpontja: 2006. október 30. Az eredetiből archiválva : 2016. november 29. (határozatlan)
10. ↑ A Voyager II érzékeli a Naprendszer peremét . Letöltve: 2006. október 30. Az eredetiből archiválva : 2017. október 4.. (határozatlan)
11. ↑ POLIT.RU: Vladislav Izmodenov: 2007-es tudományos esemény – a Voyager 2 átlépi a heloszféra határát . Letöltve: 2009. január 13. Az eredetiből archiválva : 2008. március 14.. (határozatlan)
12. ↑ Archivált másolat . Letöltve: 2009. január 13. Az eredetiből archiválva : 2009. május 21.. (határozatlan)
13. ↑ A NASA-nak sikerült elindítania a 37 éve kikapcsolt Voyager 1 hajtóműveket 2017. december 3-i archív másolat a Wayback Machine -nél // RBC , 2017. december 2.
14. ↑ Tim Folger. A rekordot döntő Voyager űrhajók elkezdenek  leállni . Scientific American (2022. június 22.). Letöltve: 2022. június 24.
15. ↑ A Plútó jellemzői, amelyeket hivatalos keresztnéven adtak . Nemzetközi Csillagászati ​​Unió (2017. szeptember 7.). Letöltve: 2017. szeptember 15. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 7.. (határozatlan)

Irodalom

• Liszov Igor. A külső bolygók felderítői: Úttörők és utazók utazása a Földtől a Neptunuszig és azon túl / Wiebe D. Z. . - Alpina ismeretterjesztő, 2022. - 542 p. - ISBN 978-5-00139-335-1 . (Orosz)
• Roger Ludwig, Jim Taylor. Voyager Telecommunications  . - Pasadena, California: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 2012. - XI, 47 p. - (DESCANSO Design and Performance Summary Series).

Linkek

•  A Voyager hivatalos weboldala
• Jupiter műholdai : 3 óra múlva / Szerk. D. Morrison. - M .: Mir, 1985-1986.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Britannica (online) Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	J9U : 987007570739105171 LCCN : n90692226

Szaturnusz
A legnagyobb műholdak	Mimas Enceladus Tethys Dione Rhea Titán Iapetus
Jellemzők	sárkányvihar nagy fehér folt Szaturnusz hatszög Szaturnusz gyűrűi A Szaturnusz műholdai A Szaturnusz magnetoszférája
Tanulmány	Pioneer-11 Utazók Cassini-Huygens
Egyéb	A Szaturnusz pályáját keresztező aszteroidák listája
" Szaturnusz " kategória "Csillagászat" portál Wikimedia Commons: Szaturnusz