Voyager 1

A Voyager 1 ( eng.  Voyager-1 ) egy amerikai űrszonda , amely 1977. szeptember 5. óta kutatja a Naprendszert. A Voyager űrprogram fő küldetése a Jupiter és a Szaturnusz felfedezése volt. A Voyager 1 volt az első űrszonda, amely részletes képeket készített e bolygók holdjairól. A fő küldetés befejeztével egy további küldetésbe kezdett, hogy feltárja a Naprendszer külső régióit, beleértve a Kuiper-övet és a helioszféra peremét .

A Voyager 1 a leggyorsabb űrszonda, amely valaha elhagyta a Naprendszert, és a legtávolabbi ember alkotta objektum a Földtől. A Voyager 1 aktuális távolsága a Földtől és a Naptól, sebessége és a tudományos berendezések állapota valós időben jelenik meg a NASA honlapján [1] .

Az űrrepülőgéphez egy aranylemezes tok található , amely az állítólagos idegenek számára jelzi a Föld helyét, valamint számos kép és hang.

Történelem

Alapkutatás

A Voyager 1 1977. szeptember 5-én indult. A küldetés időtartamát eredetileg 5 évben határozták meg . Ikertestvérét, a Voyager 2 űrszondát 16 nappal korábban indították , de soha nem éri utol a Voyager 1-et. A Voyager 1 program fő különbsége, hogy rövidebb útvonalat választottak neki, mint a Voyager 2-nek: a Voyager 1-nek csak a Jupitert és a Szaturnuszt kellett volna meglátogatnia [2] .

Az eszköz először továbbított részletes képeket a Jupiterről és a Szaturnuszról (valamint számos holdjáról), valamint más tudományos adatokat (a Pioneer képek kevésbé voltak részletesek).

A helioszférán túl

A Voyager 1 utolsó tudományos feladata a helioszféra peremeinek, az azt korlátozó heliopauza és a csillagközi közeg e határon túli régiójának tanulmányozása. A Voyager 1 volt az első olyan szonda, amely információt továbbított a csillagközi közegben uralkodó viszonyokról.

2004-ben 94 AU távolságban. a Napból a Voyager 1 átlépte annak a lökéshullámnak a határát, amelyet az alkotó plazmájában a napszél sebességének a hangsebesség alá csökkentése hozott létre . A berendezés a helioszférikus köpenynek ( eng.  heliosheath ) [3] nevezett régióba kötött ki , ahol a napszél rugalmas gázként viselkedik, összenyomódik és felmelegszik a csillagközi közeggel való kölcsönhatás következtében.

Ahogy távolodtunk a lökéshullám határától, a napszél részecskéinek regisztrált radiális sebessége folyamatosan csökkent. 2010 áprilisától júniusig a Voyager 1 átszelte a 113,5-115,7 AU távolságra fekvő régiót. a Naptól, amelyben a napszél sebességének radiális komponense nullára csökkent. Az információk tisztázása érdekében (1990 óta először) manővereket hajtottak végre a berendezés átirányítására. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy ezen a területen a napszelet a csillagközi közeg nyomása oldalra tereli [4] .

2011 decemberére a Voyager 1 119  AU-val vonult ki. ( 17,8 milliárd km ) a Naptól, és elérte az úgynevezett „stagnációs régiót”. Ezt a régiót a mágneses térerősség megduplázódása jellemzi, ami a napszél anyagának sűrűsödésével magyarázható, amely megáll, sőt a csillagközi közeg nyomása miatt visszafordul. A csillagközi térből ekkorra behatoló nagyenergiájú elektronok száma mintegy 100-szorosára nőtt 2010-hez képest [5] [6] .

Ugyanebben az időben a Voyager ultraibolya detektorok adatainak feldolgozására szolgáló új módszer, amelyet Rosina Lalleman, a Párizsi Obszervatórium munkatársa fejlesztett ki, lehetővé tette a hidrogénatomok által kibocsátott Lyman-alfa ultraibolya sugárzás kimutatását a Tejútrendszeren túli régiókban. Naprendszer először a történelemben. A Föld keringési pályájáról végzett megfigyelések ezt nem teszik lehetővé, mivel a külső sugárzást elnyomja a napközeli térből származó erősebb analóg hidrogénkibocsátás [7] .

2012 januárjától június elejéig a Voyager 1 érzékelői a galaktikus kozmikus sugarak – csillagközi eredetű, nagy energiájú töltött részecskék – szintjének 25%-os növekedését észlelték. Ezek az adatok azt jelezték a tudósok számára, hogy a Voyager 1 közeledik a helioszféra pereméhez, és hamarosan belép a csillagközi közegbe [8] .

július 28-án körülbelül 121 AU távolságra. a Napból a Voyager 1 érzékelői a helioszférához kapcsolódó részecskék és kozmikus sugarak számának meredek csökkenését rögzítették, ezzel egyidejűleg a galaktikus kozmikus sugarak intenzitásának növekedését. Hamarosan a leolvasott értékek visszatértek a korábbi értékekre. Ilyen változások ötször fordultak elő, és augusztus 25-e után nem volt visszatérés a korábbi értékekhez [3] .

Korábban úgy vélték, hogy a helioszférán túllépést a mágneses tér irányának változásával kell kísérni, de csak az intenzitás változását rögzítették jelentős irányváltozás nélkül. Ez kétségeket ébreszt a tekintetben, hogy a Voyager 1 valóban áthaladt-e a heliopauszán, és a csillagközi közegben van-e. A kérdés 2013. szeptember 12-ig vita tárgyát képezte, amikor is Donald Garnett vezette tudóscsoport közzétette a készüléket körülvevő plazma rezgésének vizsgálatának eredményeit, amely bebizonyította, hogy a plazma elektronsűrűsége megfelel a csillagközire vártnak. közepes. Bár a mágneses tér irányának változásának hiánya megmagyarázhatatlan maradt, elfogadták, hogy a Voyager 1 2012. augusztus 25. körül elhaladt a helioszféra peremén [3] [9] .

Eszköz eszköz

A készülék tömege induláskor 798 kg , hasznos teherbírása 86 kg volt . Hossza - 2,5 m . A készülék teste tízoldalas prizma, központi nyílással. A testre egy 3,66 méter átmérőjű irányított antenna reflektora [10] van felszerelve . Az áramellátást három , a rúdon elhelyezett radioizotópos termoelektromos generátor biztosítja , plutónium-238-at használva oxid formájában (a Naptól való távolság miatt a napelemek használhatatlanok lennének). Az induláskor a generátorok teljes hőleadása körülbelül 7 kilowatt volt, szilícium-germánium hőelemeik 470 watt elektromos teljesítményt adtak [11] . Ahogy a plutónium-238 bomlik ( felezési ideje 87,7 év ) és a hőelemek lebomlanak, a termoelektromos generátorok teljesítménye csökken. 2022.11.03-án a plutónium-238 plutónium egyenlege a kezdeti 70%-a, 2025-re a hőleadás a kezdeti 68,8%-ára csökken. A villanygenerátorok rúdján kívül még kettő csatlakozik a testhez: egy rúd tudományos műszerekkel és egy külön magnetométer rúd [10] .

A Voyagert három számítógépes rendszer vezérli. Ezek a rendszerek a Földről átprogramozhatók, ami lehetővé tette a tudományos program megváltoztatását és a felmerülő meghibásodások megkerülését [12] . A fő szerepet a számítógépes  parancsalrendszer játssza , amely két független, egyenként 4096  gépi szóból álló RAM-blokkot és két processzort tartalmaz, amelyek egymást duplikálva vagy egymástól függetlenül is működhetnek [13] . Egy mágnesszalagon alapuló tárolóeszköz kapacitása körülbelül 536  megabit (akár 100 kép a televíziós kamerákról) [14] . A triaxiális orientációs rendszer két napérzékelőt, egy Canopus csillagérzékelőt , egy inerciamérő egységet és 16 sugárhajtású mikromotort használ. A pályakorrekciós rendszer négy ilyen mikromotort használ. Nyolc korrekcióra tervezték, 200 m/s -os teljes sebességnövekedéssel .

Két antenna létezik: mindenirányú és irányított. Mindkét antenna 2113 MHz -es vételi és 2295 MHz -es átviteli frekvencián működik ( S-sáv ), és az irányított antenna is 8415 MHz -en működik adásnál ( X-sáv ) [10] . Sugárzási teljesítmény - 28 W az S-sávban, 23 W az X-sávban. A Voyager rádiórendszer 115,2 kbps sebességű információfolyamot továbbított a Jupiterből és 45 kbps sebességgel  a Szaturnuszból. A küldetés egy bizonyos szakaszában képtömörítési sémát vezettek be, amelyhez a fedélzeti számítógépet átprogramozták. Használták a Voyageren elérhető kísérleti adatkódolót is: a kapott és továbbított adatok hibajavító sémáját a bináris Golay kódról Reed-Solomon kódra változtatták , ami 200-szorosára csökkentette a hibák számát [15] .

A készülék fedélzetén egy aranylemez van rögzítve , amelyen a naprendszer koordinátáit jelzik a potenciális idegenek számára, és számos földi hangot és képet rögzítenek.

A tudományos felszerelés készlete a következő műszereket tartalmazza:

• Egy nagylátószögű televíziós kamera és egy teleobjektív televíziós kamera, mindegyik képkocka 125 kB információt tartalmaz.
• A bolygók energiaegyensúlyának, a bolygók és műholdaik légkörének összetételének, valamint a hőmérsékleti mezők eloszlásának tanulmányozására tervezett infravörös spektrométer.
• Ultraibolya spektrométer, amelyet a felső légkör hőmérsékletének és összetételének, valamint a bolygóközi és csillagközi közeg néhány paraméterének tanulmányozására terveztek.
• Fotopolariméter , amelyet a metán, a molekuláris hidrogén és az ammónia felhőtakaró feletti eloszlásának tanulmányozására terveztek, valamint információkat szereznek a bolygók légkörében és műholdaik felszínén lévő aeroszolokról .
• Két bolygóközi plazmadetektor, amelyek a forró szubszonikus plazmát a planetáris magnetoszférában és a hideg szuperszonikus plazmát a napszélben egyaránt érzékelik. Plazmahullám-detektorokat is telepítettek.
• Alacsony energiájú töltött részecskedetektorok, amelyeket a részecskék energiaspektrumának és izotópösszetételének tanulmányozására terveztek a planetáris magnetoszférákban, valamint a bolygóközi térben.
• Kozmikus sugarak (nagy energiájú részecskék) detektorai.
• Magnetométerek mágneses mezők mérésére.
• A vevő a bolygók, a Nap és a csillagok rádiósugárzásának regisztrálásához. A vevő két egymásra merőleges, 10 méter hosszú antennát használ.

A készülékek többsége speciális rúdra, egy részük lemezjátszóra van felszerelve [10] . A készülék és a készülékek teste különféle hőszigeteléssel, hőpajzsokkal, műanyag burkolattal van ellátva.

Hatótáv- és sebességrekordok

1998. február 17-én a Voyager 1 69.419 AU távolságra. e. (körülbelül 10,4 milliárd km -re ) a Naptól "előzött" [Comm. 1] „ Pioneer-10 ” készülék, addig a pillanatig az emberek által létrehozott űrobjektumok közül a legtávolabbi [16] [17] .

2017 végén a Voyager 1 volt a leggyorsabb űrhajó, amely elhagyta a Naprendszert [18] . Bár 2006. január 19-én indították útnak a Plútó felé, a New Horizons jármű kilövési sebessége nagyobb volt, végül az utóbbi sikeres gravitációs manővereinek köszönhetően lassabban mozog, mint mindkét Voyager [19] .

2021. augusztus 18-án a Voyager 1 23 milliárd kilométerre haladt el a Naptól.

Az év bizonyos időszakaiban a Voyager 1 és a Föld közötti távolság csökken, ennek oka az a tény, hogy a Föld Nap körüli keringési sebessége (kb. 30 km/s) nagyobb, mint a Voyager 1 mozgási sebessége. távol tőle [20] .

A hatékonyság és az eszköz állítólagos jövőbeli sorsa

Bár mindkét Voyager már régen lejárt, néhány tudományos műszerük továbbra is működik. A berendezés három, plutónium-238- on működő, radioizotópos termoelektromos generátortól kap energiát . Kezdetben a generátorok teljes elektromos teljesítménye 470 watt volt . Fokozatosan csökken a plutónium bomlása és a hőelemek bomlása miatt . 2012-re az elektromos energia mintegy 45%-kal esett vissza. A kutatáshoz szükséges minimális áramellátás azonban várhatóan körülbelül 2025-ig fennmarad [21] .

2017. november 28-án négy, több mint 37 éve be nem kapcsolt MR-103 pályakorrekciós tolómotort sikeresen teszteltek 10 ezredmásodperces tüzeléssel 1980. november 8. óta, amikor a Voyager 1 a Szaturnusz közelében volt. Szükség esetén ezeket a motorokat kell használni egy sor (azonos típusú) orientációs motor helyett, amelyek 2014 óta a teljesítményromlás jeleit mutatják [22] [23] .

2022 májusában a Voyagereket figyelő és vezérlő Jet Propulsion Laboratory (JPL) telemetriai hibáról számolt be a Voyager 1 helyzetszabályozó rendszerében, amely kaotikus adatokat kezdett produkálni. Ugyanakkor az erősen irányított antennán keresztüli stabil kommunikáció azt jelezte, hogy maga az orientációs rendszer is megfelelően működik. A hiba nem váltotta ki a védelmi rendszereket, és nem kezdeményezett átállást "biztonságos módba". A Voyager 1 többi rendszere is normálisan működött, a készülék tovább továbbította a tudományos adatokat [24] . A JPL szakemberei augusztus végére megállapították, hogy az attitűdvezérlő rendszer egy sok évvel ezelőtt meghibásodott fedélzeti számítógépen keresztül továbbítja a telemetriát, aminek következtében az adatok torzulnak. Földi parancsra a telemetriai feldolgozást egy működő számítógépre váltották, és ez megoldotta a problémát. Az orientációs rendszer hibás számítógépre való hivatkozásának kiváltó okát még nem sikerült megállapítani. A feltételezések szerint a hibás parancs a Voyager 1 egyik számítógépes rendszerében fellépő hiba eredménye lehet. A hiba lehetséges okainak vizsgálata folyamatban van, és a tervek szerint a tájékozódási rendszer memóriájának teljes képét átviszik a Földre tanulmányozás céljából. A JPL Voyager projektcsapata szerint a hiba nem jelent veszélyt az eszköz további működésére [25] .

A Voyager 1 a Naprendszer tömegközéppontjához képest hiperbolikus pálya mentén halad, így gravitációs vonzás hatására nem fog visszatérni a nap körüli térbe [26] . Ha nem történik vele semmi útközben, körülbelül 40 000 év múlva 1,6  fényévre (15 billió km-re) kell repülnie a Gliese 445 csillagtól a Zsiráf csillagképben , amely az Ophiuchus csillagkép felé halad . A jövőben valószínű, hogy a Voyager 1 örökké a Tejút-galaxisban fog járni [27] .

Jegyzetek

1. ↑ A Voyager 1 és a Pioneer 10 közel ellentétes irányban távolodnak el a Naptól [16] , így csak a távolságok összehasonlításáról beszélünk.

1. ↑ Voyager - Mission  Status . voyager.jpl.nasa.gov. Hozzáférés dátuma: 2017. december 30. Az eredetiből archiválva : 2018. január 1..
2. ↑ Voyager – adatlap  . voyager.jpl.nasa.gov. Letöltve: 2017. december 22. Az eredetiből archiválva : 2020. április 13.
3. ↑ 1 2 3 N. F. Ness, L. F. Burlaga, W. S. Kurth, D. A. Gurnett. A csillagközi plazma in situ megfigyelései a Voyager 1 segítségével   // Tudomány . — 2013-09-27. — Vol. 341 , iss. 6153 . - P. 1489-1492 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/tudomány.1241681 . Archiválva az eredetiből 2019. november 6-án.
4. ↑ Matthew E. Hill, Robert B. Decker, Edmond C. Roelof, Stamatios M. Krimigis. Nulla kifelé irányuló áramlási sebesség a plazma számára heliosheath átmeneti rétegben   // Természet . — 2011-06. — Vol. 474 , iss. 7351 . - P. 359-361 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature10115 . Az eredetiből archiválva : 2019. január 18.
5. ↑ Jia-Rui C. Cook, Alan Buis, Steve Cole. A NASA Voyager új régiója a Naprendszer  peremén . NASA (2011. december 5.). Letöltve: 2019. szeptember 19. Az eredetiből archiválva : 2019. szeptember 26.
6. ↑ A Voyager 1 eléri a Naprendszer utolsó határát . Tudomány és Technológia . Lenta.ru (2011. december 6.). Hozzáférés dátuma: 2013. október 31. Az eredetiből archiválva : 2013. november 2.. (határozatlan)
7. ↑ David Castelvecchi. A Voyager szondák észlelik a "láthatatlan " tejút ragyogását  . National Geographic News (2011. december 3.). Letöltve: 2022. január 13. Az eredetiből archiválva : 2020. február 2.
8. ↑ A Voyager szonda elérte a csillagközi tér szélét . Tudomány . RIA Novosti (2012. június 15.). Hozzáférés időpontja: 2013. október 31. Az eredetiből archiválva : 2013. november 1.. (határozatlan)
9. ↑ Ron Cowen. A Voyager 1 elérte a csillagközi teret  . Hírek és megjegyzések . Természet (2013. szeptember 12.). Hozzáférés dátuma: 2013. október 31. Az eredetiből archiválva : 2013. november 2..
10. ↑ 1 2 3 4 Űrhajózás, enciklopédia. M., 1985.
11. ↑ A Voyager 2 gazdainformációi. (nem elérhető link) . Az eredetiből archiválva : 2014. november 11.  (határozatlan) JPL
12. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , p. egy.
13. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , p. 15-16.
14. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , p. 12.
15. ↑ Ludwig, R., Taylor J. Voyager Telecommunications  . NASA. Letöltve: 2021. július 20. Az eredetiből archiválva : 2021. március 18.
16. ↑ 1 2 Mary A. Hardin. Voyager 1, jelenleg a legtávolabbi ember alkotta tárgy az  űrben . Jet Propulsion Laboratory, NASA (1998. február 13.). Letöltve: 2019. április 16. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 9..
17. ↑ JA Van Allen. Frissítés a Pioneer  10 -re . Iowai Egyetem (1998. február 17.). Letöltve: 2019. május 31. Az eredetiből archiválva : 2018. október 11.
18. ↑ Űrhajó elhagyja a Naprendszert . Heavens-above.com. Letöltve: 2017. december 30. Az eredetiből archiválva : 2018. január 5.. (Orosz)
19. ↑ Scharf, Caleb A valaha volt leggyorsabb űrhajó?  (angol) . Scientific American Blog Network (2013. február 25.). Letöltve: 2017. december 30. Az eredetiből archiválva : 2021. december 27..
20. ↑ Voyager – Gyakran Ismételt  Kérdések . voyager.jpl.nasa.gov. Letöltve: 2017. december 30.
21. ↑ A mérnökök 2025-ig meghosszabbítják a Voyager állomás élettartamát (hozzáférhetetlen link) . Membrana.ru (2012. január 19.). Hozzáférés dátuma: 2012. január 22. Az eredetiből archiválva : 2012. február 8. (határozatlan) 
22. ↑ Elizabeth Landau. A Voyager 1 37 év után felgyújtja a tolómotorokat. Archiválva : 2021. február 19. a Wayback Machine -nél . NASA.gov. 2017. december 1
23. ↑ A NASA-nak sikerült beindítania a 37 éve kikapcsolt Voyager 1 hajtóműveket (elérhetetlen link) . Letöltve: 2017. december 3. Az eredetiből archiválva : 2017. december 3..  (határozatlan)  , RBC , 2017. december 2.
24. ↑ Calla Cofield. Tony Greicius, Naomi Hartono: Mérnökök, akik a NASA Voyager 1 telemetriai  adatait vizsgálják . Sugárhajtómű Laboratórium . Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornia: Caltech (California Institute of Technology) (2022. május 18.). Letöltve: 2022. május 19. Az eredetiből archiválva : 2022. május 19.
25. ↑ A mérnökök megoldják az adathibákat a NASA Voyager  1 -jén . NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (2022. augusztus 30.). Letöltve: 2022. szeptember 2.
26. ↑ Az első küldetés a Plútóhoz (elérhetetlen link) . Űrhírek . Letöltve: 2019. december 2. Az eredetiből archiválva : 2012. március 14. (határozatlan) 
27. ↑ Voyager-Mission- Csillagközi küldetés  . NASA / JPL . Letöltve: 2012. március 20. Az eredetiből archiválva : 2012. május 27..

Irodalom

• Voyager Backgrounder (NASA News Release 80-160)  (angol) . - NASA, 1980. - 42 p.

Linkek

• voyager.jpl.nasa.gov - a Voyager projekt hivatalos weboldala  (angol)
• 37 év hibernálás után a Voyager 1 motorok sikeresen korrigálták a szonda helyzetét

Szótárak és enciklopédiák	horvát
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4658791-3