Вояджер-2

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая SpaceRu (обсуждение | вклад) в 07:16, 12 декабря 2018 (викификация). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вояджер-2
Voyager 2
«Вояджер»
«Вояджер»
Заказчик Соединённые Штаты Америки НАСА
Оператор НАСА[1]
Задачи исследование дальних планет Солнечной системы
Пролёт Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун
Стартовая площадка Соединённые Штаты Америки мыс Канаверал
Ракета-носитель Titan IIIE / «Центавр»
Запуск 20 августа 1977 14:29:00 UTC
Длительность полёта в полёте 46 лет 8 месяцев 20 дней
COSPAR ID 1977-076A
SCN 10271
Технические характеристики
Масса 721,9 кг
Мощность 420 Вт
voyager.jpl.nasa.gov
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

«Вояджер-2» — действующий космический аппарат, запущенный НАСА 20 августа 1977 года в рамках программы «Вояджер» для исследований дальних планет Солнечной системы. Первый и единственный аппарат, достигший Урана (в январе 1986 года) и Нептуна (в августе 1989 года). По дальности достижения и изучения объекта Солнечной системы его смогла превзойти только автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты», которая в июле 2015 года достигла Плутона.

В январе 2017 года «Вояджер-2» находился на расстоянии в 114,06  астрономических единиц (16,9 млрд км, или 0,001744 светового года) от Солнца, то есть, на расстоянии, преодолеваемом со скоростью света за 15 часов 23,5 минуты[2].

Скорость движения станции превышает 3,3 а. е. в год.

История

Снимок поверхности Европы

Миссия «Вояджера-2» первоначально включала изучение только Юпитера и Сатурна, а также их спутников. Траектория полёта также предусматривала возможность пролёта мимо Урана и Нептуна, которая была успешно реализована.

В марте 2005 года «Вояджер-2» находился на расстоянии 11,412 млрд км от Земли. Скорость удаления из Солнечной системы — 494 млн км в год (около 15 км/с, или 0,005 % от скорости света).

Аппарат идентичен «Вояджеру-1». За счёт гравитационного манёвра у Юпитера, Сатурна и Урана «Вояджер-2» смог на 20 лет сократить срок полёта к Нептуну (по сравнению с прямой траекторией с Земли).

«Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года, то есть на 16 дней раньше «Вояджера-1»[3].

  • 9 июля 1979 года — максимальное сближение с Юпитером (71,4 тыс. км).
«Вояджер-2» близко подошёл к Европе и Ганимеду, галилеевым спутникам, не исследованным ранее «Вояджером-1». Переданные снимки позволили выдвинуть гипотезу о существовании жидкого океана под поверхностью Европы. Обследование самого крупного спутника в Солнечной системе — Ганимеда — показало, что он покрыт корой «грязного» льда, а его поверхность значительно старше поверхности Европы. После обследования спутников аппарат пролетел мимо Юпитера.
Фотография Энцелада
  • 25 августа 1981 года — максимальное сближение с Сатурном (101 тыс. км).
Траектория зонда прошла около спутников Сатурна Тефии и Энцелада, аппарат передал подробные фотографии поверхности спутников.
  • 24 января 1986 года — максимальное сближение с Ураном (81,5 тыс. км).
Аппарат передал на Землю тысячи снимков Урана, его спутников и колец. Благодаря этим фотографиям учёные обнаружили два новых кольца и исследовали девять уже известных. Помимо этого, были обнаружены 11 новых спутников Урана.
Снимки одной из лун — Миранды — удивили исследователей. Предполагается, что маленькие спутники быстро охлаждаются после своего образования, и представляют собой однообразную пустыню, испещрённую кратерами. Однако выяснилось, что на поверхности Миранды пролегают долины и горные хребты, среди которых были заметны скалистые утёсы. Это говорит о том, что история луны богата тектоническими и термальными явлениями.
«Вояджер-2» показал, что на обоих полюсах Урана температура оказалась одинаковой, хотя только один освещался Солнцем. Исследователи сделали вывод о наличии механизма передачи тепла из одной части планеты к другой. В среднем температура Урана составляет 59 К, или −214 °C[3].
Фотография Тритона
  • 24 августа 1989 года — аппарат пролетел в 48 тыс. км от поверхности Нептуна.
Были получены уникальные снимки Нептуна и его крупного спутника Тритона. На Тритоне были обнаружены действующие гейзеры, что было очень неожиданным для удалённого от Солнца и холодного спутника. Были открыты 4 новых спутника.
  • 28 июня 2010 года — продолжительность полёта «Вояджера-2» достигла 12 000 дней (почти 33 года). Вместе с «Вояджером-1» он является самым удалённым космическим объектом, сделанным руками человека, а также самым долго и продуктивно работающим; дольше их в рабочем состоянии остаются аппараты «Пионер»-6, −7, −8, с которыми за ненадобностью связь не поддерживается.
  • 24 января 2011 года в НАСА отмечался 25-летний юбилей встречи «Вояджера-2» с Ураном. На этот момент аппарат находился примерно в 14 млрд км от Солнца, а «Вояджер-1», направленный для исследования Юпитера и Сатурна, улетел от Солнца более чем на 17 млрд км.
  • 4 ноября 2011 года была послана команда переключения на запасной набор двигателей системы ориентации[5]. Через 10 дней получено подтверждение о переключении. Это позволит аппарату проработать ещё не менее 10 лет.
  • 3 ноября 2012 года «Вояджер-2» достиг расстояния 100 а.е. от Солнца.
  • 30 июля 2017 года «Вояджер-2» достиг расстояния 115 а.е. от Солнца.
  • 10 декабря 2018 года НАСА подтвердило, что «Вояджер-2» преодолел гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство[6]. Зонд остаётся в пределах Солнечной системы, гравитационная граница которой находится за внешним краем Облака Оорта, совокупности небольших объектов под гравитационным влиянием Солнца[7].

Устройство аппарата

Масса аппарата при старте составляла 798 кг, масса полезной нагрузки — 86 кг. Длина — 2,5 м. Корпус аппарата — десятигранная призма с центральным проёмом. На корпус посажен отражатель направленной антенны диаметром 3,66 метра[8]. Электропитание обеспечивают три вынесенных на штанге радиоизотопных термоэлектрических генератора, использующих плутоний-238 в виде окиси (в силу удалённости от Солнца солнечные батареи были бы бесполезны). На момент старта общее тепловыделение генераторов составляло около 7 киловатт, их кремний-германиевые термопары обеспечивали 470 ватт электрической мощности[9]. По мере распада плутония-238 (его период полураспада составляет 87,7 года) и деградации термопар мощность термоэлектрических генераторов падает (при пролёте мимо Урана — 400 ватт). На 10.05.2024 остаток плутония-238 равен 69.1% от начального, к 2025 году тепловыделение упадёт до 68.8% от начального. Кроме штанги электрогенераторов, к корпусу прикреплены ещё две: штанга с научными приборами и отдельная штанга магнитометра[8].

На «Вояджере» установлены два компьютера, которые можно перепрограммировать, что позволяло менять научную программу и обходить возникающие неисправности. Объём оперативной памяти — два блока по 4096 восемнадцатиразрядных слов. Ёмкость запоминающего устройства — 67 мегабайт (до 100 изображений от телевизионных камер). В системе трёхосной ориентации используются два датчика Солнца, датчик звезды Канопус, инерциальный измерительный блок, а также 16 реактивных микродвигателей. В системе коррекции траектории используются 4 таких микродвигателя. Они рассчитаны на 8 коррекций при общем приращении скорости 200 м/сек.

Антенны две: ненаправленная и направленная. Обе антенны работают на частоте 2113 МГц на приём и 2295 МГц на передачу (S-диапазон), а направленная антенна — ещё и 8415 МГц на передачу (X-диапазон)[8]. Мощность излучения — 28 Вт в S-диапазоне, 23 Вт в X-диапазоне. Радиосистема «Вояджера» передавала поток информации со скоростью 115,2 кбит/с от Юпитера и 45 кбит/с — от Сатурна. Первоначально расчётная скорость передачи с Урана составляла лишь 4,6 кбит/с, однако её удалось повысить до 30 кбит/с, так как к тому времени ввели более чувствительные радиотелескопы на Земле, а также научились лучше сжимать данные: на определённом этапе миссии система кодирования радиосигналов была заменена на код Рида — Соломона, для чего был перепрограммирован бортовой компьютер.

На борту аппарата закреплена золотая пластина, на которой для потенциальных инопланетян указаны координаты Солнечной системы и записан ряд земных звуков и изображений.

В комплект научной аппаратуры входят следующие приборы:

  • Телевизионная камера с широкоугольным объективом и телевизионная камера с телеобъективом, каждый кадр которой содержит 125 кБ информации.
  • Инфракрасный спектрометр, предназначенный для исследования энергетического баланса планет, состава атмосфер планет и их спутников, распределения температурных полей.
  • Ультрафиолетовый спектрометр, предназначенный для исследования температуры и состава верхних слоёв атмосферы, а также некоторых параметров межпланетной и межзвёздной среды.
  • Фотополяриметр, предназначенный для исследования распределения метана, молекулярного водорода и аммиака над облачным покровом, а также для получения информации об аэрозолях в атмосферах планет и о поверхности их спутников.
  • Два детектора межпланетной плазмы, предназначенные для регистрации как горячей дозвуковой плазмы в магнитосфере планет, так и холодной сверхзвуковой плазмы в солнечном ветре. Установлены также детекторы волн в плазме.
  • Детекторы заряженных частиц низкой энергии, предназначенные для исследования энергетического спектра и изотопного состава частиц в магнитосферах планет, а также в межпланетном пространстве.
  • Детекторы космических лучей (частиц высоких энергий).
  • Магнитомеры для измерения магнитных полей.
  • Приёмник для регистрации радиоизлучения планет, Солнца и звёзд. Приёмник использует две взаимно перпендикулярные антенны длиной по 10 м.

Большинство приборов вынесено на специальной штанге, часть из них установлена на поворотную платформу[8]. Корпус аппарата и приборы оборудованы разнообразной теплоизоляцией, тепловыми экранами, пластиковыми блендами.

Предполагаемая дальнейшая судьба аппарата

  • Зонд навсегда потеряет связь с Землёй — мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Через примерно 300 лет зонд достигнет внутреннего края Облака Оорта и ещё, вероятно, 30 000 лет понадобится, чтобы покинуть его[7].
  • Как показали данные телескопа Хаббл, окружающее Солнечную систему первое межзвёздное газовое облако Вояджер-2 покинет через две тысячи лет. Ещё 90 тысяч лет станции потребуется, чтобы пройти второе облако и попасть в третье. Эти межзвёздные структуры отличаются друг от друга по содержащимся в них химическим элементам, что свидетельствует об особенности их образования и эволюции[10].
  • Через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248.
  • Примерно через 296 тысяч лет «Вояджер-2» разойдётся с Сириусом на расстоянии 4,3 светового года[11].

Интересные факты

  • В определённый период года Земля и «Вояджер-2» сближаются. Это связано с тем, что Земля движется быстрее вокруг Солнца, чем «Вояджер-2» отдаляется от него[2].
  • «Вояджер-2» — единственный аппарат, пролетевший вблизи Урана и Нептуна

См. также

Примечания

  1. ↑ https://space.skyrocket.de/doc_sdat/voyager.htm
  2. ↑ 1 2 Mission Status (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Дата обращения: 11 декабря 2018.
  3. ↑ 1 2 Jia-Rui Cook. Voyager Celebrates 25 Years Since Uranus Visit. — NASA, 2011.
  4. ↑ Voyager 2 покидает Солнечную систему
  5. ↑ Космос-журнал: «Вояджер-2» меняет двигатели
  6. ↑ Аппарат «Вояджер-2» вышел в межзвездное пространство
  7. ↑ 1 2 NASA's Voyager 2 Probe Enters Interstellar Space (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (10 декабря 2018). Дата обращения: 11 декабря 2018.
  8. ↑ 1 2 3 4 Космонавтика, энциклопедия. М., 1985.
  9. ↑ Voyager 2 Host Information. JPL
  10. ↑ Борисов, Андрей. Путешествие в бездну. Lenta.ru (11 января 2017). Дата обращения: 11 декабря 2018.
  11. ↑ Interstellar Mission (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Дата обращения: 11 декабря 2018.

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Вояджер-2&oldid=96809128