Вояджер-1

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вояджер-1
Voyager.jpg
«Вояджер-1»
Заказчик Соединённые Штаты Америки НАСА
Оператор НАСА
Задачи исследование Сатурна, Юпитера, границ гелиосферы
Пролёт Сатурн, Юпитер
Стартовая площадка Соединённые Штаты Америки Мыс Канаверал, SLC-41
Ракета-носитель Titan IIIE
Запуск 5 сентября 1977 12:56:00 UTC
Длительность полёта в полёте 42 года 2 месяца 27 дней
NSSDC ID 1977-084A
SCN 10321
Технические характеристики
Масса 721,9 кг
Мощность 420 Вт
Источники питания РИТЭГа
Срок активного существования 38 лет
voyager.jpl.nasa.gov
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

«Вояджер-1» (англ. Voyager-1) — автоматическая межпланетная станция, исследующая Солнечную систему с 5 сентября 1977 года. Основная миссия космической программы «Вояджер» заключалась в исследовании Юпитера и Сатурна. «Вояджер-1» стал первым космическим аппаратом, который сделал детальные снимки спутников этих планет. По завершении основной миссии он приступил к выполнению дополнительной миссии по исследованию отдалённых регионов Солнечной системы, включая пояс Койпера и границу гелиосферы.

«Вояджер-1» является самым быстрым из покидающих Солнечную систему космических аппаратов, а также наиболее удалённым от Земли объектом из созданных человеком. Текущее удаление «Вояджера-1» от Земли и от Солнца, скорость его движения и статус научной аппаратуры отображаются в режиме реального времени на сайте NASA[1].

На борту аппарата закреплён футляр с золотой пластинкой, где для предполагаемых инопланетян указано местонахождение Земли, а также записан ряд изображений и звуков.

История[править | править код]

Основные исследования[править | править код]

Вулкан на Ио, впервые обнаруженный «Вояджером-1» (фото от 4 марта 1979 года с расстояния 490 тыс. км)

«Вояджер-1» стартовал 5 сентября 1977 года. Длительность миссии первоначально была определена в 5 лет. Его близнец, зонд «Вояджер-2», был запущен на 16 дней раньше, но он никогда не догонит «Вояджер-1». Основное отличие программы «Вояджер-1» — то, что для него была выбрана более короткая трасса, чем для «Вояджера-2»: «Вояджер-1» должен был посетить только Юпитер и Сатурн[2].

Аппарат впервые передал детальные снимки Юпитера и Сатурна (а также ряда их спутников) и другие научные данные (снимки «Пионеров» были менее подробными).

Устройство аппарата[править | править код]

См. описание его близнеца в Вояджер-2#Устройство аппарата.

Рекорды дальности и скорости[править | править код]

17 февраля 1998 года «Вояджер-1» на расстоянии 69,419 а.е. (около 10,4 млрд км) от Солнца «обогнал»[Комм. 1] аппарат «Пионер-10», до того момента бывший наиболее отдалённым из созданных людьми космических объектов[3][4].

Снимок Земли, сделанный космическим аппаратом «Вояджер-1» в 1990 году с расстояния в 6 млрд км (40 а.е.) от Земли

По состоянию на конец 2017 года, «Вояджер-1» является самым быстрым из покидающих Солнечную систему космических аппаратов[5]. Хотя запущенный 19 января 2006 года в сторону Плутона аппарат «Новые горизонты» имел более высокую стартовую скорость, в конечном итоге он движется медленнее обоих «Вояджеров» благодаря удачным гравитационным манёврам последних[6].

В определённый период года расстояние между «Вояджер-1» и Землёй уменьшается. Это связано с тем, что скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца (около 30 км/c) выше, чем скорость, с которой «Вояджер-1» отдаляется от него[7].

Выход за пределы гелиосферы[править | править код]

Последняя научная задача «Вояджера-1» — исследование окраин гелиосферы, ограничивающей её гелиопаузы и находящейся за этой границей области межзвёздной среды. «Вояджер-1» стал первым зондом, передавшим информацию об условиях, царящих в межзвёздной среде.

В 2004 году на расстоянии 94,0 а.е. от Солнца «Вояджер-1» пересёк границу ударной волны, создаваемой снижением скорости солнечного ветра ниже скорости звука в составляющей его плазме. Аппарат оказался в области, называемой гелиосферной мантией (англ. heliosheath)[8], где солнечный ветер ведёт себя как упругий газ, сжимаясь и разогреваясь от взаимодействия с межзвёздной средой.

По мере удаления от границы ударной волны регистрируемая радиальная скорость частиц солнечного ветра неуклонно снижалась. С апреля по июнь 2010 года «Вояджер-1» пересёк область, лежащую на расстоянии 113,5—115,7 а.е. от Солнца, в которой радиальная составляющая скорости солнечного ветра упала до нуля. Для уточнения сведений (впервые после 1990 года) были предприняты манёвры по переориентации аппарата. Учёные пришли к выводу, что в этой области солнечный ветер отклоняется в сторону давлением межзвёздной среды[9][10].

Положение аппаратов программы «Вояджер» в 2009 году
В какой точке искать «Вояджер-1»

К декабрю 2011 года «Вояджер-1» удалился на 119 а.е. (17,8 млрд км) от Солнца и достиг так называемого «региона стагнации». Этот регион характеризуется удвоением напряжённости магнитного поля, что объясняется уплотнением вещества солнечного ветра, который останавливается и даже разворачивается назад давлением межзвёздной среды. Количество высокоэнергетических электронов, проникающих из межзвёздного пространства, к этому времени повысилось примерно в 100 раз относительно показателей 2010 года[11][12].

Примерно в это же время новый метод обработки данных от детекторов ультрафиолетового излучения «Вояджеров», разработанный Розиной Лаллеман из Парижской обсерватории, позволил впервые в истории обнаружить ультрафиолетовое излучение в диапазоне Лайман-альфа, испускаемое атомами водорода в находящихся за пределами Солнечной системы областях нашей галактики. Наблюдения с орбиты Земли не позволяют этого сделать, поскольку внешнее излучение заглушается более сильным аналогичным излучением водорода околосолнечного пространства[13].

С января по начало июня 2012 года датчики «Вояджера-1» года зафиксировали рост уровня галактических космических лучей — высокоэнергетических заряженных частиц межзвёздного происхождения — на 25 %. Эти данные указали учёным, что «Вояджер-1» приближается к границе гелиосферы и вскоре выйдет в межзвёздное пространство[14].

28 июля на расстоянии около 121 а.е. от Солнца датчиками «Вояджера-1» было зафиксировано резкое снижение числа частиц и космических лучей, относящихся к гелиосфере, с одновременным повышением интенсивности галактических космических лучей. Вскоре показания вернулись к прежним значениям. Такие изменения происходили пять раз, и после 25 августа возврата к прежним значениям больше не произошло[8].

Ранее считалось, что выход за пределы гелиосферы должен сопровождаться изменением направленности магнитного поля, но было зафиксировано лишь изменение его интенсивности без существенного изменения направленности. Это вызвало сомнения относительно того, действительно ли «Вояджер-1» пересёк гелиопаузу и находится в межзвёздной среде. Вопрос оставался дискуссионным до 12 сентября 2013 года, когда группа учёных под руководством Дональда Гарнетта[de] опубликовала результаты исследования колебаний окружающей аппарат плазмы, доказывающие, что её электронная плотность соответствует ожидаемой для межзвёздной среды. Хотя отсутствие изменений в направленности магнитного поля оставалось не объяснённым, было признано, что «Вояджер-1» преодолел границу гелиосферы около 25 августа 2012 года[15][16].

Работоспособность и предполагаемая дальнейшая судьба аппарата[править | править код]

Хотя запланированный срок работы обоих «Вояджеров» давно истёк, часть научных приборов продолжает работать. Аппаратура получает энергию от трёх радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии-238. На старте суммарная электрическая мощность генераторов составляла 470 ватт. Постепенно она снижается из-за распада плутония и деградации термопар. К 2012 году электрическая мощность упала примерно на 45 %. Тем не менее, ожидается, что минимально необходимое для исследований электроснабжение будет поддерживаться приблизительно до 2025 года[17].

28 ноября 2017 года были успешно опробованы 10-миллисекундными включениями четыре двигателя коррекции траектории MR-103, не включавшиеся более 37 лет, с 8 ноября 1980 года, когда «Вояджер-1» находился вблизи Сатурна. В дальнейшем эти двигатели предполагается в случае необходимости использовать вместо комплекта двигателей ориентации (того же типа), которые с 2014 года проявляют признаки некоторого ухудшения работоспособности[18][19].

«Вояджер-1» движется по гиперболической траектории, поэтому он не вернётся в Солнечную систему под действием её гравитационного притяжения[20]. Если с ним ничего не случится по пути, примерно через 40 000 лет он должен пролететь в 1,6 светового года (15 трлн км) от звезды Глизе 445 созвездия Жирафа, которая движется в сторону созвездия Змееносца. В дальнейшем, вероятно, «Вояджер-1» будет вечно странствовать по галактике Млечный Путь[21].

Примечания[править | править код]

Комментарии
  1. «Вояджер-1» и «Пионер-10» удаляются от Солнца почти в противоположных направлениях[3], поэтому речь идёт только о сравнении расстояний.
Источники
  1. Voyager - Mission Status (англ.). voyager.jpl.nasa.gov. Дата обращения 30 декабря 2017.
  2. Voyager - Fact Sheet (англ.). voyager.jpl.nasa.gov. Дата обращения 22 декабря 2017.
  3. 1 2 Mary A. Hardin. Voyager 1, Now Most Distant Human-made Object in Space (англ.). Jet Propulsion Laboratory, NASA (13 February 1998). Дата обращения 16 апреля 2019.
  4. J. A. Van Allen. Update on Pioneer 10 (англ.). University of Iowa (17 February 1998). Дата обращения 31 мая 2019.
  5. Космические аппараты, покидающие Солнечную систему. heavens-above.com. Дата обращения 30 декабря 2017.
  6. Scharf, Caleb A The Fastest Spacecraft Ever? (англ.). Scientific American Blog Network (25 February 2013). Дата обращения 30 декабря 2017.
  7. Voyager - Frequently Asked Questions (англ.). voyager.jpl.nasa.gov. Дата обращения 30 декабря 2017.
  8. 1 2 N. F. Ness, L. F. Burlaga, W. S. Kurth, D. A. Gurnett. In Situ Observations of Interstellar Plasma with Voyager 1 (англ.) // Science. — 2013-09-27. — Vol. 341, iss. 6153. — P. 1489–1492. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — DOI:10.1126/science.1241681.
  9. Matthew E. Hill, Robert B. Decker, Edmond C. Roelof, Stamatios M. Krimigis. Zero outward flow velocity for plasma in a heliosheath transition layer (англ.) // Nature. — 2011-06. — Vol. 474, iss. 7351. — P. 359–361. — ISSN 1476-4687. — DOI:10.1038/nature10115.
  10. Павел Котляр. Voyager-1 отбился от Солнца. Infox.ru (14 декабря 2010). Дата обращения 14 декабря 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
  11. Jia-Rui C. Cook, Alan Buis, Steve Cole. NASA's Voyager Hits New Region at Solar System Edge (англ.). NASA (5 December 2011). Дата обращения 19 сентября 2019.
  12. «Вояджер-1» добрался до последнего рубежа Солнечной системы. Наука и техника. Lenta.ru (6 декабря 2011). Дата обращения 31 октября 2013.
  13. Davide Castelvecchi. Voyager Probes Detect "Invisible" Milky Way Glow (англ.). National Geographic News (3 December 2011). Дата обращения 19 сентября 2019.
  14. Зонд «Вояджер» вышел на границу межзвёздного пространства. Наука. РИА Новости (15 июня 2012). Дата обращения 31 октября 2013.
  15. N. F. Ness, L. F. Burlaga, W. S. Kurth, D. A. Gurnett. In Situ Observations of Interstellar Plasma with Voyager 1 (англ.) // Science. — 2013-09-27. — Vol. 341, iss. 6153. — P. 1489–1492. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — DOI:10.1126/science.1241681.
  16. Ron Cowen. Voyager 1 has reached interstellar space (англ.). News & Comment. Nature (12 September 2013). Дата обращения 12 сентября 2013.
  17. Инженеры продлили жизнь станции Voyager до 2025 года. Membrana.ru (19 января 2012). Дата обращения 22 января 2012.
  18. Elizabeth Landau. Voyager 1 Fires Up Thrusters After 37 Years. NASA.gov. 1 Dec 2017.
  19. NASA удалось запустить выключенные 37 лет назад двигатели «Вояджер-1» (недоступная ссылка — история )., РБК, 2 декабря 2017 года.
  20. Первая в истории миссия к Плутону (недоступная ссылка — история ). Новости космонавтики.
  21. Voyager — Mission — Interstellar Mission (англ.). НАСА/JPL. Дата обращения 20 марта 2012. Архивировано 27 мая 2012 года.

Ссылки[править | править код]