Вояджер-2

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вояджер-2
Voyager 2
Voyager probe.jpg
«Вояджер»
Заказчик Соединённые Штаты Америки НАСА
Оператор НАСА
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 42 года 2 месяца 26 дней
NSSDC ID 1977-076A
SCN 10271
Технические характеристики
Масса 721,9 кг
Мощность 420 Вт
Сайт проекта
Commons-logo.svg 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). В течение почти 26 лет «Вояджер-2» удерживал рекорд по дальности достигнутого и изученного объекта Солнечной системы, его смогла превзойти только автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты», которая в июле 2015 года достигла Плутона.

В середине ноября 2019 года «Вояджер-2» находился на расстоянии в 122,27  астрономической единицы (18,29 млрд км, или 0,001933 светового года) от Солнца, то есть на расстоянии, преодолеваемом светом за 17 часов[1]. Скорость движения станции относительно Солнца на этот момент составляет около 15,4 км/с, или 3,24 а. е. в год.

История[править | править код]

Снимок поверхности Европы

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

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.

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).

  • 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[2].
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[4]. 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[5]. Зонд остаётся в пределах Солнечной системы, гравитационная граница которой находится за внешним краем Облака Оорта, совокупности небольших объектов под гравитационным влиянием Солнца[6].
  • 2 ноября 2019 года НАСА сообщило о готовности к публикации данных, полученных космическим аппаратом в межзвёздной среде. 4 ноября 2019 в журнале Nature Astronomy вышли пять статей, каждая из которых описывает результаты с одного из пяти приборов «Вояджера-2» — детектора магнитного поля[7], двух регистраторов частиц в различных энергетических диапазонах[8][9] и двух приборов для изучения плазмы[10][11] — газа, состоящего из заряженных частиц[12][13].

Устройство аппарата[править | править код]

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[14]. 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[15]. 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 15.11.2019 остаток плутония-238 равен 71.6% 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[14].

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)[14]. 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[14]. Корпус аппарата и приборы оборудованы разнообразной теплоизоляцией, тепловыми экранами, пластиковыми блендами.

Предполагаемая дальнейшая судьба аппарата[править | править код]

  • Зонд навсегда потеряет связь с Землёй — мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Примерно через 300 лет зонд достигнет внутреннего края Облака Оорта и ещё, вероятно, 30 000 лет понадобится, чтобы покинуть его[6].
  • 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[16].
  • 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[17].

Интересные факты[править | править код]

  • 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[1].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Mission Status (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Дата обращения 14 ноября 2019.
  2. 1 2 Jia-Rui Cook. Voyager Celebrates 25 Years Since Uranus Visit. — NASA, 2011.
  3. Voyager 2 покидает Солнечную систему
  4. Космос-журнал: «Вояджер-2» меняет двигатели
  5. Аппарат «Вояджер-2» вышел в межзвездное пространство
  6. 1 2 NASA's Voyager 2 Probe Enters Interstellar Space (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (10 December 2018). Дата обращения 11 декабря 2018.
  7. Burlaga L. F., Ness N. F., Berdichevsky D. B., Park J., Jian L. K., Szabo A., Stone E. C., Richardson J. D. Magnetic field and particle measurements made by Voyager 2 at and near the heliopause (англ.) // Nature Astronomy. — 2019. — Vol. 3, no. 11. — P. 1007—1012. — ISSN 2397-3366. — DOI:10.1038/s41550-019-0920-y. [исправить]
  8. Stone E. C., Cummings A. C., Heikkila B. C., Lal N. Cosmic ray measurements from Voyager 2 as it crossed into interstellar space (англ.) // Nature Astronomy. — 2019. — Vol. 3, no. 11. — P. 1013—1018. — ISSN 2397-3366. — DOI:10.1038/s41550-019-0928-3. [исправить]
  9. Krimigis S. M. et al. Energetic charged particle measurements from Voyager 2 at the heliopause and beyond (англ.) // Nature Astronomy. — 2019. — Vol. 3, no. 11. — P. 997—1006. — ISSN 2397-3366. — DOI:10.1038/s41550-019-0927-4. [исправить]
  10. Gurnett D. A., Kurth W. S. Plasma densities near and beyond the heliopause from the Voyager 1 and 2 plasma wave instruments (англ.) // Nature Astronomy. — 2019. — Vol. 3, no. 11. — P. 1024—1028. — ISSN 2397-3366. — DOI:10.1038/s41550-019-0918-5. [исправить]
  11. Richardson J. D., Belcher J. W., Garcia-Galindo P., Burlaga L. F. Voyager 2 plasma observations of the heliopause and interstellar medium (англ.) // Nature Astronomy. — 2019. — Vol. 3, no. 11. — P. 1019—1023. — ISSN 2397-3366. — DOI:10.1038/s41550-019-0929-2. [исправить]
  12. Voyager 2 Illuminates Boundary of Interstellar Space
  13. «Вояджер-2» прислал на Землю данные из межзвездного пространства
  14. 1 2 3 4 Космонавтика, энциклопедия. М., 1985.
  15. Voyager 2 Host Information. JPL
  16. Борисов, Андрей. Путешествие в бездну. Lenta.ru (11 января 2017). Дата обращения 11 декабря 2018.
  17. Interstellar Mission (англ.). Voyager. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Дата обращения 11 декабря 2018.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]