Что за пределами солнечной системы. На границе солнечной системы обнаружено нечто

С момента первых практических полетов ракет в космос, за пределы Земли было доставлено свыше 3 тысяч объектов различного назначения, и лишь 5 аппаратов направляются далеко за пределы Солнечной системы. Речь идет о легендарных зондах, совершивших в свое время, уникальные открытия в области астрономии. Аппараты: Вояджер 1 и 2, Пионер 10 и 11, Новые Горизонты. Им удалось во всех деталях показать нам миры с расстояния вытянутой руки, которые раньше представлялись нам мерцающими крошечными точками в небе. Мы отлично помним о совершенной ими титанической работе в прошлом, но по большей части мы совершенно не в курсе, где эти аппараты находятся сегодня, а ведь некоторые из них функционируют и передают данные до сих пор.

Пионер-10

Этот зонд полностью оправдывает свое название «Пионер». Запущенный в далеком 1972 году, он был первым во многом, но самым главным его достижением было преодоления силы гравитации , за счет маневра у .

Пионер-10 стал первым аппаратом, направившийся в межзвездное пространство, неся на своем борту первое «вещественное» послание внеземным цивилизациям.

Сегодня (зима 2017 года), Пионер 10 находиться на расстоянии 115 а. е. от Земли. Космическое агентство НАСА еще в середине 90-х годов потеряло всякий контроль над аппаратом, но ответный сигнал об активном состоянии бортового компьютера Пионера продолжал улавливаться на Земле еще вплоть до лета 2003 года.

Считается что и сейчас корабль имеет слабое питание компьютера, и исправный передатчик, но мощности сигнала радиостанции недостаточно чтобы даже самая большая антенна на Земле смогла его «услышать». Проще говоря, у Пионера-10 просто сели батарейки.

Пионер-11

Следующий аппарат, той же серии, был отправлен к , для изучения планеты, его колец и спутников. Корабль передал массу снимков не только Сатурна, но и транзитного для его полета — Юпитера. После чего, Пионер-11 был выброшен в открытый космос силами «гравитационной рогатки» планет гигантов.

Сейчас Пионер-11 находиться на расстоянии 105 а. е. от Земли. Последний успешный радиообмен с зондом был произведен в 1995 году, но из-за того, что передающая тарелка Пионера-11 со временем утратила точную ориентацию на Землю, дальнейшая передача сигнала стала невозможной. Как и Пионер-10, Пионер-11 скорей всего находиться в рабочем состоянии, и продолжает передавать слабый сигнал (отчет о работе бортового компьютера) мимо Земли за пределы солнечной системы.

Вояджер-1

Самый дальний от нашей планеты объект искусственного происхождения. Сейчас Вояджер-1 находиться на расстоянии 142 а. е. от Земли. Аппарат и сегодня имеет прямую связь с Землей, однако некоторая часть оборудования корабля за 38 лет полета вышла из строя, вполне возможно следствием этого могли стать мощные столкновения зонда с космической пылью.

Вояджер-1 настолько удалился от Солнца, что будь у него возможность оглянуться назад, и наше родное светило выглядело как яркая звезда, не дающая аппарату практически никакого тепла. Вояджер-1 сейчас находиться в практически полной темноте, температура за бортом приближается к температуре реликтового излучения и на данный момент составляет не более 12 Кельвинов. Хотя Вояджер-1 формально покинул известную нам Солнечную систему, однако на него все еще оказывает влияние гравитация Солнца, то есть аппарат может «встречается» с объектами, вращающимися вокруг Солнца. А вот микроскопическое вещество, окружающее Вояджер-1 уже, имеет мало общего с нашей Системой и является частью межзвездной среды – продуктом других звезд и газопылевых облаков.

Вояджер-2

Наверное, самый удачный космический зонд, который был отправлен человеком для изучения Солнечной системы. Вояджер посетил сразу 4 планеты, открыл множество новых объектов и с огромной скоростью вылетел за пределы системы Солнца.

Сейчас Вояджер-2 находится на расстоянии 120 а. е. от Земли. Его оборудование полностью исправно, хотя находиться в режиме пониженного потребления энергии бортовых реакторов. Примерно один раз в год, производиться сеанс связи с аппаратом. Вояджер-2 продолжает отвечать на любую команду с с задержкой сигнала более 23 часов. Ожидается, что до момента критического исчерпания уровня генерации тока, оба Вояджера еще около 10 лет смогут держать связь с Землей.

С участием аппаратов данной серии.

Всего было создано и отправлено в космос два аппарата серии «Вояджер»: «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Аппараты были созданы в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory - JPL) НАСА . Проект считается одним из самых успешных и результативных в истории межпланетных исследований - оба «Вояджера» впервые передали качественные снимки и , а «Вояджер-2» впервые достиг и . «Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, план полёта которых предусматривал вылет за пределы Солнечной системы (первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11»). Первым в истории аппаратом, достигшим границ Солнечной системы и вышедшим за её пределы, стал «Вояджер-1».

Аппараты серии «Вояджер» - это высокоавтономные роботы, оснащённые научными приборами для исследования внешних планет, а также собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи и управления. Общая масса каждого аппарата - около 721 кг.

Проект «Вояджер»

«Вояджер» - космический зонд.

Проект «Вояджер» - один из самых выдающихся экспериментов, выполненных в космосе в последней четверти XX века. Расстояния до планет-гигантов слишком велики для наземных средств наблюдения. Поэтому отправленные на «Вояджерами» фотоснимки и данные измерений до сих пор имеют большую научную ценность.

Идея проекта впервые появилась в конце 1960-х годов, незадолго до запуска первых пилотируемых аппаратов к и аппаратов «Пионер» к Юпитеру.

Большое Красное пятно Юпитера. Фото сделано «Вояджером-1»

Первоначально планировалось исследовать только Юпитер и Сатурн. Однако благодаря тому, что все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы («парад планет»), было возможно использование гравитационных манёвров для облёта всех внешних планет, за исключением . Поэтому траектория полёта была рассчитана исходя из этой возможности, хотя официально изучение Урана и Нептуна не вошло в программу миссии (для гарантированного достижения этих планет потребовалось бы строительство более дорогих аппаратов с более высокими характеристиками по надёжности).

После того, как «Вояджер-1» успешно выполнил программу исследования Сатурна и его , было принято окончательное решение направить «Вояджер-2» к Урану и Нептуну. Для этого пришлось слегка изменить его траекторию, отказавшись от близкого пролёта около Титана.

Научное оснащение аппарата

Нептун. Фото сделано «Вояджером-2»

• Телевизионные камеры, чёткостью 800 строк, используются специальные видиконы с памятью. Считывание одного кадра требует 48 с.
  • широкоугольная (поле около 3°), фокусное расстояние 200 мм;
  • узкоугольная (0,4°), фокусное расстояние 500 мм;

• Спектрометры:
  • Инфракрасный, диапазон от 4 до 50 мкм;
  • Ультрафиолетовый, диапазон 50-170 нм;

• Фотополяриметр;

• Плазменный комплекс:
  • детектор плазмы;
  • детектор заряженных частиц низких энергий;
  • детектор космических лучей;
  • магнитометры высокой и низкой чувствительности;
  • приёмник плазменных волн.

Энергооснащение аппарата

Слоистая атмосфера Титана, спутника Сатурна

В отличие от космических аппаратов, исследующих внутренние планеты, «Вояджеры» не могли использовать , так как поток солнечного излучения, по мере удаления аппаратов от , становится слишком мал - например, вблизи орбиты Нептуна он примерно в 900 раз меньше, чем на орбите Земли.

Источником электроэнергии являются три . Топливом в них служит плутоний-238 (в отличие от плутония-239, используемого в ядерном оружии); их мощность в момент старта космического аппарата составляла примерно 470 ватт при напряжении 30 вольт постоянного тока. Период полураспада плутония-238 составляет примерно 87,74 года, и генераторы, использующие его, теряют 0,78 % своей мощности в год. В 2006 году, через 29 лет после запуска, такие генераторы должны иметь мощность только 373 Вт, то есть около 79,5 % от исходной. Кроме того, биметаллическая термопара, которая конвертирует тепло в электричество, также теряет эффективность, и реальная мощность будет ещё ниже. На 11 августа 2006 года мощность генераторов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» снизилась до 290 Вт и 291 Вт, соответственно, то есть составила около 60 % от мощности на момент запуска. Эти показатели лучше, чем предполётные предсказания, основанные на консервативной теоретической модели деградации термопары. С падением мощности приходится сокращать энергопотребление космического аппарата, что ограничивает его функциональность.

Технические проблемы «Вояджера-2» и их решение

Полёт «Вояджера-2» продлился гораздо дольше, чем было запланировано. В связи с этим после пролёта Юпитера учёным, сопровождавшим миссию, пришлось решить огромное количество технических проблем. Заложенные изначально правильные подходы к конструированию аппаратов позволили это сделать. К наиболее значимым и успешно решённым проблемам можно отнести:

• выход из строя автоматической подстройки частоты гетеродина. Без автоматической подстройки приёмник может принимать лишь сигналы в пределах собственной полосы пропускания, которая составляет менее 1/1000 нормального её значения. Даже доплеровские сдвиги от суточного вращения Земли превышают её в 30 раз. Оставался единственный выход из положения - каждый раз рассчитывать новое значение передаваемой частоты и подстраивать наземный передатчик так, чтобы после всех сдвигов сигнал как раз попадал в полосу пропускания приемника. Это и было сделано - компьютер теперь включен в контур передатчика.
• выход из строя одной из ячеек оперативной памяти бортовой ЭВМ - программу удалось переписать и загрузить так, что этот бит перестал влиять на неё;
• на определённом участке полёта применявшаяся система кодирования управляющего сигнала уже переставала отвечать требованиям достаточной помехозащищённости из-за ухудшения отношения сигнал/шум. В бортовую ЭВМ была загружена новая программа, осуществлявшая кодирование гораздо более защищённым кодом (был применён двойной код Рида - Соломона).
• при пролёте плоскости бортовая поворотная платформа с телекамерами была заклинена, вероятно, частицей этих колец. Осторожные попытки поворота её несколько раз в противоположные стороны позволили, в конце концов, разблокировать платформу;
• падение мощности питающих изотопных элементов потребовало составления сложных циклограмм работы бортового оборудования, часть которого начали время от времени отключать, чтобы предоставить другой части достаточно электроэнергии;
• незапланированное вначале удаление аппаратов от Земли потребовало многократной модернизации наземного приёмо-передающего комплекса, чтобы принимать слабеющий сигнал.

Послание внеземным цивилизациям

Образец золотой пластинки, прикреплённой к аппаратам.

К борту каждого «Вояджера» прикрепили круглую алюминиевую коробку, положив туда позолоченный видеодиск. На диске 115 слайдов, на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её континентов, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных . В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).

Кроме изображений, на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.

Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 55 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри, народная музыка многих стран.

На диске записано также обращение Картера, который в 1977 году был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:

Этот аппарат создан в США, стране с населением 240 млн человек среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество всё ещё разделено на отдельные нации и государства, но страны быстро идут к единой земной цивилизации. Мы направляем в космос это послание. Оно, вероятно, выживет в течение миллиарда лет нашего будущего, когда наша цивилизация изменится и полностью изменит лик Земли… Если какая-либо цивилизация перехватит «Вояджер» и сможет понять смысл этого диска - вот наше послание: Это - подарок от маленького далёкого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. Мы надеемся, настанет день, когда будут решены проблемы, перед которыми мы стоим сегодня, и мы присоединимся к галактической цивилизации. Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой , огромной и внушающей благоговение.

В 2015 году НАСА приняло решение выложить в интернет все звуки с золотой пластинки для зондов «Вояджеров». Ознакомиться с ними может любой желающий на сайте НАСА.

Аппараты покидают солнечную систему

Иллюстрация выхода космических аппаратов за пределы Солнечной системы.

После встречи с Нептуном траектория «Вояджера-2» отклонилась к югу. Теперь его полёт проходит под углом 48° к эклиптике, в южной полусфере. «Вояджер-1» поднимается над эклиптикой (начальный угол 38°). Аппараты навсегда покидают пределы Солнечной системы.

Технические возможности аппаратов таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы по минимальной программе примерно до 2025 года. Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится всё более тусклым. Тогда направленный радиолуч отклонится от Земли, и приём сигналов аппарата станет невозможным. Это может произойти около 2030 года.

Теперь из научных исследований «Вояджеров» на первом месте - изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (termination shock ) в декабре 2004 года на расстоянии 94 а. е. от Солнца. Информация, поступающая с «Вояджера-2», привела к новому открытию: хотя аппарат на тот момент ещё не достиг данной границы, но получаемые от него данные показали, что она асимметрична - её южная часть примерно на 10 а. е. ближе к Солнцу, чем северная (вероятное объяснение - влияние межзвёздного магнитного поля). «Вояджер-2» пересёк гелиосферную ударную волну 30 августа 2007 года на расстоянии 84,7 а. е. Ожидается, что аппараты пересекут гелиопаузу примерно через 10 лет после пересечения гелиосферной ударной волны.

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный 20 августа 1977 года, пересёк в августе 2007 года границу Солнечной системы (точнее, гелиосферы). 10 декабря 2007 года NASA сообщило о результатах анализа данных, присланных «Вояджером».

На определённом расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестаёт быть сверхзвуковой. Область (практически поверхность), в которой это происходит, называется границей ударной волны (termination shock или termination shockwave). Это и есть граница, которую пересекли «Вояджеры». Можно считать её границей внутренней гелиосферы. По некоторым определениям, гелиосфера здесь и кончается.

«Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера - не идеальный шар, она сплющена: её южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал ещё одно неожиданное наблюдение: торможение солнечного ветра за счёт противодействия межзвёздного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но всё равно в 10 раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда уходит энергия, неизвестно.

Учёные надеются, что связь с «Вояджерами» удастся поддерживать и после того, как они пересекут гелиопаузу.



Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь составляет более 100 миллиардов. Экзопланета – это планета, которая находится за пределами нашей солнечной системы. В настоящее время учеными открыто лишь малая их доля.

Самая темная экзопланета - далекий, размером с Юпитер, газовый гигант TrES-2b.

Измерения показали, что планета TrES-2b отражает менее одного процента света, что делает ее чернее угля и естественно темнее любой из планет солнечной системы. Работа, посвященная этой планете, была опубликована в журнале Королевского Астрономического Общества Monthly Notices. Планета TrES-2b отражает меньше света даже чем черная акриловая краска, так что это поистине темный мир.

Самая большая планета из найденных во Вселенной – это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.

Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.

COROT-7b

Год на COROT-7b длится чуть больше 20 часов. Неудивительно, что погода в этом мире, мягко говоря, экзотическая.

Астрономы предположили, что планета состоит из литой и твердой горной породы, а не из замороженных газов, которые непременно выкипит при таких условиях.Температура по словам ученых падает с +2000 С на освещенной поверхности до -200 С на ночной.

WASP-12b

Астрономы увидели космический катаклизм: звезда поглощает собственную планету, которая оказалась в непосредственной близости от нее. Речь идет об экзопланете WASP-12b. Она была обнаружена в 2008 году.

WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром. Однако, в отличие от большинства других экзопланет, WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров (в 75 раз ближе чем Земля от Солнца).

Огромный мир WASP-12b уже заглянул в лицо своей смерти, утверждают исследователи. Самая главная проблема планеты – ее размеры. Она выросла до такой степени, что не может удержать свою материю против сил гравитации родной звезды. WASP-12b отдает свою материю звезде с огромной скоростью: шесть миллиардов тонн каждую секунду. В этом случае планета будет полностью уничтожена звездой примерно через десять миллионов лет. По космическим меркам, это совсем немного.

Kepler-10b

С помощью космического телескопа астрономы смогли обнаружить самую маленькую каменистую экзопланету, диаметр которой составляет около 1,4 диаметра Земли.

Новая планета получила обозначение Kepler-10b. Звезда, вокруг которой она вращается, находится на расстоянии около 560 световых лет от Земли в созвездии Дракона и похожа на наше Солнце. Относясь к классу «суперземель», Kepler-10b находится на довольно близкой к своему светилу орбите, совершая оборот вокруг него всего за 0,84 земных суток, при этом температура на ней достигает нескольких тысяч градусов Цельсия. По оценке учёных, при диаметре в 1,4 диаметра Земли Kepler-10b имеет массу 4,5 земных.

HD 189733b

Объект HD 189733b представляет собой планету, размерами похожую на Юпитер, которая обращается вокруг своей звезды на расстоянии 63 световых лет от нас. И хотя эта планета размерами походит на Юпитер, из-за близости к своей звезде она значительно горячее, чем господствующий газовый гигант нашей Солнечной системы. Как и для других найденных горячих юпитеров, вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением – планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период обращения равен 2.2 земных дня.

Kepler-16b

Анализ данных о системе Kepler-16 показал, что открытая в ней в июне 2011 года экзопланета Kepler-16b вращается сразу вокруг двух звезд. Если бы наблюдатель мог оказаться на поверхности планеты, то он увидел бы, как восходят и заходят два солнца, совсем как на планете Татуин из фантастической саги «Звездные войны».

В июне 2011 года ученые объявили, что в системе находится планета, которая получила обозначение Kepler-16b. Проведя в дальнейшем детальное исследование, они установили, что Kepler-16b вращается вокруг двойной звездной системы по орбите, примерно равной орбите Венеры, и совершает один оборот за 229 дней.

Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей, участвовавшим в проекте Planet Hunters, и профессиональных астрономов удалось обнаружить планету в системе из четырех звезд. Планета обращается вокруг двух звезд, вокруг которых в свою очередь обращаются еще две звезды.

PSR 1257 b и PSR 1257 c

2 планеты вращаются вокруг умирающей звезды.

Кеплер-36b и Kepler-36c

Экзопланеты Кеплер-36b и Kepler-36c - эти новые планеты обнаружены телескопом Кеплер. Эти необычные экзопланеты находятся поразительно близко друг к другу.

Астрономы обнаружили пару соседних экпланет с разными плотностями на орбитах очень близко друг к другу. Экзопланеты слишком близко к своей звезде и не находятся в так называемой "обитаемой зоне" звездной системы, то есть зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности, но они интересны не этим. Астрономов удивило очень близкое соседство этих двух совершенно разных планет: орбиты планет находятся так близко, как никакие другие орбиты ранее открытых планет.

Большинство из того что создал человек останется на планете Земля. От величайших произведений искусства до новейших технических и инженерных изобретений. Но кое-что, созданное людьми, все же никогда уже не будет находиться ни на нашей планете ни даже в пределах солнечной системы. Как например космические аппараты или модули на других планетах и спутниках, правда, некоторые из последних всё же будут в пределах солнечной системы. Это высокоавтономные роботы, цель которых - изучение внутренних и внешних планет солнечной системы, а так же того, что находится за ней. Они пока – единственные материальные объекты, что создали люди, которые находятся за пределами нашей планеты. И в данный момент некоторые из этих роботов совершают межзвездные перелёты. Здесь будет рассказано о том, что сейчас улетает прочь от Земли, Солнца, нашего мира и больше никогда не вернётся в пределы гравитации и света красного карлика - нашей звезды.

Для начала стоит вообще узнать, что вам нужно чтобы безвозвратно покинуть солнечную систему?

Время

Под релятивистским замедлением времени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.

Дело в том, что это не так быстро. Точнее было бы сказать "терпение". Свету, например, нужно целых 18 часов 48 минут, чтобы долететь от границы гелиосферной ударной волны Солнечного ветра до Солнца. Согласно СТО (специальной теории относительности) летать со скоростью и быстрее скорости света мы не можем в силу физических ограничений для материи с положительным квадратом массы. Двигатели из сериала Стартрек сейчас тоже не изобретены. Поэтому американскому аппарату, речь о котором пойдёт ниже, потребовалось на преодоление такого расстояния 38 лет и 7 месяцев.

Скорость

Движение выше скорости света невозможно для объектов в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.

Если вы будете очень медленно плестись в межпланетном пространстве, вскоре гравитационное поле Солнца (или другой звезды) вас захватит, и вы будете постепенно возвращаться назад. Существует 4 вида космических скоростей. 1-ая - чтобы преодолеть гравитацию небесного тела и стать его спутником. 2-ая - чтобы покинуть небесное тело. 3-ая покинуть звездную систему, преодолев притяжение звезды. 4-ая - покинуть галактику. Итак, чтобы покинуть нашу солнечную систему нужна третья космическая скорость. Она равна 47 км/с. Земля вращается со скоростью 30 км/с и когда вы выбрали правильный вектор и момент нужно включить двигатели и добавить 17 км/с. Но это не так просто. Для такого разгона потребуется колоссальное количество топлива. Сейчас так летать не принято. Однако, чтобы развить такую скорость используют гравитационные манёвры вокруг других небесных тел. Но это тоже не так просто. В разный момент времени планеты находятся в разных точках относительно траектории полёта зонда. Нужно рассчитать траекторию так, чтобы другие планеты были на пути следования и их гравитацию можно было использовать для набора скорости.

Траектория

Исходя из этого необходима и нужная траектория других небесных тел. Из-за медлительности самых далеких – Урана и Нептуна, такая конфигурация возникает редко: примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы.

Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты о которых мы вам сейчас и расскажем:

«Пионер-10»

Pioneer 10

Время старта:

Задачи:

Исследование внешних областей Солнечной системы и гелиосферы

Длительность полёта:

44 года, 1 месяц, 10 дней

Расстояние от Солнца:

106,960 а. е. (16,001 млрд км.)

Масса:

Пионер 10 стал первым аппаратом, который пролетел вблизи Юпитера и сфотографировал планету, а так же первым аппаратом, развившим достаточную скорость для преодоления силы притяжения Солнца.

Аппарат позволил узнать много нового о Юпитере: его магнитное поле, тепловой поток, массу планеты, состав атмосферы и утончил плотность четырёх его крупнейших спутников. Мы узнали, что Юпитер, несмотря на свои размеры и массу является самой быстровращающейся планетой в Солнечной системе – полное вращение он совершает за 10 часов, это обусловленно огромной радиацией и магнитным фоном этой планеты

Фотография, сделанная Пионером 10 для NASA

1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна.

На Пионере 10 и 11 установлены две идентичные пластинки, авторами которых был Карл Саган. Они сделаны из анодированного алюминия с символьной информацией о человеке, Земле и её местоположении. Предполагается, что если их обнаружат получатели, те, кто найдёт этот аппарат, они смогут определить откуда он был послан и где находится Земля, а так же получить минимальные представления о людях.

Первоначальный проект рисунка содержал изображение мужчины и женщины, держущихся за руки. Карл Саган, однако, быстро осознал факт того, что инопланетяне воспримут это как рисунок одного живого существа, рисунок был откорректирован. Несмотря на то, что на изначальном варианте рисунка гениталии были изображены как у мужчины, так и у женщины, руководство NASA подвергло рисунок цензуре. Рисунок вообще почему-то многим не понравился, так например много негативных реакций вызвал тот факт, что мужчина и женщина были изображены голыми, NASA обвиняли в трате денег налогоплательщиков на отправку «непристойности» в космос. Можно ожидать, что в космосе пока ещё не распространен закон "436", в любом случае, Пионер 10 от него благополучно улетел.

“Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет.”

Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. В данный момент аппарат направляется от законов земной цензуры в сторону свободного и независимого Альдебарана и несёт туда на своём корпусе сквозь время и пространство одну маленькую непристойность с планеты Земля. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет. Пожелаем удачи маленькому фривольному пионеру, потому что получить от него вестей мы уже не сможем.

«Пионер-11»

Pioneer 11

Время старта:

Задачи:

Изучение Юпитера и Сатурна, спутника Титана

Длительность полёта:

43 года, 11 месяцев, 27 дней

Расстояние от Солнца:

86,662 а. е. (12,964 млрд км.)

Масса:

От Пионера 10 аппарат отличается только наличием индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет, а больше и ничем. Он первым пролетел вблизи Сатурна, и передал подробные снимки планеты. 1 сентября 1979 года он прошёл около Сатурна, произведя различные измерения и передав фотографии планеты и её спутника Титана.

Фотография Сатурна и Титана, сделанная Пионером 11 для NASA

После того как он завершил свою исследовательскую миссию, его направили к созвездию Щит, которое видно со всей территории России в июле. Пионер 11 покидает пределы Солнечной Системы несколько медленнее, чем его “близнец”. На Пионере 11 установлена аналогичная пластика с информацией о нашей планете.

В сентябре 1995 года контакт с аппаратом был потерян.

На самом деле программа "Пионер" довольно крупномасштабная, если рассматривать только её, то ранние аппараты летали и до Венеры, Меркурия, Луны, астероидов и только 10-ый и 11-ый (формально) были запущены на дальние рубежи. По всей видимости такая же судьба покинуть С.С. ждёт и "Новые горизонты", после окончания их основной миссии, а пока что они изучают Плутон.

"Вояджер-2"

Voyager-2

Время старта:

Задачи:

Длительность полёта:

38 лет, 8 месяцев, 3 дня

Расстояние от Солнца:

110,338 а. е. (16,5 млрд км)

Масса:

Как и два "пионера", внешне и конструктивно аппараты Вояджер 1 и Вояджер 2 идентичны друг-другу. Вояджер 2 должен был стартовать после первого, но из-за отложенного пуска последнего, он покинул планету раньше. Тем не менее, по скорости удаления и расстоянию Вояджер 2 уступает своему аналогу. Он не совершал гравитационного манёвра вокруг Нептуна, этим и обусловлена его более низкая скорость. Однако, зачёт гравитационных манёвров вокруг Юпитера и Сатурна он на 20 лет сократил время полёта к Нептуну. Этот аппарат исследовал крупнейшие спутники Юпитера и благодаря нему мы знаем, что под льдом Европы есть океан. Так же аппаратом были открыты два новых кольца вокруг Сатурна и 9 его спутников. А ещё он установил, что температура на полюсах Урана одинаковая, несмотря на то, что лишь один полюс освещён. Именно благодаря ему учёным удалось увидеть гейзеры на Тритоне - спутнике Нептуна. Предполагалось, что на таком удаленном от Солнца расстоянии это невозможно.

Фотография Энцелада, сделанная Вояджером 2 в 1979 году

Ожидается, что аппарат будет работать ещё не менее 10 лет. А когда он выйдет за пределы Солнечной системы и окажется в межзвёздном пространстве, то навсегда потеряет связь с Землёй - мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Время поражает, но через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248. Это слишком далеко, чтобы быть “затянутым” гравитацией этой звезды, поэтому, на его пути следования следующим объектом будет Сириус, до которого ему лететь ещё 296 тыс. лет.

Предположительно, Вояджер 2 будет вечно летать по Галактике.

"Вояджер-1"

Voyager-1

Время старта:

Задачи:

Исследование дальних планет Солнечной системы

Длительность полёта:

38 лет, 7 месяцев, 18 дней

Расстояние от Солнца:

134,75 а. е. (20,16 млрд км)

Масса:

Как и свой собрат уже почти 40 лет этот аппарат находится в рабочем состоянии и передаёт ценные научные знания на землю с 18-ти часовой задержкой. Именно за столько времени свет преодолевает расстояние, которое прошёл Вояджер. При том, что миссия официально была рассчитана на 5 лет. Сейчас это самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком.

Посмотрите. Это наша планета с расстояния 6 миллиардов километров. 14 февраля 1990 года НАСА развернули камеры аппарата в сторону и получили от него вот такую "фото-валентинку". Карл Саган назвал этот снимок Pale Blue Dot. Изображение Земли на нём занимает всего 0,12 пикселя.

В этом году исполняется 40 лет с тех пор, как была запущена миссия «Вояджер». «Вояджер-2» был запущен 20 августа 1977 года, а затем, с некоторой задержкой, 5 сентября отправился в полет «Вояджер-1».
Эти два однотипных зонда совершили настоящий прорыв в астрономии и космонавтике, они впервые побывали там, где никогда не бывали никакие другие земные аппараты. Мало того, миссия «Вояджер» продолжается до сих пор, и эти легендарные зонды работают до сих пор, удалившись уже практически за пределы Солнечной системы.

Оба аппарата были созданы в лаборатории НАСА и являлись практически однотипными, то есть были похожи друг на друга, как близнецы. Задачей миссии «Вояджер» было изучение планет — гигантов – и Сатурна, не более.

Однако как раз сложилась удачная ситуация – так называемый «парад планет», когда планеты оказываются практически на одной линии, с одной стороны от Солнца. Это позволило разработать такую траекторию полета, когда зонды, пролетая мимо планеты, используют её гравитацию для разгона и могут по кратчайшему пути достичь следующей планеты. Поэтому в итоге «Вояджеры» посетили не только Юпитер и Сатурн, но и все остальные внешние планеты, кроме Плутона, после чего отправились дальше, в открытый космос.

Оснащение зондов

Оба эти аппараты представляли собой полностью автономные роботы, способные работать самостоятельно, с учетом больших расстояний до Земли и большой задержки радиосигнала. В число оборудования входила такая аппаратура:

• Широкоугольная и узкоугольная телекамеры, в которых использовались видиконы с памятью и четкостью 800 строк. Да, цифровых камер тогда не было, но видикон – предок цифровой матрицы тех времен.
• Инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры для изучения химического состава всего, что попадется на пути.
• Фотополяриметр.
• Плазменный комплекс, в состав которого входили различные датчики – магнитометр, детекторы плазмы, заряженных частиц, космических лучей.

Такого набора вполне достаточно для получения большого количества полезной информации. Кстати, «Вояджеры» сделали немало открытий, пользуясь этими приборами.

Из-за большой удаленности от Солнца конструкторы посчитали, что солнечные батареи не обеспечат зонды достаточным количеством энергии, и оснастили каждый тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, работающими на плутонии-238. Именно благодаря этому аппараты работают до сих пор, хотя мощность генераторов уже сильно упала. Износ других элементов тоже даёт о себе знать, поэтому сейчас на зондах отключена почти вся аппаратура в целях экономии энергии, а скоро они вообще перестанут работать. Примерно в 2025 году энергии станет недостаточно для поддержания радиосвязи.

Полет «Вояджера-1»

Хотя «Вояджер-1» стартовал немного позже «Вояджера-2», однако он быстро опередил его. Дело в том, что он совершил несколько гравитационных маневров и набрал более высокую скорость. Целью его были Юпитер и Сатурн, поэтому и путь его оказался более прямым, в итоге он обогнал сородича и к Юпитеру прибыл даже на 4 месяца раньше – 5 марта 1979 года.

Впервые крупным планом были получены уникальные фотографии Юпитера, в частности Большого красного пятна. Были обнаружены полярные сияния и мощные грозы. Были проведены спектрографические исследования атмосферы Юпитера с близкого расстояния и более точно определен её состав.

«Вояджер-1» сделал снимки спутника Юпитера Амальтеи, где было хорошо заметно, что этот спутник имеет не шарообразную, а эллиптическую форму. Также зонд сделал удивительное открытие – наличие у Юпитера тонкого (30 км), кольца шириной около 8000 км, которое просто невидимо с Земли.

Также «Вояджер-1» посетил галилеевские спутники, в частности, пролетел рядом с Ио на расстоянии 13000 км и сделал детальные фотографии поверхности. Аппаратура зафиксировала наличие большого количества серы, а камеры запечатлели 8 действующих вулканов, которые извергались на высоту до 400 км. Именно «Вояджер-1» первым сделал множество удивительных открытий на .

Другой спутник Юпитера – , оказался не по пути зонда, поэтому дальше он направился к Ганимеду. И там удалось сделать множество фотографий с расстояния всего 5270 км, благодаря которым мы и знаем теперь о наличии на этом спутнике большого количества воды, и возможном существовании там подледного океана.

А вот от Каллисто аппарат пролетел на расстоянии 126 000 км, однако и здесь удалось получить немало детальных фотографий, и обнаружить множество деталей, которые нельзя увидеть с Земли.

После Юпитера «Вояджер-1» отправился к Сатурну, которого он достиг 12 ноября 1980 года. Научный руководитель проекта Эд Стоун говорил, что каждый день они получали множество потрясающих фотографий и прочих данных, открывающих Сатурн с неведомой стороны, ведь до этого про планету было не так уж и много известно.

Например, именно «Вояджер-1» открыл кольцо F и показал волнистую структуру в кольцах, которую создают спутники Прометей и Пандора. Были открыты так называемые «спицы» в кольцах планеты. На переданных фотографиях были видны бури невиданной силы, которые просто нельзя увидеть с Земли. На полюсах были заметны странные структуры шестигранной формы. Было открыто 6 неизвестных ранее спутников и получены детальные снимки Энцелада.

Диона, спутник Сатурна. Снимок Вояджера-1, сделанный 12 ноября 1980 г с расстояния 240 тысяч км.

«Вояджер-1» пролетел около и передал много информации о составе его атмосферы и детальных фотографий.

Во многом благодаря полету «Вояджеров» мы знаем о планетах то, что знаем. Дальнейшие полеты лишь уточнили данные и передали дополнительную информацию. «Вояджеры» были первыми там.

После Сатурна «Вояджер-1» изменил направление полета, поднялся над эклиптикой и продолжил полет, но на пути его уже не было никаких планет. Еще в 2013 году было официально признано, что он вышел за пределы Солнечной системы и теперь полет его продолжается в межзвездном пространстве. Расстояние до него теперь более 20 млрд. км, или 134 астрономических единиц, а проходит он сейчас более 3.3 а.е. в год (примерно 500 млн. км).

Полет «Вояджера-2» к Юпитеру и Сатурну

Этот зонд отправился в путь первым, однако летел медленнее, поэтому достиг Юпитера лишь 9 июля 1979 года, спустя 4 месяца после «Вояджера-1». В целом его путь оказался даже интереснее, ведь он посетил и Уран с Нептуном, а «Вояджер-1» после Сатурна ушел в сторону.

Около , кроме самой планеты, зонд обследовал галилеевские спутники, например, пролетел неподалеку от , которую собрат миновал, и побывал у Ганимеда.

С Сатурном аппарат сблизился лишь 25 августа 1981 года, почти через год после того, как там побывал «Вояджер-1». Там он также сделал множество фотографий планеты и спутников. Первым на пути оказался спутник Япет и зонд впервые в истории передал его снимки и данные по химическому составу, которые заставили задуматься многих. Также было снято множество других спутников с разного расстояния.

Хотя у Юпитера и Сатурна уже побывал «Вояджер-1», со вторым зондом ученые получили уникальную возможность дополнить свои данные. Они могли корректировать путь аппарата таким образом, чтобы заглянуть в те места, куда не попал первый зонд, или где нужно получить дополнительные данные. Два этих зонда вместе дали очень много бесценной информации, сделали множество открытий, а где-то и опровергли прежние теории. Например, по полученным снимкам годы спустя были открыты спутники Сатурна Пан и Паллена.

Снимок Сатурна в естественных цветах, сделанный 21 июля 1981 года Вояджером-2 с расстояния 21 млн. миль.

Не обошлось здесь и без приключений, добавивших седых волос исследователям. После прохождения через плоскость колец зонд ушел на теневую сторону планеты, однако после выхода на связь не вышел. Оказалось, что поворотная платформа застряла и не ориентировалась на Землю. Сначала предполагалось, что причиной стали микрочастицы из колец Сатурна, затем решили, что дело во внутренних неполадках. Было изготовлено 86 макетов, на которых проблема была всесторонне изучена, и причиной оказалась чрезмерная нагрузка на механизмы. Была передана новая программа для переориентации зонда и связь удалось восстановить. Однако несколько снимков Энцелада и Тефии из-за этого сделать не удалось. В целом же программа была выполнена полностью.

Полет «Вояджера-2» к Урану и Нептуну

Дальше путь зонда лежал к Урану, куда он и прибыл 24 января 1986 года. Благодаря удачному расположению планет зонд воспользовался гравитацией Юпитера и Сатурна для разгона, и достиг Урана за 9 лет после старта. Не будь такого случая, путь занял бы около 30 лет, то есть зонд лишь недавно побывал бы там, а до Нептуна еще не долетел.

На удачный исход этой операции шансы оценивались всего в 60-70%, особенно после проблем с поворотной платформой. Из-за большого расстояния для связи начали применять 64-метровые антенны, расположенные на разных материках. Скорость передачи данных также снизилась, поэтому бортовой компьютер был перепрограммирован под более эффективные алгоритмы сжатия. Однако к тому времени мощность радиоизотопных генераторов уже сильно упала, и для экономии энергии приборы использовались поочередно.

Посещение Урана

Уран при подлете оказался повернут к «Вояджеру-2» южным полушарием. В программу было включено обзорное фотографирование планеты и пролет мимо спутника Миранды. Однако в итоге были открыты еще 2 кольца Урана, помимо известных, и спутник Пак. Затем было открыто еще около десятка мелких спутников, размером всего в несколько десятков километров. Была детально изучена магнитосфера планеты, что дало много новой информации.

Снимок Урана, сделанный Вояджером-2 после его пролета.

Здесь тоже не обошлось без приключений. За 6 дней до максимального сближения с планетой было обнаружено, что снимки поступают с искажениями в виде черно-белой сетки. Выяснилось, что в одном байте один бит всегда имел значение 1 и не менялся. Программисты переписали программу, чтобы исключить дефектный бит, и успели передать её за 4 дня до сближения.

Всего «Вояджер-2» передал примерно 6000 снимков Урана его колец и спутников. Далее его ожидал очередной маневр и длинный путь к следующему пункту – Нептуну, которого он и достиг 24 августа 1989 года, спустя 12 лет после старта, и всего за 3.5 года от Урана. До сих пор так далеко не долетал ни один аппарат с Земли.

Посещение Нептуна

Из-за большой удаленности ручное управление было бесполезным – радиосигнал шел от Земли до аппарата более 4 часов, и столько же обратно. За это время зонд успел бы пролететь более 200 000 км. Поэтому работал он самостоятельно, всю информацию записывая на специальный цифровой магнитофон, а уже потом, после удаления от планеты всю её передал. Скорость передачи на таком расстоянии тоже была очень медленной, чтобы фильтровать слабый полезный сигнал от помех.

«Вояджер-2» впервые сфотографировал Нептун с близкого расстояния, изучил его атмосферу и магнитосферу. Был обнаружен гигантский антициклон, подобный Большому Красному пятну на Юпитеру, но этот получил название Большое Темное пятно. Были сняты полярные сияния на Нептуне, причем не только у полюсов, но и везде, а также на его спутнике Тритоне.

Нептун, Большое Темное пятно и облака в атмосфере.

Тритон, вопреки ожиданиям – на нем царит экстремальный холод до -236 градусов, оказался геологически активным. На нем были обнаружены не только действующие вулканы, но и гейзеры. Такой тип вулканизма называется жидкостно-ледяным, и он уникален. Тритон имеет очень разреженную атмосферу, однако зонд обнаружил в ней тонкие облака, вероятно, из азотного инея.

Кроме множества других открытий, «Вояджер-2» обнаружил у Нептуна 6 мелких спутников и кольца.

После Нептуна аппарат, как и «Вояджер-1», ушел к югу от эклиптики под д углом 48 градусрв. На этом его планетная миссия закончилась. Скорость полета его к тому времени достигла 15.9 км/с.

Полет за пределы Солнечной системы

Оба «Вояджера» летят до сих пор, один к северу от эклиптики, другой к югу. Сейчас они уже вылетели за пределы Солнечной системы и летят в межзвездном пространстве, хотя на эту тему пока продолжаются споры – никто не знает, что считать этими границами. Мало того, они продолжают передавать полезную информацию о состоянии космического пространства. Правда, их источники питания уже практически вдвое потеряли свой ресурс, поэтому практически вся аппаратура была отключена. Зонды смогут функционировать примерно до 2025 года, после чего энергия у них иссякнет, и они отключатся окончательно.

Однако полет свой эти аппараты, ставшие легендой, не прекратят.

Примерно к 2300 году «Вояджер-2» полностью перестанет испытывать гравитационное воздействие Солнца.

В 8 571 году «Вояджер-2» будет на расстоянии в 4 световых года от Звезды Барнарда, а в 20319 году – в 3.5 световых годах от Проксимы Центавра.

В 42 000 г. «Вояджер-1» пролетит на расстоянии в 1.6 световых лет от звезды AC+79 3888 в созвездии Жирафа. Он будет на расстоянии 1 парсек (31 трлн. Км.) от нас.

В 296 036 году «Вояджер-2» пролетит около Сириуса на расстоянии в 4.3 световых года.

Через миллион лет «Вояджер-2» удалится от нас на 47.4 световых лет.

Послание внеземным цивилизациям

Когда «Вояджеры» готовили к полету, на каждом из них закрепили золотую пластину, на которой разместили множество информации о Земле и её обитателях – звуки и фотографии природы, ДНК человека, музыку, а также обращение Джимми Картера, тогдашнего президента США.

Если эти пластины когда-нибудь попадут к представителям достаточно развитой цивилизации, они смогут расшифровать эту информацию, и возможно, выйдут на контакт. Ведь вряд ли мы одиноки во Вселенной – последние исследования все больше подтверждают обратное. Поэтому последней миссией «Вояджеров», возможно, на миллионы лет, станет доставка письма братьям по разуму.