Вторник, 27 сентября, 2022

Не упустить момент: 45 лет назад стартовали «Вояджеры»

Время на чтение 6 мин.

Такой момент бывает раз в 175 лет! Лучшего времени не найти! Так в 1965 году математики и астрономы описали событие, которое метко назвали Once-in-a-Lifetime-Alignment. Только один раз в 175 лет все планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — оказываются в одной части Солнечной системы. Таким образом, один межпланетный аппарат может посетить их все. В те времена юной космонавтики и романтики космических исследований амбициозная идея тут же нашла поддержку. И ровно 45 лет назад два аппарата под названием «Вояджер» отправились в свое бесконечное путешествие.

Большое путешествие

Летом 1964 года Гэри Арнольд Фландро стажировался в Лаборатории реактивного движения NASA. Космический инженер, готовившийся получить степень доктора в аэронавтике, работал над технологиями, с помощью которых можно было бы изучить внешние планеты Солнечной системы. Именно Фландро выяснил, что во второй половине 1970-х газовые гиганты окажутся в одном секторе. Но еще более значительным достижением стало то, что инженер предложил использовать технику гравитационного маневра, при котором космический аппарат использует силу тяготения массивного объекта, чаще всего планеты, чтобы разогнаться. Изложенные в статье Фландро (pdf) принципы легли в основу не только программы «Большое путешествие», но и других миссий по исследованию Солнечной системы, например «Галилео» (по изучению спутников Юпитера), «Кассини» (к спутникам Сатурна) и «Новые горизонты» (полет к Плутону).

Использование гравитационного маневра сократило бы время полета к внешним полетам с сорока до менее чем десяти лет. Это сделало миссии к ним выполнимыми, ведь обеспечивать станции энергией в течение сорока лет довольно проблематично. Поэтому NASA в 1969 году создало рабочую группу по исследованию внешних планет. Изучив все аспекты, ученые предложили программу, которая включала две миссии с планируемыми запусками в 1977 (с посещением Юпитера, Сатурна и Плутона) и 1979 годах (на Юпитер, Уран и Нептун). Два запуска вместо одного позволили сократить общее время миссии вдвое: с тринадцати до семи с половиной лет. Кроме того, группа предложила сконструировать принципиально новую на тот момент межпланетную автоматическую станцию, получившую название «термоэлектрический зонд для исследования внешних планет», срок эксплуатации которой превышал бы 10 лет.

Однако романтика дальних путешествий разбилась о суровую финансовую реальность. В 1971 году Конгресс США предпочел финансировать программу «Космическая транспортная система» («Спейс шаттл»), а не «Большое путешествие». NASA порекомендовали умерить аппетиты и исследовать две планеты зондами, похожими на «Маринер» — аппараты, которые в 1962–1973 годах запускались для исследования Меркурия, Венеры и Марса.

Новое имя для «Маринеров»

В 1972 году NASA утвердило миссию «Маринер Юпитер/Сатурн 1977», реализацией которой занялась Лаборатория реактивного движения. Изначальный план заключался в том, чтобы создать межпланетные зонды на основе аппаратов серии «Маринер» и исследовать ими две крупнейшие планеты Солнечной системы. Лишь за несколько месяцев до старта аппараты получили название «Вояджер». Ученые NASA не оставляли планов все-таки совершить «Большое путешествие», поэтому спланировали старты следующим образом. «Вояджер-2» стартовал бы первым, но во время полета «Вояджер-1» обогнал бы его и вырвался вперед. Таким образом, траекторию «Вояджера-2» можно было бы скорректировать в зависимости от научных результатов «Вояджера-1». Забегая вперед, скажем, что «Вояджер-1» на все сто процентов отработал программу по изучению Юпитера и Сатурна, и это позволило уже в полете перенаправить «Вояджера-2» так, чтобы он посетил Уран и Нептун.

Основная техническая задача, которую пришлось решать конструкторам «Вояджера», заключалась в снабжении аппаратов энергией. Если станции для исследования внутренних планет могут использовать солнечные батареи, то «Вояджерам» на это рассчитывать не приходилось. Слишком далеко Солнце от внешних планет — так, в районе Нептуна поток частиц от светила в 900 раз меньше, чем на Земле.

Не упустить момент: 45 лет назад стартовали «Вояджеры»
Дальнодействующая антенна «Вояджера». Фото: nasa.gov

Поэтому для зондов выбрали радиоизотопные термоэлектрические генераторы мощностью примерно 470 ватт. В качестве топлива в них используется плутоний-238 с периодом полураспада чуть больше 87 лет. Из-за этого мощность реактора падает примерно на 0,78 % мощности в год. В реальности и биметаллическая термопара, которая преобразует вырабатываемое тепло в электричество, тоже теряет эффективность, так что мощность падает еще быстрее. По современным расчетам, где-то в 2025 году генераторы иссякнут вообще, и аппараты погрузятся в вечное безмолвие.

На «Вояджеры» установили широкоугольную и узкоугольную телекамеры, инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры, фотополяриметр и комплекс для исследования плазмы. Это оборудование позволило астрофизикам получить уникальные научные данные.

Вам письмо

За пять лет до «Вояджеров» в сторону планет-гигантов были отправлены зонды «Пионер-10» и «Пионер-11». По предложению астрофизика Карла Сагана на них были установлены пластинки из анодированного алюминия с посланием к внеземным цивилизациям. На «Вояджерах» тоже установили такие послания, только значительно более совершенные — они получили название «золотые пластинки „Вояджера“».

Не упустить момент: 45 лет назад стартовали «Вояджеры»
Проверка дорожек на пластинке «Вояджера». Фото: nasa.gov

Пластинки представляют собой диски диаметром около 30 см, покрытые золотом и упакованные в алюминиевый футляр. На футляре изображена схема, которая позволит воспроизвести информацию с пластинки. Так же, как и на «Пионерах», с помощью пульсаров показано местоположение Солнца в Млечном пути, а также схема излучения атома водорода, чтобы инопланетяне смогли сориентироваться в наших единицах измерения.

Сам диск содержит несколько разделов. Все начинается с приветствий на 55 языках мира. Дальше большую часть занимает музыка, в которую включены классические западные произведения, включая Баха, Бетховена, Моцарта и Стравинского, джазовые композиции Луи Армстронга, народная музыка из разных стран мира. Кроме того, на пластинку записаны звуки природы, голоса птиц и животных, шум машин, самолетов, сирен. Также записаны сигналы от пульсаров, которые должны объяснить карту на футляре.

На пластинку записаны обращения тогдашних генерального секретаря ООН Курта Вальдхаммера и президента США Джимми Картера.

Наконец, на пластинке записаны 116 рисунков, включая 20 цветных фотографий. На них показана Земля из космоса, природные ландшафты нашей планеты, схема ДНК человека, анатомические схемы и фотографии разных людей.

Не упустить момент: 45 лет назад стартовали «Вояджеры»
Футляр пластинок. Фото: nasa.gov

Эти письма отправились в космос с разницей в две недели. «Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года, в «Вояджер-1» — 5 сентября. Их ждало непростое, но захватывающее путешествие.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image