Voyagery po 40 latach nadal obserwują krawędź Układu Słonecznego

40 lat temu 20 sierpnia 1977 roku na szczycie rakiety Titan-Centaur wystartowała misja Voyager 2, 5 września dołączył do niej Voyager 1. Para sond dostarczyła przełomowych odkryć i pobiła wiele rekordów. Obecnie statki, które badały zewnętrzne planety Układu Słonecznego są najdalej oddalonymi od Ziemi obiektami wysłanymi przez człowieka. W okrągłą rocznicę startów tych misji przypominamy najważniejsze osiągnięcia każdej z sond na przestrzeni ostatnich czterech dekad.

Najważniejsze cele


Podstawowymi celami misji Voyagerów było zbadanie Jowisza i Saturna. Cały świat oglądał pierwsze zdjęcia Jowisza z bliska, przesłane przez Voyagera 1 w 1979 roku. To pierwsze zbliżenie do planety dostarczyło kilku przełomowych odkryć. Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy aktywne poza Ziemią wulkany na księżycu Jowisza Io, odkryto także dwa nowe księżyce planety: Thebe i Metisa. Poza tym dowiedzieliśmy się, że Wielka Czerwona Plama to duża burza cyklonowa, a na Ganimedesie występowała wcześniej duża aktywność tektoniczna. Po raz pierwszy zobaczyliśmy też burze w innym miejscu niż Ziemia.

Voyager 2 zbliżając się do Jowisza kilka miesięcy później odkrył kolejny księżyc - Adrastea. Zaobserwował też erupcję tych samych wulkanów na Io, które fotografował wcześniej Voyager 1. Jednym z większych odkryć drugiej sondy były pierwsze dowody na istnienie podwodnego oceanu na Europie.

Saturn i dalej


Po Jowiszu obie sondy skierowały się w stronę Saturna. Voyager 1 spotkał się z planetą pierwszy w listopadzie 1980 roku. Misja przysporzyła kolejnych odkryć: trzy kolejne księżyce, ciekawe właściwości gęstego pierścienia F, na którym materiał kierowany jest przez siły grawitacyjne dwóch księżyców czy zaskakująco jasna powierzchnia Enceladusa i odkrycie pierwszego obiektu poza Ziemią z gęstą, bogatą w azot atmosferą. Po dokładnych badaniach Saturna, sondę Voyager 1 skierowano ponad jego płaszczyznę orbitalną w stronę krańców Układu Słonecznego.

Voyager 2 doleciał do Saturna dopiero w sierpniu 1981 roku. Statek odwiedził z bliska mniej znane księżyce Saturna - Tethys i Iapetus oraz sfotografował geologicznie zróżnicowanego Enceladusa. Po zakończeniu obserwacji statek udał się w długą podróż do kolejnych dwóch gazowych gigantów.

Voyager 2 dotarł do Urana na początku 1986 roku. Dostaliśmy wtedy pierwsze zdjęcia tej planety z bliska. Sonda odkryła dla nas 11 księżyców, zaobserwowała też ciekawe odchylenie pola magnetycznego planety.

W 1989 roku odebraliśmy na Ziemi niezwykle słaby sygnał z Voyagera 2, który dotarł do ostatniej planety naszego Układu Słonecznego - Neptuna. Sonda przeszła do historii nie tylko jako pierwsza, która wykonała zdjęcia tej planety z bliska, ale też pierwsza, która odwiedziła podczas swojej misji aż cztery planety poza Ziemią. Dzięki przelotowi odkryto sześć nowych księżyców i zaobserwowano wirującą burzę na południowej półkuli nazwaną “Wielką Ciemną Plamą”. Po tym spotkaniu Voyager 2 poleciał pod płaszczyznę orbit planet naszego układu, kierując się na jego rubieże.

Uchwycić światło sond


Za kontakt z sondami Voyager odpowiedzialna była sieć trzech stacji naziemnych zrzeszona jako Deep Space Network. Stacje w Goldstone (USA), Madrycie (Hiszpania) i Canberze (Australia) udostępniają możliwość radiowej komunikacji z sondami NASA i innych agencji w dalekiej przestrzeni kosmicznej.

Po 40 latach obecnie tylko stacja w Australii ma zdolność techniczną i dogodną pozycję, by rozmawiać z Voyagerami, bijącymi kolejne rekordy odległości od Ziemi. Podczas przelotu Voyagera 2 obok Urana, swoje siły musiały połączyć: radioteleskop w Parkes i anteny NASA w Canberze, by utworzyć po raz pierwszy globalną siatkę umożliwiającą odbiór sygnału i komunikację ze statkiem. Zabieg ten nie byłby jednak wystarczający do skomunikowania się z sondą podczas przelotu obok Neptuna. Wtedy rozszerzono też talerze stacji australijskiej z 64 m do 70 m. Tak poprawiony sprzęt był w stanie komunikować się później z sondą.

W przestrzeni międzygwiezdnej


W 1989 roku inżynierowie NASA wyłączyli kamery na pokładzie Voyagera 2. Miało to na celu oszczędzenie energii elektrycznej przed ostatnią i najdłuższą podróżą sondy - do przestrzeni międzygwiezdnej. Statek miał zbierać kluczowe dane dotyczące wiatru słonecznego i przestrzeni za heliopauzą, gdzie kończy się wpływ atmosfery Słońca na otaczającą przestrzeń. Ten sam los czekał Voyagera 1, jednak statek przed wyłączeniem kamer w 1990 roku zdążył wykonać zdjęcia Wenusa, Ziemi, Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna będąc w odległości 6 miliardów kilometrów od Słońca.

Voyagery już dawno opuściły okolice zewnętrznych planet Układu Słonecznego. W 1998 roku Voyager 1 pokonał dystans przemierzony przez sondę Pioneer 10 i stał się wtedy najdalszym statkiem wysłanym kiedykolwiek przez człowieka. W 2004 roku Voyager 1 przekroczył tzw. szok końcowy czyli miejsce, gdzie wiatr słoneczny nagle zmniejsza swoją szybkość do prędkości poddźwiękowych i podgrzewa się w kontakcie z wiatrem międzygwiezdnym. Z tym samym zjawiskiem, lecz w zupełnie innym miejscu w naszej galaktyce spotkał się drugi z Voyagerów. W 2007 roku sonda Voyager 2 również przekroczyła szok końcowy.

W 2012 roku Voyager 1 przekroczył heliopauzę i tym samym stał się pierwszym statkiem zbudowanym przez człowieka, który przekroczył granicę między rejonem oddziaływania Słońca, a materią wyrzuconą przez inne gwiazdy. Statek zachował zdrowie i wciąż zbierał dane dotyczące promieniowania kosmicznego i międzygwiezdnego pola magnetycznego.

Obecnie oddalone o dziesiątki miliardów kilometrów od Ziemi sondy wysyłają sygnał o mocy 10^-16 W (jedna kwadrylionowa wata). Dla porównania: zwykły zegarek na ręce operuje z mocą 20 miliardów razy większą. Jedynie stacja odbiorcza w Canberze jest zdolna na świecie komunikować się ze statkami.

Epicka podróż sond z dawno zapomnianymi na Ziemi nośnikami danych i pamięcią operacyjną wynoszącą 256 kB trwa i statki wytyczają kolejne granice ludzkiej eksploracji kosmosu. W 2030 roku oba Voyagery wyczerpią swoje nuklearne reaktory, zasilające je energią elektryczną. Będą jednak nadal kontynuowały swoją podróż przez międzygwiezdną pustkę, nosząc ze sobą zapisaną na złotej płytce wiadomość o naszej lokalizacji, muzyce i językach jakimi posługujemy się na “bladej błękitnej kropce” - jedynym miejscu występowania życia, jakie znamy.

Poniżej umieszczamy jeszcze najbardziej znane rekordy sond. W nawiasie (tam gdzie to zasadne) informacja o tym, która dokładnie sonda pobiła dany rekord.

Planetarne rekordy Voyagerów

  • pierwszy statek, który odwiedził wszystkie cztery planety Zewnętrznego Układu Słonecznego (2)
  • pierwsza misja, która odkryła wiele księżyców na wszystkich czterech planetach Zewnętrznego Układu Słonecznego (1 i 2)
  • pierwszy statek, który przeleciał obok 4 planet (2)
  • pierwszy statek, który odwiedził Urana i Neptuna (2)
  • pierwszy statek, który sfotografował pierścienie Jowisza, Urana i Neptuna (2)
  • pierwszy statek, który odkrył aktywne wulkany poza Ziemią (1)
  • pierwszy statek, który zaobserował wyładowania atmosferyczne poza Ziemią (1)
  • pierwszy statek, który znalazł dowody na istnienie podwodnego oceanu poza Ziemią (1 i 2)
  • pierwszy statek, który odkrył atmosferę bogatą w azot poza Ziemią (1)

Heliofizyczne rekordy Voyagerów

  • pierwszy statek, który opuścił heliosferę i wkroczył w przestrzeń międzygwiezdną (1)
  • pierwszy statek, który zmierzył promienie kosmiczne w przestrzeni międzygwiezdnej (1)
  • pierwszy statek, który zmierzył pole magnetyczne w przestrzeni międzygwiezdnej (1)
  • pierwszy statek, który zmierzył gęstość ośrodka międzygwiezdnego (1)
  • pierwszy statek, który zmierzył szok terminalny (1)

Inżynieryjne rekordy Voyagerów

  • pierwszy statek, specjalnie chroniony przed promieniowaniem
  • pierwszy statek chroniony przed zewnętrznymi rozładowaniami elektrycznymi
  • pierwszy statek z kontrolowanym komputerowo system kontroli położenia
  • pierwszy statek z mechanizmami autodetekcji usterek sprzętowych
  • pierwszy statek używający kodowania korekcyjnego Reeda-Solomona - zmniejszającego błędy w transmisji i przechowywaniu danych
  • pierwszy raz, gdy użyto sieci anten do kontaktu z sondami
  • najdłużej operujący statek (rekord pobity przez Voyagera 2 w 2012 roku)

Źródło: NASA/Phys

Więcej informacji:

Na zdjęciu: Ikoniczne zdjęcie Neptuna, wykonane przez sondę Voyager 2 podczas przelotu w 1989 roku. Kolory na fotografii są zbliżone do naturalnych kolorów, którymi wyróżnia się ta planeta. Źródło: NASA.
opis