Kosmické sondy Voyager 1 a Voyager 2 byly spuštěny před 40 lety. Za pouhých 12 let létali poblíž čtyř hlavních planet sluneční soustavy - Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Obě kosmické sondy pracují nepřetržitě a odesílají data na Zemi, i když jsou v současné době dobře mimo dráhu Pluta.
Vraťme se do roku 1965, kdy probíhala soutěž o lunární přistání a NASA měla peníze a důvěru, aby se splnil velký sen.
V tu chvíli o Voyageru nikdo nepřemýšlel, protože všichni věřili, že kosmická technologie ještě není připravena na cestování dlouhými miliardami kilometrů mimo sluneční soustavu.
Ale už byly peníze na nábor mladých a perspektivních matematiků pracujících ve vědě ve velkém kalifornském výzkumném centru JPL a dva z této skupiny matematiků tvořili základ pro vývoj Voyageru.
Michael Minovich a Gary Flandro byli pověřeni vyšetřováním možných letových cest pro kosmické sondy ve sluneční soustavě. Jednalo se o studii pod heslem „Včasná diskrétnost“, která měla pokračovat až do okamžiku, kdy raketa dosáhla požadované úrovně vývoje.
Nikdo neočekával žádné vynikající výsledky, ale tito dva mladí matematici zjistili, že mezi lety 1976 a 1979 byla jedinečná příležitost zahájit kosmickou sondu do letu poblíž čtyř hlavních planet bez velkých výdajů na palivo. Byla to příležitost, která vznikla jednou za 176 let. Během těchto tří let byly planety umístěny takovým způsobem, že bylo možné použít gravitaci jedné planety k letu sondy dále k další planetě.
Byl to šťastný objev. Naposledy se to stalo v roce 1801, kdy jsme byli zaneprázdněni napoleonskými válkami a kodaňskou námořní bitvou. Ale příště se to stane v roce 2153.
NASA tuto příležitost nepustil: plány na velkou expedici do sluneční soustavy byly rychle vypracovány.
Propagační video:
Plánovalo se vyslat nejméně čtyři kosmické sondy a navíc prozkoumat vzdálené Pluto. V letech 1976-77 se plánovalo poslat dvě sondy do Jupiteru, Saturn a Pluto av roce 1979 - další dvě sondy do Jupiteru, Uranu a Neptunu.
Americký kongres, který se dozvěděl, že tento projekt má hodnotu více než miliardu dolarů, se mu však nelíbil. V té době to bylo hodně peněz. Kongres chtěl alokovat peníze pouze na dvě kosmické sondy, které využijí výhodného postavení planet k prozkoumání Jupitera a Saturn.
NASA se připravuje na "Great Walk"
NASA se dopustila malého činu občanské neposlušnosti, kterému se však nyní odpouští.
Voyager 1 přesně provedl oficiální plán, který byl omezen na návštěvu pouze Jupitera a Saturn, což umožnilo studovat Jupiterův měsíc Io a Saturnův velký měsíc Titan v těsné blízkosti.
Ale také to znamenalo, že Voyager 1 dostal oběžnou dráhu, ze které nebylo možné letět dále do Uranu a Neptunu. Vědci měli tajný nápad udržet Voyager 2 na skladě. Dostal pomalou stopu, a tak stále létal na Voyager 1. Zatímco Voyager 1 řešil své úkoly, bylo mu dovoleno dokončit počáteční misi a letět na čtyři velké planety, tj. Udělat „Velkou procházku“, jak byla tato expedice později nazvána.
Toto rozhodnutí mělo legrační důsledek: Voyager 2 byl spuštěn před Voyager 1. Výsledkem byl rychlý Voyager 1, který jako první dosáhl Jupiter a Saturn. A pomalý Voyager 2 měl být spokojený s druhým místem, ale dostal příležitost stát se první sondou, která dosáhne Uranu a Neptunu.
Velký dohled vede k práci navíc
Proto byl Voyager 2 spuštěn 20. srpna. A i když se jednalo o „pomalou“sondu, přesto dosáhla rychlosti 52 tisíc kilometrů za hodinu, v důsledku čehož za méně než 10 hodin přeletěla kolem Měsíční oběžné dráhy.
O dva týdny později byl spuštěn rychlý Voyager 1 a teď všichni doufali v hladký let do Jupiteru. Pak však došlo k selhání, v důsledku čehož značný počet inženýrů musel v příštích 12 letech pracovat přesčas.
Řídicí středisko zapomnělo poslat rutinní zprávu na Voyager 2. Když počítač Voyager 2 neobdržel očekávanou zprávu, bylo v jeho pokynech napsáno, že k tomu může dojít pouze v případě poruchy palubního přijímače. Předpokládalo se, že řídicí středisko na tuto operaci jednoduše nemůže zapomenout.
Voyager 2 se poslušně přepnul na náhradní přijímač, ale neměl odpovídající nastavení a mohl přijímat pouze signály ve velmi úzkém frekvenčním rozsahu 96 hertzů, což způsobilo problémy.
Řídicí středisko přirozeně posílalo signály na velmi specifické frekvenci, ale protože Voyager se pohyboval velmi rychle vzhledem k Zemi, kvůli Dopplerovu efektu, dostal signál na jiné frekvenci. Proto byl přijímač naladěn tak, aby přijímal signály v rozsahu 100 000 hertzů.
Voyager 2 mlčel
První reakcí bylo přenést Voyager 2 do hlavního přijímače, ale tento přijímač se okamžitě úplně zlomil. V důsledku toho NASA nemohla poslat příkazy kosmické sondě.
Ukázalo se, že se jedná o mnohem závažnější problém, než se očekávalo. Rychlost vzhledem k Zemi byla snadno spočítatelná, ale mnohem horší bylo, že i velmi malé změny teploty sondy menší než 0,3 stupně změnily frekvenční rozsah přijímače natolik, že kontakt se Zemí byl přerušen. Bylo zjištěno, že i když byl zapnut jeden přístroj nebo byl použit jeden z řídicích motorů, teplota vesmírné sondy se změnila.
V průběhu let vyvinuli inženýři NASA kompletní matematický model pro Voyager, který dokázal vypočítat teplotu sondy s přesností na stotinu stupně. Model byl vyvinut během celého letu sondy do Neptunu, komunikace s ním byla přerušena na několik dní.
Voyager posílá první obrázky na Zemi
V březnu 1979 dosáhl Voyager 1 Jupitera a vědci byli doslova ohromeni fantastickými fotografiemi zaslanými do centra: mraky a rudá skvrna na Jupiteru, Ioův oranžový měsíc a bílá, celá ledem pokrytá Evropa.
Velká červená skvrna Jupitera. Fotografie pořízená Voyager 1
Vědci se dozvěděli, co znamená „okamžitá věda“, když novináři v JPL okamžitě požádali o vysvětlení fotografií, které byly obdrženy před několika hodinami, a proto odborníci nebyli pečlivě analyzováni.
Pro mnoho vědců, kteří jsou zvyklí na tichý život a najednou se ocitli ve velkém publiku před desítkami novinářů, kteří chtěli získat odpověď, to byl skutečný test.
Deštivé počasí nad Austrálií způsobuje problémy
Během letu sondy přes Austrálii, kde je umístěna velká sledovací stanice, způsobil silný déšť problémy. Voyager poslal svá data na Zemi pouze ve výšce 3,6 cm a rádiové vlny takové krátké délky stěží prošly dešťovými mraky. Z tohoto důvodu data za několik hodin zmizela.
K nečekané události však došlo až o několik dní později, když se Voyager 1 dostal na cestu z Jupiteru do Saturn.
Pro spolehlivou navigaci je nutné přesně vědět polohu Voyageru, a to se muselo stát zejména fotografováním satelitu Io spolu s hmotou hvězd v pozadí. Proto byla použita malá rychlost závěrky, v důsledku čehož Io na fotografii vypadal jako osvětlený bílý disk.
Úkolem analýzy fotografií na počítači byla mladá zaměstnankyně navigačního týmu Linda Morabito. Zjistila, že na Io bylo něco, co vypadalo jako mrak. Io nemá žádnou atmosféru, takže nikdo neočekával mraky několik set kilometrů nad hladinou.
Slapové síly a sopečná činnost
Okamžitě bylo podezření, že se jedná o sopečnou erupci, ale odborníci, kteří mohli fotografie prohlížet, byli o víkendovém útěku. Trvalo tedy celé tři dny, než NASA mohla říct, že byly objeveny první aktivní sopky mimo Zemi.
Tato zpráva měla zvláštní význam pro tři americké vědce. Před pouhým týdnem publikovali v Science článek předpovídající existenci sopek v důsledku silných přílivových sil Jupiteru a sousedních měsíců Europa a Ganymede jednajících na Io.
O čtyři měsíce později se Voyager 2 přiblížil k Jupiteru. Vědci byli nyní připraveni sledovat sopky na Io a podrobněji se podívat na nepoškozený ledový povrch Evropy. Dnes se věří, že tento ledový povrch skrývá moře, jehož hloubka může dosáhnout až 100 km a ve kterém může existovat život.
A díky měření Voyageru nyní víme, že přílivové síly způsobují, že se Ioův pevný povrch pohybuje nahoru a dolů při výškových změnách až 100 metrů. Není proto překvapivé, že teplo vytvářené v důsledku toho vede k silné sopečné činnosti.
Voyager 1 letí blízko Titanu
Bylo tiché, než Voyager 1 odletěl do Saturn v listopadu 1980. Vědci mohli opět jen sedět a radostně se dívat na fantastické fotografie Saturnových prstenů. Největší očekávání však byla spojena s letem poblíž Titanu. Tento let kolem Titanu vyloučil schopnost Voyageru 1 pokračovat v letu do Uranu a Neptunu.
Ale jediné, co bylo vidět, bylo zcela neproniknutelné oranžové oblačno. Bylo však studováno složení atmosféry, což je většinou oxid uhličitý s malým množstvím metanu. Povrchový tlak byl 1,6krát silnější než zemský.
Měření ukázala, že v oranžovém zákalu kolem Titanu se vytváří velké množství organických molekul, když je metan vystaven světlu ze slunce. To znamená, že Titan v každém případě přijímá mnoho molekul, které jsou předpokladem pro vznik života. Bohužel měření ukázala teplotu minus 180 stupňů. Je to chladno na celý život, ale je to teplota, která umožňuje najít metan na hladině moře.
Stále muselo trvat 30 let, než mohla kosmická sonda Cassini pomocí radaru vidět navzdory oblačnosti pověst slavných metanových moří na severním a jižním pólu Titanu.
Voyager 2 opět čelí výzvám
Voyager 2 odletěl do Saturn v srpnu 1981 a zpočátku všechno šlo dobře i přes problémy s přijímačem. Fotografoval malý měsíc Enceladus, který, jak víme dnes, vybuchuje obrovské gejzíry z trhlin na povrchu pokrytém ledem, a fotografoval ledový měsíc Hyperion, který se velmi podobá mycí houbě.
Ale pak začaly problémy. Gramofon s vědeckými nástroji uvízl, spousta dat byla ztracena. Inženýři opět museli pracovat navíc, ale situace se nadále zhoršovala, protože NASA měla 108, místo 200 kvůli snížení počtu zaměstnanců.
Vysoká pracovní zátěž vedla k fyzické a psychické únavě mnoha zaměstnanců.
Problémy však byly identifikovány a souvisely s přenosem, který ovládá gramofon. Problém byl v mazání. Když se plošina rychle otáčela, plastické mazivo odletělo z ozubených kol v nulové gravitaci, což znamenalo, že se kovové části navzájem dotýkaly. Objevily se malé kovové třísky, které se uvolnily a blokovaly pohyb. Tomuto problému lze zabránit pomalým otáčením plošiny.
Let do Uranu
Naštěstí bylo dost času na vyřešení tohoto problému, protože Voyager 2 musel letět ze Saturn do Uranu téměř pět let. Přesto to bylo těžké období, protože, jak již bylo uvedeno, let do Uranu nebyl úplně klidný.
Tři velké sledovací stanice v Kalifornii, Španělsku a Austrálii musely být modernizovány, aby přijímaly kritické signály z malého vysílače Voyager, který byl jen 20 wattů. Jedním ze způsobů je elektronická propojení velkých 64 metrů parabolických antén s menšími 34 metrů antény, aby mohly fungovat jako jedna velká.
Dalším problémem byla vysoká rychlost, kterou Voyager 2 prolétla kolem Uranu. Fotografie byly velmi rozmazané, protože sluneční světlo v oblasti Uranu je tak slabé, že je nutné rám udržet po dlouhou dobu. To vše pomohlo najít důmyslná řešení - kromě toho, co se stalo s gramofonem (Nakonec to všechno skončilo faktem, že místo toho, aby otočili pouze jednu platformu, protože se obávali, že se znovu zasekne, začali otáčet celou vesmírnou sondou).
Nehoda při setkání s Uranem
Když Voyager 2 letěl do Uranu v lednu 1986, jediné, co bylo vidět, byl velký modro-zelený míč bez viditelných známek mraků. To, co Voyager viděl, se zdálo být vrstvou zákalu v hluboké atmosféře složené z lehkého vodíku a helia, s malým množstvím metanu a dalších uhlovodíků.
Ale Voyagerův let si vzpomněl na něco jiného.
Fotografie Uranu z Voyager 2
28. ledna 1986 měla NASA předložit první fotografie malých Uranových satelitů - zejména Mirandu, kde, jak se ukázalo, jsou čiré ledové útesy vysoké téměř 10 kilometrů. Tisková konference se však neuskutečnila, protože na televizních obrazovkách publika se objevily další záběry. Ukázala se exploze raketoplánu Challenger, při níž zahynulo sedm astronautů.
Z exploze znovu a znovu ukazoval bílý oblak páry a dvě pomocná raketová letadla létající různými směry. Poté se nikdo nechtěl zúčastnit tiskové konference o Uranu. Proto Voyager 2 tiše opustil Uran a začal svou tříletou cestu do Neptunu.
Sbohem a nový začátek
V srpnu 1989 Voyager 2 letěl do Neptunu, konečného cíle Velké procházky, který kongres nikdy nedovolil.
Tentokrát šlo o skutečný festival kosmických lodí v Pasadeně, kde se nachází JPL. Zúčastnilo se ho tisíce lidí, kteří byli odměněni zajímavými fotografiemi krásného modrého Neptunu s bílými mraky poháněnými bouří rychlostí 2 000 km za hodinu.
Zůstává záhadou, jak by planeta v tak velké vzdálenosti od Slunce as velmi nízkou teplotou - mínus 215 stupňů = mohla mít dostatek energie k vytvoření tak silných bouří.
Brzy bylo na čase rozloučit se s Voyager 2. a toto sbohem byly fotografie velkého ledového měsíce Triton, který překvapil přítomnost gejzírů. Bylo nalezeno nejméně 50 míst s dlouhými, tmavými stopami nějaké formy erupce.
Některé fotografie ukazují, že gejzíry dosáhnou výšky 8 kilometrů, kde narazí na proud paprsků ve velmi vzácné atmosféře. Natahuje čiré gejzíry a proměňuje je v dlouhé pruhy kouře. Gejzíry jsou považovány za tak tmavé, protože obsahují nejen páru, ale také prach a organickou hmotu.
Let právě začal
Let kolem Neptunu byl konec Velké procházky, cesty, kterou lze právem přirovnat k přistání na Měsíci. Nebylo to však rozloučení se sluneční soustavou, kterou ještě neopustil ani Voyager 1 ani Voyager 2.
K označení dokončení byla v roce 1990 pořízena rozloučená fotografie všech planet ve sluneční soustavě. Na nich je Země viditelná jako malá „světle modrá tečka“. Tento snímek naší Země ze vzdálenosti 6 miliard km se stal jakýmsi symbolem ukazujícím, jak málo prostoru ve vesmíru skutečně zabíráme.
Obě sondy Voyager jsou nyní daleko od dráhy Pluta a od Kuiperova pásu, který je tvořen malými ledovými planetami. Stále však mají cestu tisíce let, než dorazí na poslední základnu naší sluneční soustavy, konkrétně na Oortův mrak, který je považován za rodiště mnoha komet.
Voyager 1 nastavil rekord pro cestování 141 AU od Slunce (jedna AU je vzdálenost od Země ke Slunci).
Pomalý Voyager 2 cestoval jen 116 AU. Obě sondy neustále odesílají data na Zemi, která se nyní týkají hlavně slunečního větru a slunečního magnetického pole.
Vědci doufají, že zůstanou v kontaktu s oběma starými vesmírnými sondami až do roku 2025. Tyto dvě sondy jsou téměř věčnými představiteli lidstva, i když je nepravděpodobné, že by je našla jakákoli jiná civilizace.
Zpráva pozemšťanů
Oba Voyagery nesou s sebou zprávu od pozemšťanů, napsanou na pozlacené 30 centimetrové desce namontované na palubě.
Zpráva byla vyvinuta komisí vedenou renomovaným astronomem a astrobiologem Carlem Saganem (Carl Sagan, 1934 - 1996). Protože pravděpodobnost, že tyto sondy budou někdy nalezeny, je nekonečně malá, můžeme tuto zprávu vzít jako zprávu pro sebe.
Obsahuje obrázky i zvuky, které jsou zašifrovány na desce. Toto je série obrázků popisujících, jak může být obsah desky reprodukován. Hraní by se mělo provádět při 16 2/3 ot / min pomocí jehly, která je připevněna k desce. Je to staromódní, ale technicky zdravé, pokud příjemci dokáží přijít na řadu obrázků.
Henrik a Helle Stub