Что будет с вояджерами в будущем

Судьба «Вояджеров». Когда зонды перестанут выходить на связь и что с ними будет дальше?

Что будет с вояджерами в будущем

«Вояджеры» — пара космических зондов, отправленных американцами в космос в 1977 году. Спустя 12 лет завершилась их главная и единственная миссия по исследованию газовых гигантов, но NASA решило не сворачивать программу, а продлить. Ведь приборы аппаратов оставались в норме.

Что будет с вояджерами в будущемФото: NASA / На этом архивном фото запечатлен испытательный образец «Вояджера-2», он не летал в космос

Второй этап программы получил название Voyager Interstellar Mission, VIM. Ученые послали зондам новые задачи — собрать научные данные о составе межпланетной среды, а если повезет, то и о межзвездной, изучить газ, пыль, электромагнитные поля, а после передать данные на Землю.

«Вояджеры» выполнили и даже перевыполнили план. Газовые гиганты остались в прошлом и сейчас зонды несутся навстречу неизведанному. Эти летящие в кромешной тьме роботы стали самыми далекими рукотворными объектами, когда-либо посланными человеком.

Прежде чем приступить к основной части статьи, сделаем небольшое пояснение.

Во многих СМИ, в том числе и англоязычных, пишут что эти роботы вышли за пределы Солнечной системы. На сайте NASA это опровергается, там говорится, что зонды покинули гелиосферу и сейчас движутся в межзвездной среде, то есть по-прежнему на них оказывает влияние Солнце. По словам Ольги Катушкиной, сотрудника Института космических исследований РАН, Солнечная система располагается в межзвездной среде, поэтому нельзя считать, что «Вояджеры» с нашей системой распрощались.

Где конец Солнечной системы — вопрос, на который ученые пока не ответили. Есть версия, что за границами Облака Оорта — гипотетической области, которая служит “домом” долгопериодическим кометам. Протяженность этого “облака” может составлять триллионы километров.

Как поддерживается “жизнь” аппаратов?

Источник питания зондов — комплект из трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов MHW-RTG (РИТЭГ). Каждая такая батарея представляет собой 38-килограммовый цилиндр, внутри которого хранится 4,5 кг плутония-238, выделяющего 2400 Вт тепла, которое затем преобразуется в электрическую энергию.

Что будет с вояджерами в будущемФото: historicspacecraft.com / Так выглядит радиоизотопный термоэлектрический генератор, установленный на борт «Вояджеров»

Комплекты MHW-RTG на борт «Вояджеров» установили еще в 1975 году, то есть работать они начали за два года до старта. К моменту запуска мощность каждого генератора составляла примерно 470 ватт.

Каждый РИТЭГ «Вояджеров» вырабатывает электрическую мощность при помощи трех сотен кремний-германиевых термопар (выработка происходит за счет разницы внутренней и внешней температур РИТЭГов). Однако эти термопары со временем “стареют” и подвергаются воздействию нейтронного излучения, которое появляется при распаде плутония. От этого их производительность падает.

Миссия Voyager Interstellar Mission продолжается уже 44 года, период полураспада плутония-238 — 88 лет, это значит, что генераторы, использующие это «топливо», теряют 0,78% своей мощности в год. На сентябрь 2017 года у «Вояджеров» осталось 72,9% запасов топлива. К 2050 году мощность сократится до 56,5%. Но до критического уровня мощность упадет гораздо раньше — в 2025 году, ее больше не хватит для общения с Землей. Тогда ученые отключат приборы на «Вояджерах», но перед этим специалисты установят с ними сеанс связи, чтобы принять последний поток данных.

Что будет с вояджерами в будущемФото: NASA / Знаменитый снимок планеты Земля «Pale Blue Dot», сделанный «Вояджером-1» в 1990 году. На фото запечатлена наша планета с расстояния 6 млрд. км (посередине на коричневой полосе справа)

На 2021 год почти все научные инструменты на «Вояджерах» отключены, работают лишь некоторые приборы, которые проводят исследования магнитного поля и плазмы.

Что с аппаратами будет дальше?

Зонды продолжают двигаться по инерции, их двигатели отключили после завершения основного этапа миссии.

Учитывая, что скорость «Вояджера-1» больше, чем его собрата, он первым удалится от Солнца на 1 световой год. Произойдет это через 20 120 лет. Приблизительно в 40 000 году зонд встретится со своей первой звездой — Gliese 445. Сейчас Gliese 445 находится от Земли на расстоянии чуть больше 17 световых лет и она быстро несется в направлении нашего светила, гораздо быстрее, чем «Вояджер-1» удаляется от него. Когда произойдет “встреча”, зонд будет находиться от Солнца в 2 световых годах, а Gliese 445 — на расстоянии 4 световых лет. «Вояджер-1» пролетит мимо звезды на расстоянии 1,7 световых лет от нее.

Что будет с вояджерами в будущемФото: NASA / В кружочке звезда Gliese 445, расположенная на расстоянии 17,6 световых лет от Земли. Примерно через 40 000 лет «Вояджер-1» будет к этой звезде находиться гораздо ближе, чем к нашему Солнцу

По мнению ученых, «Вояджер-1» покинет пределы Солнечной Системы где-то через 28 000-80 000 лет, после чего его захватит притяжение Млечного Пути. Аппарат начнет долгое скитание по галактоцентрической орбите, будет вращаться вокруг центра Галактики вместе с Солнцем и другими звездами. Один оборот вокруг центра он будет делать каждые 200 млн. лет.

Чтобы разорвать притяжение Галактики, зонду нужно развить скорость около 330 км/с, что маловероятно, поэтому аппарат надолго останется на орбите вокруг Галактического центра. Пройдут миллиарды лет, прежде чем фотоны высоких энергий наконец разрушат «Вояджер-1». Правда, нельзя исключать и встречи с астероидами, в этом случае зонд погибнет намного раньше.

Но если столкновений не произойдет, только представьте, аппараты будут продолжать свое путешествие даже тогда, когда исчезнет Земля, другие планеты нашей системы, и даже когда Солнце превратится в белый карлик.

Материал перепечатан с нашего канала

Предлагаем дружбу: Twitter, Facebook, Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости. Читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

40 лет полёта «Вояджеров». Скоро они замолчат навсегда

Что будет с вояджерами в будущем

40 лет назад ученые Земли отправили в далекий полет две межпланетные станции, которые получили названия «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти станции идентичны, различает их лишь название и время запуска.

Станцию «Вояджер-2» запустили 20 августа 1977 года, её близнеца — 5 сентября того же года. До сорокалетия «Вояджера-1» осталось подождать еще пару недель. Путаницы с нумерацией зондов нет, поскольку специалисты изначально запланировали, что «Вояджер-1» должен обогнать своего собрата. Так и получилось: зонд с номером один смог вырваться вперед между орбитой Марса и поясом астероидов.

Обе станции направились по разным маршрутам, что позволило им войти в историю. «Вояджер-1» на данный момент — самый удаленный от нашей планеты объект, созданный человеком. А «Вояджер-2» — первый и единственный пока зонд, который смог нанести визит сразу четырем планетам-газовым гигантам Солнечной системы: Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну.

«Вояджер-1» — не только самый удаленный от Земли рукотворный объект, но и самый быстрый. Его скорость составляет 17 км/с. Сейчас он находится на расстоянии в 139 астрономических единиц, это 21 миллиард километров. Данные полета обоих «Вояджеров» постоянно обновляются на специальной странице Лаборатории реактивного движения НАСА.

Что будет с вояджерами в будущем

Границы Солнечной системы

Говорят, что «Вояджер-1» покинул границы Солнечной системы. Это случалось не единожды. Ученые несколько раз анонсировали, что зонд «уже точно» покинул нашу систему, после чего оказывалось, что это все-таки не так.

Что будет с вояджерами в будущем
Над трудностью определения космических рекордов шутил комикс xkcd. Количество раз, которые «Вояджер-1» покинул границы Солнечной системы, xkcd:1189

Границы были нащупаны в 2012 году. В это время аппарат вошел в зону гелиопаузы, где давление солнечного ветра уравновешивает давление межзвездной среды. Сама гелиосфера — это область околосолнечного пространства, где солнечный ветер всё ещё преобладает над “галактическим ветром” — потоком частиц межзвёздной среды.

В 2013 году несколько раз сообщалось, что «Вояджер-1» вышел за границы влияния Солнца, и в сентябре того же года поступило подтверждение.

Таким образом, зонд все же оказался в межзвездном пространстве. Окончательно ученые убедились в этом лишь в 2014 году. Сейчас плазма, которая окружает зонд, примерно в 40 раз более плотная, чем это было в пределах Солнечной системы.

Надо заметить, что ученые, говоря о том, что аппарат покинул систему, говорят именно о гелиосфере. Если же говорить о выходе за пределы орбиты небесных тел, которые вращаются вокруг Солнца, то этого еще не произошло. Зонд не достиг еще орбиты Седны, транснептунового объекта, не говоря об облаке Оорта. Это облако, «населенное» долгопериодическими кометами, считается внешним краем Солнечной системы.

Набор скорости

Для того, чтобы аппараты смогли набрать достаточную скорость, их запускали при помощи тяжелой ракеты Titan 3E с дополнительной четвертой ступенью. Первая и вторая ступень была заправлена азотным тетраоксидом и аэрозином. В третьей ступени использовался жидкий водород и кислород, а в четвертой уже твердое топливо.

Особенности зондов

Ученые учли, что через несколько лет после старта «Вояджерам» не хватит энергии солнечных панелей для работы всех систем. Поэтому каждый из аппаратов оснащен сразу тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, мощность которых на момент запуска составляла 470 Ватт. Сейчас из-за полураспада мощность уже ниже — около 300 Ватт. С течением времени она будет падать. Считается, что уже через несколько лет получаемой зондами энергии будет не хватать для нормальной работы, так что системы продолжат путь в радиомолчании.

Конструкция устройств также предусматривает наличие трех типов компьютеров. Первый служит для управления научными инструментами и приборами, второй — управляет полетами, третий — командный. Для резервирования компьютеров каждого типа установлено по два.

Что будет с вояджерами в будущем
Работа над созданием «Вояджера» продолжается (9 июля 1976), НАСА

Весточка Земли

40 лет назад конструкторы, которые разрабатывали зонды, захотели связаться с инопланетным разумом. Авторы проекта заложили в аппараты весточку от землян.

Главное, что хотели указать ученые в сообщении — местоположение Земли. Это и было сделано путем создания специфической карты, где основные ориентиры — это пульсары. Всего их четырнадцать, и каждый обладает уникальными характеристиками. Инопланетной цивилизации, которая сможет перехватить «Вояджер» (любой из них) об особенностях пульсаров должно быть известно. Каждый из них существует миллионы лет, так что это достаточно надежный маяк, который будет работать еще очень долго. Инопланетный разум сможет понять, где находится Земля и через миллион лет. Возможно, некоторые пульсары могут существовать несколько миллиардов лет. Все они быстро вращаются, плюс имеют уникальный «профиль» импульсов электромагнитного излучения. Задержка между импульсами тоже уникальна. В итоге пульсары решили считать «космическими маяками», и составить карту на основе именно пульсаров.

Что будет с вояджерами в будущем

Длина линий, которые соединяют каждый пульсар с Солнцем (это центральный элемент на карте) показывают, насколько далеко каждый из них находится от нашей звезды. Скорость вращения пульсаров записана в бинарном коде, так что все данные удалось сократить всего до 12 символов. Помимо местоположения Земли, карта способна дать понимание того, когда был запущен зонд.

Информация, о которой идет речь, была записана на золотых пластинах. Автором карты является Фрэнк Дрейк. Его дочь, Кетрин Деннинг, говорит, что ученые во время подготовки карты и изготовления золотых пластин не особо спорили на тему возможных рисков контакта с «братьями по разуму». Сейчас, кстати, Деннинг занимается изучением плюсов и минусов отправки сообщений внеземным цивилизациям. Что характерно, сейчас все больше специалистов, не говоря уж об обычных людях, считают, что не стоит пытаться быть услышанными — лучше, как и раньше, просто слушать космос в поисках «родственников».

Что будет с вояджерами в будущем

«Вояджеры» — угроза Земле?

Как уже говорилось выше, все больше людей сейчас склоняется к мысли, что «Вояджеры» представляют собой угрозу для человечества, поскольку они несут информацию о точном местоположении Земли. Эти данные могут быть использованы инопланетным разумом, например, для нападения на нашу планету.

Почему ученые все же решили отправить карту и золотую пластину, где подробнейшим образом рассказывается о жизни на Земле и человечестве? Фрэнсис Дрейк говорит, что когда были запущены «Вояджеры», то ученые даже не знали, существуют ли другие планеты за пределами Солнечной системы. Точнее, большинство специалистов считали, что конечно, они существуют. Но доказательств этому не было.

Что будет с вояджерами в будущем

Сейчас, благодаря телескопу «Кеплер», ученые уже знают, что экзопланеты — это правило для Вселенной, а не исключение, причем землеподобных планет тоже много. В итоге вполне может быть, что жизнь в космосе — тоже правило, а не исключение.

Но поскольку мы даже не представляем о том, что может быть «по ту сторону космоса», то отправлять какие-либо данные о себе может быть крайне необдуманным поступком. «В те годы почти все люди, с которыми я общался, были оптимистами, считающими, что если инопланетяне и существуют, то они, скорее всего, дружелюбны», — заявил недавно Дрейк. «Никто не думал о том, что то, чем мы занимаемся, может быть попросту опасным».

Тем не менее, тот же Дрейк считает, что вероятность того, что карты на борту зондов попадут к внеземной цивилизации, крайне мала. «Они движутся со скоростью более 10 километров в секунду. При этой скорости аппараты смогут добраться до ближайшей звезды лишь через полмиллиона лет, затем еще полмиллиона понадобится для того, чтобы прибыть к другой звезде. И понятно, что они не направлены к конкретному светилу. Они просто летят туда, куда их направили».

Если уж инопланетяне и обнаружат Землю, считает ученый, то по радиошуму и другим признакам существования на планете цивилизации. А вот зонды, скорее всего, будут лететь в тишине Вселенной вечно, оставаясь незамеченными в течение миллионов лет.

Пока аппараты продолжают работать, а значит, они до сих пор присылают на Землю ценнейшие данные о том, что представляет собой дальний космос.

Так что «Вояджеры» — все же благо, а не зло. Они принесли огромную пользу, а вред послания человечества вряд ли возможен.

Источник

Что ждет зонды «Вояджеры» в ближайшие 90 тыс. лет

Что будет с вояджерами в будущем

Запущенные в 1977 году космические зонды «Вояджеры» к настоящему моменту добрались туда, куда раньше никогда не добирался ни один собранный человеком космический аппарат. С помощью космического телескопа «Хаббл» астрономы создали импровизированную дорожную карту «Вояджеров», которая весьма интересно и в деталях рассказывает о том, что ожидает аппараты на их пути сквозь межзвездный космос.Как бы это удивительно ни звучало, но «Вояджеры» по-прежнему собирают и, что более важно, передают на Землю новую информацию о своих открытиях. Запаса энергии для работы у них осталось в общей сложности на пару десятилетий, после чего они окончательно «замолчат». Пока же ученые могут изучать новые данные с зондов и сравнивать их с данными, полученными с помощью телескопа «Хаббл». Более того, вероятнее всего, астрономы продолжат наблюдать за теми участками космоса, где будут находиться зонды и после их выхода из строя.

Астрономы из Уэслианского университета (США) недавно провели с помощью космического телескопа «Хаббл» наблюдения за участками космоса, через которые «Вояджеры» должны будут проходить в течение последующих лет. Эта обширная область, называемая межзвездной средой, содержит остатки древних сверхновых, и поэтому ученые очень стараются побольше о ней узнать.Самая последняя информация на этот счет была представлена в конце прошлой недели астрономом Сэтом Редфилдом в рамках зимней встречи Американского астрономического сообщества. Данные указывают на наличие богатой и сложной «межзвездной экологии», которая в том числе включает многочисленные облака из водорода и других химических элементов. Межзвездный космос, как показывают наблюдения «Хаббла» и данные с «Вояджеров», является не просто пустым пространством.

«Даже мчась на скорости 61 000 километров в час «Вояджеры» успевают отмечать наличие этих «маленьких островков газа». Однако мы не можем сказать, являются ли эти особенности типичными или же, напротив, редкими. Наблюдения с помощью «Хаббла» дают нам более широкий взгляд на вещи, так как телескоп способен подолгу концентрироваться в одном направлении и обладает более широким полем зрения. Другими словами, «Хаббл» позволяет заглянуть наперед и узнать, что ожидает каждый аппарат в будущем», — поделился Редфилд.

Как уже говорилось выше, оба аппарата были запущены в космос в один год, однако в настоящий момент каждый из них переживает свое собственное и уникальное космическое приключение. «Вояджер-1» и «Вояджер-2» находятся на расстоянии 20,9 и 16,9 миллиарда километров от Земли соответственно. В 2012 году аппарат «Вояджер-1» достиг внешней границы солнечной гелиосферы (гелиопаузы), став первым человеческим космическим аппаратом, вошедшим в межзвездное пространство. «Вояджер-2» немного отстал от своего брата-близнеца и только сейчас достиг внешних границ гелиосферы. В течение следующего десятилетия оба зонда, если, конечно, останутся в рабочем состоянии, будут проводить измерения и наблюдения за межзвездной материей, магнитными полями и космическим излучением. Команда Редфилда создала два четких пути следования космических аппаратов и выяснила то, с чем придется столкнуться «Вояджерам» и куда они в конечном итоге доберутся.

Через 40 000 лет «Вояджер-1» будет проходить в пределах 1,6 светового года от красного карлика Глизе 445. «Вояджер-2» в этот момент будет находиться на расстоянии 1,7 светового года от одиночной звезды созвездия Андромеды, тусклого красного карлика Росс 248. Астрономы выяснили, что зонды смогут без труда преодолеть первое межзвездное облако, окружающее нашу Солнечную систему, после этого добраться до второго, проход через которое потребует 90 000 лет, а следом и до третьего. Каждое из этих облаков обладает разными химическими сигнатурами, что может указывать на вероятность их разного способа формирования.После этого судьба «Вояджеров» остается лишь предметом догадок и предположений. Через сотни тысяч или даже миллионы лет зонды могут войти в пространство какой-нибудь звездной системы и стать «закупорены» внутри силами ее гравитации. А может быть, как в одной из серий культовой франшизы «Звездный путь», один из них будет пойман внеземным разумом, модернизирован и отправлен обратно к своему создателю. Тогда нам останется только понадеяться, что «хеппи-энды» бывают в таких случаях не только в кино.

Источник

Что произошло с «Вояджер» за последние 42 года в космосе?

Существует мнение, что зонды Вояджер — лучшее, что сделали представители нашего вида. Вояджеры покинули Землю с мыса Канаверал в 1977 году. С тех пор аппараты передали ученым огромное количество данных о Солнечной системе. Именно благодаря Вояджерам мы знаем так много. В декабре 2018 года зонд Вояджер-2 вышел в межзвездное пространство. Но несмотря на то, что оба аппарата до сих пор отправляют нам данные, оборудование Вояджеров стареет и связь с ними может прерваться в любой момент.

Что будет с вояджерами в будущем

Миссия «Вояджер»

Во время гонки вооружений между СССР и США каждая сторона норовила опередить другую. В 1970-х началась эпоха роботизации космических аппаратов. Первую автоматическая межпланетную станцию «Луна-16» запустили СССР в сентябре 1970 года. Аппарат успешно достиг Луны и вернулся на Землю, доставив ученым лунный грунт.

Ответ NASA не заставил себя долго ждать. В 1972 году в космос взмыл «Пионер-10» — первый аппарат, которым не нужно было управлять. «Пионер» достиг Юпитера и сфотографировал газового гиганта. Пять лет спустя в космос отправились роботизированные аппараты Вояджер с золотой пластиной, прикрепленной корпусу.

Что будет с вояджерами в будущем

Так выглядит золотая пластина Вояджера

На каждую из пластин, согласно идее выдающегося астрофизика и популяризатора науки Карла Сагана, фонографическим способом записана информация о нашей цивилизации. Сделано это на случай, если на пути Вояджера встретятся разумные формы жизни.

А как вам кажется, является ли запуск Вояджеров величайшим достижением человечества? Делитесь своим мнением в нашем Telegram-чате.

Что происходит с «Вояджером» сегодня?

Изначально, целью Вояджеров было изучение Юпитера и Сатурна. В результате аппараты отправили на Землю данные о четырех планетах-гигантах и их спутниках. На протяжении 42 лет Вояджеры отдаляются от Земли. Но даже выйдя за пределы гелиосферы зонды продолжают передавать ученым новые данные.

Однако оборудование стареет. В результате каждый день может стать для Вояджеров последним. Это происходит потому, что двигатели аппаратов изнашиваются, а генераторы вырабатывают примерно на 40% меньше электроэнергии, чем при старте.

Миссия по спасению «Вояджеров»

Что будет с вояджерами в будущем

«Вояджер» собственной персоной

В июле этого года NASA разработали целую программу по поддержанию работоспособности зондов. Чтобы поддерживать Вояджер на ходу, ученым приходится принимать трудные решения. Используя радиоволны, они передают аппаратам разные команды. Так, Вояджер-2 получил инструкции переключиться на резервные двигатели, которые зонд не использовал с 1989 года. Двигатели помогают Вояджеру находится в устойчивом состоянии, а те, которые использовал зонд постепенно выходили из строя.

Неработающие двигатели Вояджера могут привести к тому, что аппарат не сможет держать антенну по направлению к Земле. А это единственная точка связи между зондом и нами. Вояджер-1 также перешел на работу запасных двигателей в прошлом году.

Однако двигатели — не единственная проблема. На аппаратах установлены нагреватели, благодаря которым зонд не замерзает в открытом космосе. Но недавно инженеры отключили нагреватели Вояджера-2. Решение было принято после долгих раздумий — отключение нагревателей позволит зонду экономно расходовать энергию. Отключение было сделано уже после того, как информация о том, что Вояджер покинул Солнечную систему подтвердилась.

Возможной причиной нынешних трудностей является и то, что в 1977 году никто не думал о межзвездном путешествии. Инженеры NASA были нацелены на изучение планет Солнечной системы. Оба аппарата одновременно достигли Юпитера, после чего Вояджер-1 отправился к Сатурну и его спутникам. Больше всего ученых интересовал Титан. Планировалось, что если по какой-то причине Вояджер-1 не соберет достаточное количество данных, вслед за ним направят Вояджер-2. Когда оба зонда успешно справились с задачей, они направились к Урану и Нептуну.

Вскоре после этого инженеры задумались об экономии энергии. Первым шагом стало отключение камер, поскольку фотографировать разбросанные звезды не было необходимости.

На полет Вояджеров влияет множество факторов. В 2012 году после выхода Вояджера-1 за пределы гелиосферы — своеобразного пузыря солнечного ветра, окутывающего нашу Солнечную систему, космическая обстановка сильно изменилась. Это повлекло за собой отключение ряда приборов за их ненадобностью. Дело в том, что сегодня Вояджеры охотятся на космические лучи, магнитные поля и другие обнаруживаемые явления в космическом пространстве.

По оценкам ученых Вояджеры проработают до 2020 года, но может и дольше. За это время зонды должны будут собрать информацию о свойствах межзвездной среды у границ гелиосферы. Так или иначе, покинув Солнечную систему, эти старые космические аппараты попали в космическое пространство, о котором ученым мало что известно. По этой причине ценность Вояджеров сложно переоценить.

И все же, рано или поздно придет пора отпустить Вояджеры в свободное плавание. В конце-концов в какой-то момент передатчики, с помощью которых мы поддерживаем с Вояджерами связь выйдут из строя. Или резервные двигатели, с помощью которых аппараты работают сегодня тоже перестанут функционировать. Вариантов может быть много, но мы вместе с инженерами NASA, желаем Вояджерам хорошего пути.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *