Вояджер 1 -Voyager 1

Вояджер 1
Модель космического корабля "Вояджер", небольшого космического корабля с большой центральной тарелкой и множеством отходящих от нее рук и антенн.
Модель конструкции космического корабля "Вояджер"
Тип миссии Исследования внешних планет, гелиосферы и межзвездной среды
Оператор НАСА / Лаборатория реактивного движения
КОСПАР ID 1977-084А
САТКАТ нет. 10321
Веб-сайт вояджер .jpl .nasa .gov
Продолжительность миссии
Свойства космического корабля
Тип космического корабля Маринер Юпитер-Сатурн
Производитель Лаборатория реактивного движения
Стартовая масса 825,5 кг (1820 фунтов)
Сила 470 Вт (при запуске)
Начало миссии
Дата запуска 5 сентября 1977 г., 12:56:00  UTC ( 1977-09-05UTC12:56Z )
Ракета Титан IIIE
Стартовый сайт Стартовый комплекс на мысе Канаверал 41
Конец миссии
Последний контакт подлежит уточнению
Пролет Юпитера
Ближайший подход 5 марта 1979 г.
Расстояние 349000 км (217000 миль)
Пролет Сатурна
Ближайший подход 12 ноября 1980 г.
Расстояние 124000 км (77000 миль)
Облет Титана (исследование атмосферы)
Ближайший подход 12 ноября 1980 г.
Расстояние 6490 км (4030 миль)
 
Гелиоцентрические положения пяти межзвездных зондов (квадраты) и других тел (кружки) до 2020 года с датами запуска и пролета. Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года с пометкой каждого пятого года.
Участок 1 виден с северного полюса эклиптики в масштабе.
Графики 2–4 представляют собой проекции под третьим углом в масштабе 20%.
В файле SVG наведите указатель мыши на траекторию или орбиту, чтобы выделить ее и связанные с ней запуски и пролеты.

«Вояджер-1» космический зонд , запущенный НАСА 5 сентября 1977 года в рамках программы « Вояджер» по изучению внешней части Солнечной системы и межзвездного пространства за пределами гелиосферы Солнца . Запущенный через 16 дней после своего близнеца «Вояджер-2 », «Вояджер-1 » проработал 44 года, 11 месяцев и 30 дней по состоянию на 5 сентября 2022 года по всемирному координированному времени [ обновление ] и до сих пор поддерживает связь с сетью дальнего космоса для получения обычных команд и передачи данных на Земля. Данные о расстоянии и скорости в реальном времени предоставляются NASA и JPL. Находясь на расстоянии 156,61  а.е. (23,429  миллиарда  км ; 14,558 миллиарда  миль ) от Земли по состоянию на 31 июля 2022 года, это самый удаленный от Земли искусственный объект.

Зонд совершил облет Юпитера , Сатурна и крупнейшего спутника Сатурна Титана . У НАСА был выбор: пролететь мимо Плутона или Титана; исследование Луны было приоритетным, потому что было известно, что у нее есть существенная атмосфера. «Вояджер-1» изучил погоду, магнитные поля и кольца двух газовых гигантов и стал первым зондом, предоставившим подробные изображения их спутников.

В рамках программы " Вояджер " и, как и у его родственного корабля " Вояджер-2 ", расширенная миссия космического корабля состоит в том, чтобы найти и изучить регионы и границы внешней гелиосферы, а также начать исследование межзвездной среды . «Вояджер-1» пересек гелиопаузу и вышел в межзвездное пространство 25 августа 2012 года, став первым космическим кораблем, совершившим это. Два года спустя «Вояджер-1 » начал испытывать третью «волну цунами» выбросов корональной массы с Солнца , которая продолжалась по крайней мере до 15 декабря 2014 года, что еще раз подтвердило, что зонд действительно находится в межзвездном пространстве.

Еще одним свидетельством надежности « Вояджера-1 » стало то, что в конце 2017 года команда «Вояджера» испытала двигатели космического корабля для маневра коррекции траектории (TCM) (впервые с 1980 года эти двигатели были запущены). до трех лет. Ожидается, что расширенная миссия « Вояджера-1 » продлится примерно до 2025 года, когда его радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) больше не будут обеспечивать достаточное количество электроэнергии для работы его научных инструментов.

Предыстория миссии

История

В 1960-х годах был предложен Гранд-тур для изучения внешних планет, что побудило НАСА начать работу над миссией в начале 1970-х годов. Информация, собранная космическим кораблем « Пионер-10 », помогла инженерам «Вояджера» спроектировать «Вояджер» так, чтобы он более эффективно справлялся с интенсивной радиационной обстановкой вокруг Юпитера. Однако незадолго до запуска на некоторые кабели были наклеены полоски кухонной алюминиевой фольги , чтобы еще больше усилить радиационную защиту.

Изначально « Вояджер-1 » планировался как « Маринер-11 » программы « Маринер» . Из-за сокращения бюджета миссия была сокращена до облета Юпитера и Сатурна и переименована в зонды Mariner Jupiter-Saturn. По мере развития программы название позже было изменено на «Вояджер», поскольку конструкция зонда стала сильно отличаться от предыдущих миссий «Маринера».

Компоненты космического корабля

Параболическая антенна с высоким коэффициентом усиления диаметром 3,7 м (12 футов) , используемая на корабле "Вояджер".

«Вояджер-1 » был построен Лабораторией реактивного движения . Он имеет 16 гидразиновых двигателей, трехосевые стабилизирующие гироскопы и инструменты для привязки, чтобы радиоантенна зонда была направлена ​​на Землю. В совокупности эти инструменты являются частью подсистемы управления ориентацией и артикуляцией (AACS), наряду с резервными блоками большинства инструментов и 8 резервными двигателями. Космический корабль также включал 11 научных инструментов для изучения небесных объектов, таких как планеты , во время их путешествия в космосе.

Система связи

Система радиосвязи " Вояджера- 1 " была разработана для использования в пределах Солнечной системы и за ее пределами . Система связи включает в себя антенну Кассегрена с высоким коэффициентом усиления диаметром 3,7 метра (12 футов) для отправки и приема радиоволн через три станции сети дальнего космоса на Земле. Корабль обычно передает данные на Землю по 18-му каналу сети дальнего космоса на частоте 2,3 ГГц или 8,4 ГГц, а сигналы с Земли на "Вояджер" передаются на частоте 2,1 ГГц.

Когда «Вояджер-1» не может напрямую связаться с Землей, его цифровой магнитофон (DTR) может записать около 67 мегабайт данных для передачи в другое время. По состоянию на 2021 год сигналы от « Вояджера-1» достигают Земли за 21 час.

Сила

Вояджер-1 имеет три радиоизотопных термоэлектрических генератора (РТГ), установленных на стреле. Каждый MHW-RTG содержит 24 прессованных сферы из оксида плутония-238 . На момент запуска РИТЭГи вырабатывали около 470 Вт электроэнергии , а оставшаяся часть рассеивалась в виде отработанного тепла. Выходная мощность РИТЭГов со временем снижается из-за периода полураспада топлива 87,7 года и износа термопар, но РИТЭГи корабля будут продолжать поддерживать некоторые его операции до 2025 года.

По состоянию на 5 сентября 2022 года «Вояджер-1 » имеет 70,07% плутония-238, который был у него при запуске. К 2050 году у него останется 56,5%, слишком мало, чтобы поддерживать его работоспособность. К 2078 году у него останется 42,92%. К 2106 году у него останется 29,34%. К 2134 году у него останется 15,76%.

Компьютеры

В отличие от других бортовых приборов, работа камер для видимого света не является автономной, а управляется таблицей параметров изображения, содержащейся в одном из бортовых цифровых компьютеров , подсистеме полетных данных (FDS). С 1990-х годов большинство космических аппаратов оснащаются полностью автономными камерами.

Подсистема компьютерных команд (CCS) управляет камерами. CCS содержит фиксированные компьютерные программы, такие как программы декодирования команд, процедуры обнаружения и исправления ошибок, процедуры наведения антенны и процедуры определения последовательности космических аппаратов. Этот компьютер является улучшенной версией того, который использовался в орбитальных аппаратах «Викинг » 1970-х годов .

Подсистема управления ориентацией и артикуляцией (AACS) управляет ориентацией космического корабля (его ориентацией ). Он удерживает антенну с высоким коэффициентом усиления направленной на Землю , контролирует изменения положения и направляет платформу сканирования. Специально изготовленные системы AACS на обоих «Вояджерах» одинаковы.

Научные инструменты

Название инструмента абр. Описание
Система обработки изображений
(отключена)
(ИСС) Использовала систему с двумя камерами (узкоугольная/широкоугольная) для получения изображений Юпитера, Сатурна и других объектов вдоль траектории. Более
Фильтры
Узкоугольная камера
Имя Длина волны Спектр Чувствительность
чистый 280–640 нм
Voyager - Фильтры - Clear.png
УФ 280–370 нм
Voyager - Фильтры - UV.png
Фиолетовый 350–450 нм
Voyager - Фильтры - Violet.png
Синий 430–530 нм
Voyager - Фильтры - Blue.png
?
Зеленый 530–640 нм
Voyager - Фильтры - Green.png
?
Апельсин 590–640 нм
Voyager - Фильтры - Orange.png
?
Широкоугольная камера
Имя Длина волны Спектр Чувствительность
чистый 280–640 нм
Voyager - Фильтры - Clear.png
?
Фиолетовый 350–450 нм
Voyager - Фильтры - Violet.png
Синий 430–530 нм
Voyager - Фильтры - Blue.png
Ч 4 536–546 нм
Voyager - Фильтры - CH4U.png
Зеленый 530–640 нм
Voyager - Фильтры - Green.png
Na -D 588–590 нм
Вояджер - Фильтры - NaD.png
Апельсин 590–640 нм
Voyager - Фильтры - Orange.png
Ч. 4 - ПСТ 614–624 нм
Voyager - Фильтры - CH4JST.png
  • Главный исследователь: Брэдфорд Смит / Аризонский университет (веб-сайт PDS/PRN)
  • Данные: каталог данных PDS/PDI, каталог данных PDS/PRN
Радионаучная система
(отключена)
(RSS) Использовал телекоммуникационную систему космического корабля "Вояджер" для определения физических свойств планет и спутников (ионосферы, атмосферы, массы, гравитационные поля, плотности), а также количества и распределения по размерам материала в кольцах Сатурна и размеров колец. Более
  • Главный исследователь: Г. Тайлер / Стэнфордский университет, обзор PDS/PRN .
  • Данные: каталог данных PDS/PPI, каталог данных PDS/PRN (VG_2803), архив данных NSSDC
Инфракрасный интерферометр -спектрометр
(отключен)
(РАДУЖНАЯ ОБОЛОЧКА) Исследует как глобальный, так и локальный энергетический баланс и состав атмосферы. Вертикальные профили температуры также получены от планет и спутников, а также состава, тепловых свойств и размера частиц в кольцах Сатурна . Более
  • Главный исследователь: Рудольф Ханель / Центр космических полетов имени Годдарда НАСА (веб-сайт PDS/PRN)
  • Данные: каталог данных PDS/PRN, расширенный каталог данных PDS/PRN (VGIRIS_0001, VGIRIS_002), архив данных NSSDC Jupiter
Ультрафиолетовый спектрометр
(отключен)
(УВС) Предназначен для измерения свойств атмосферы и измерения радиации. Более
  • Главный исследователь: А. Бродфут / Университет Южной Калифорнии (веб-сайт PDS/PRN)
  • Данные: каталог данных PDS/PRN
Трехосевой феррозондовый магнитометр
(активный)
(МАГ) Предназначен для исследования магнитных полей Юпитера и Сатурна, взаимодействия солнечного ветра с магнитосферами этих планет, а также магнитного поля межпланетного пространства , выходящего на границу между солнечным ветром и магнитным полем межзвездного пространства . Более
  • Главный исследователь: Норман Ф. Несс / Центр космических полетов имени Годдарда НАСА (веб-сайт)
  • Данные: каталог данных PDS/PPI, архив данных NSSDC
Плазменный спектрометр
(неисправен)
(Пожалуйста) Исследует микроскопические свойства ионов плазмы и измеряет электроны в диапазоне энергий от 5 эВ до 1 кэВ. Более
Прибор для измерения заряженных частиц низкой энергии
(активный)
(LECP) Измеряет разницу в потоках энергии и угловых распределениях ионов, электронов и разницу в энергетическом составе ионов. Более
  • Главный исследователь: Stamatios Krimigis / JHU / APL / University of Maryland (веб-сайт JHU/APL / веб-сайт UMD / веб-сайт KU)
  • Данные: построение данных UMD, каталог данных PDS/PPI, архив данных NSSDC
Система космических лучей
(активная)
(CRS) Определяет происхождение и процесс ускорения, историю жизни и динамический вклад межзвездных космических лучей, нуклеосинтез элементов в источниках космических лучей, поведение космических лучей в межпланетной среде и окружение захваченных планетарных энергетических частиц. Более
  • Главный исследователь: Эдвард Стоун / Калифорнийский технологический институт / Центр космических полетов имени Годдарда НАСА (веб-сайт)
  • Данные: каталог данных PDS/PPI, архив данных NSSDC
Планетарное радиоастрономическое исследование
(отключено)
(ПРА) Использует радиоприемник со свип-частотой для изучения сигналов радиоизлучения Юпитера и Сатурна. Более
  • Главный исследователь: Джеймс Уорвик / Университет Колорадо.
  • Данные: каталог данных PDS/PPI, архив данных NSSDC
Система фотополяриметра
(неисправна)
(ППС) Использовал телескоп с поляризатором для сбора информации о текстуре и составе поверхности Юпитера и Сатурна, а также информации о рассеивающих свойствах атмосферы и плотности обеих планет. Более
  • Главный исследователь: Артур Лейн / JPL (веб-сайт PDS/PRN)
  • Данные: каталог данных PDS/PRN
Подсистема плазменных волн
(активная)
(ПВС) Обеспечивает непрерывные, независимые от оболочки измерения профилей электронной плотности на Юпитере и Сатурне, а также основную информацию о локальном взаимодействии волны и частицы, полезную при изучении магнитосферы. Более
  • Главный исследователь: Уильям Курт / Университет Айовы (веб-сайт)
  • Данные: каталог данных PDS/PPI

Подробнее об идентичных комплектах приборов космических зондов «Вояджер» см. в отдельной статье об общей программе «Вояджер» .

Профиль миссии

Хронология путешествий

Небесная тропа Вояджера-1 1977-2030.png
Траектория " Вояджера-1 " , видимая с Земли, отклоняющаяся от эклиптики в 1981 году на Сатурне и теперь направляющаяся в созвездие Змееносца .
Свидание Мероприятие
1977-09-05 Космический корабль запущен в 12:56:00 UTC.
10 декабря 1977 г. Вошел в пояс астероидов .
1977-12-19 «Вояджер-1» обгоняет «Вояджер-2» . ( см. схему )
1978-09-08 Вышедший пояс астероидов.
1979-01-06 Начать фазу наблюдения за Юпитером.
1979-03-05 Встреча с системой Юпитера .
0006:54 Облет Амальтеи на высоте 420 200 км.
0012:05:26 Ближайшее сближение Юпитера на расстоянии 348 890 км от центра масс.
0015:14 Облет Ио на высоте 20 570 км.
0018:19 Облет Европы на высоте 733 760 км .
1979-03-06
0002:15 Облет Ганимеда на высоте 114 710 км.
0017:08 Облет Каллисто на высоте 126 400 км.
1979-04-13 Конец фазы
1980-08-22 Начать фазу наблюдения за Сатурном.
1980-11-12 Встреча с системой Сатурна .
0005:41:21 Облет Титана на высоте 6490 км.
0022:16:32 Облет Тефии на высоте 415 670 км.
0023:46:30 Ближайшее сближение Сатурна на расстоянии 184 300 км от центра масс.
1980-11-13
0001:43:12 Облет Мимаса на высоте 88 440 км.
0001:51:16 Облет Энцелада на высоте 202 040 км.
0006:21:53 Облет Реи на высоте 73 980 км.
0016:44:41 Облет Гипериона на высоте 880 440 км.
1980-11-14 Конец фазы
1980-11-14 Начать расширенную миссию.
Расширенная миссия
14 февраля 1990 г. Окончательные изображения программы " Вояджер ", полученные " Вояджером-1 " для создания семейного портрета Солнечной системы .
17 февраля 1998 г. «Вояджер-1» обгоняет « Пионер-10 » как самый удаленный от Солнца космический корабль на расстоянии 69,419 а.е. " Вояджер-1 " удаляется от Солнца более чем на 1 астрономическую единицу в год быстрее, чем " Пионер-10 " .
2004-12-17 Прошел завершающий удар на 94 а.е. и вошел в гелиооболочку .
2007-02-02 Прекращена работа плазменной подсистемы.
2007-04-11 Прерывистый плазменный нагреватель подсистемы.
2008-01-16 Прекращены эксперименты по планетарной радиоастрономии.
2012-08-25 Пересек гелиопаузу на 121 а.е. и вышел в межзвездное пространство .
2014-07-07 Дальнейшее подтверждение: зонд находится в межзвездном пространстве .
2016-04-19 Прекращена работа ультрафиолетового спектрометра.
2017-11-28 Подруливающие устройства «маневр коррекции траектории» (TCM) испытываются при первом использовании с ноября 1980 года.
2022-07-14 " Вояджер-1 " достиг расстояния 23,381  млрд  км (14,528 млрд  миль ; 156,29  а.е. ) от Земли и 23,483  млрд  км (14,592 млрд  миль ; 156,97  а.е. ) от Солнца.

Старт и траектория

«Вояджер-1» стартовал на Титане IIIE .
Анимация траектории " Вояджера-1 " с сентября 1977 г. по 31 декабря 1981 г.
   Вояджер 1   ·   Земля  ·   Юпитер  ·   Сатурн  ·   Солнце
Анимация траектории полета " Вояджера-1 " вокруг Юпитера .
  Вояджер 1  ·   Юпитер  ·   Ио  ·   Европа  ·   Ганимед  ·   Каллисто
Траектория " Вояджера-1 " через систему Юпитера

Зонд « Вояджер-1 » был запущен 5 сентября 1977 года со стартового комплекса 41 на базе ВВС на мысе Канаверал на борту ракеты- носителя Titan IIIE . Зонд « Вояджер-2 » был запущен двумя неделями ранее, 20 августа 1977 года. Несмотря на то, что «Вояджер-1» был запущен позже, «Вояджер-1» достиг и Юпитера, и Сатурна раньше, следуя более короткой траектории.

Начальная орбита « Вояджера-1 » имела афелий 8,9 а.е. (830 миллионов миль), что немного меньше орбиты Сатурна в 9,5 а.е. (880 миллионов миль). Начальная орбита " Вояджера-2 " имела афелий в 6,2 а.е. (580 миллионов миль), что намного меньше орбиты Сатурна.

Пролет Юпитера

"Вояджер-1 " начал фотографировать Юпитер в январе 1979 года. Его максимальное сближение с Юпитером произошло 5 марта 1979 года на расстоянии около 349 000 километров (217 000 миль) от центра планеты. Из-за большего фотографического разрешения, обеспечиваемого более близким сближением, большинство наблюдений за лунами, кольцами, магнитными полями и окружающей средой радиационного пояса системы Юпитера было сделано в течение 48-часового периода, который ограничивал максимальное сближение. «Вояджер-1» завершил фотографирование системы Юпитера в апреле 1979 года.

Открытие продолжающейся вулканической активности на спутнике Ио , вероятно, стало самым большим сюрпризом. Это был первый раз, когда действующие вулканы были замечены на другом теле в Солнечной системе . Похоже, что активность на Ио влияет на всю систему Юпитера . Ио, по-видимому, является основным источником материи, которая пронизывает магнитосферу Юпитера — область пространства, окружающую планету, на которую влияет сильное магнитное поле планеты . На внешнем краю магнитосферы Юпитера были обнаружены сера , кислород и натрий , по-видимому, извергнутые вулканами Ио и выброшенные с поверхности в результате удара частиц высокой энергии .

Два космических зонда «Вояджер» сделали ряд важных открытий о Юпитере, его спутниках, его радиационных поясах и невиданных ранее планетарных кольцах .

СМИ, связанные со столкновением " Вояджера-1 " с Юпитером , на Викискладе?

Пролет Сатурна

Оба "Вояджера" успешно выполнили гравитационные вспомогательные траектории на Юпитере, и два космических корабля посетили Сатурн и его систему спутников и колец. «Вояджер-1» столкнулся с Сатурном в ноябре 1980 года, а самое близкое сближение произошло 12 ноября 1980 года, когда космический зонд подошел к верхушкам облаков Сатурна на расстояние 124 000 километров (77 000 миль). Камеры космического зонда обнаружили сложные структуры в кольцах Сатурна , а его инструменты дистанционного зондирования изучили атмосферу Сатурна и его гигантского спутника Титана .

«Вояджер-1» обнаружил, что около семи процентов объема верхних слоев атмосферы Сатурна составляет гелий (по сравнению с 11 процентами атмосферы Юпитера), а почти все остальное — водород . Поскольку ожидалось, что внутреннее содержание гелия на Сатурне будет таким же, как у Юпитера и Солнца, более низкое содержание гелия в верхних слоях атмосферы может означать, что более тяжелый гелий может медленно тонуть через водород Сатурна; это могло бы объяснить избыточное тепло, которое излучает Сатурн по сравнению с энергией, которую он получает от Солнца. Ветры дуют с большой скоростью на Сатурне. Около экватора «Вояджеры» измерили скорость ветра около 500 м/с (1100 миль в час). Ветер дует преимущественно в восточном направлении.

"Вояджеры" обнаружили полярные сияния в ультрафиолетовом излучении водорода в средних широтах в атмосфере и полярные сияния в полярных широтах (выше 65 градусов). Высокая активность полярных сияний может привести к образованию сложных молекул углеводородов , переносимых к экватору . Полярные сияния в средних широтах, которые возникают только в освещенных солнцем регионах, остаются загадкой, поскольку бомбардировка электронами и ионами, которые, как известно, вызывают полярные сияния на Земле, происходит в основном в высоких широтах. Оба «Вояджера» измерили вращение Сатурна (продолжительность дня) за 10 часов 39 минут 24 секунды.

Миссия " Вояджера-1 " включала в себя пролет Титана, крупнейшего спутника Сатурна, о котором давно было известно, что у него есть атмосфера. Снимки, сделанные Pioneer 11 в 1979 году, показали, что атмосфера была существенной и сложной, что еще больше увеличило интерес. Пролет Титана произошел, когда космический корабль вошел в систему, чтобы избежать любой возможности повреждения ближе к Сатурну, ставящему под угрозу наблюдения, и приблизился на расстояние 6400 км (4000 миль), пройдя позади Титана, если смотреть с Земли и Солнца. Измерения "Вояджером" влияния атмосферы на солнечный свет и наземные измерения его влияния на радиосигнал зонда использовались для определения состава, плотности и давления атмосферы. Масса Титана также была измерена путем наблюдения за его влиянием на траекторию зонда. Густой туман не позволял визуально наблюдать за поверхностью, но измерения состава атмосферы, температуры и давления привели к предположению, что на поверхности могут существовать озера жидких углеводородов.

Поскольку наблюдения за Титаном считались жизненно важными, траектория, выбранная для " Вояджера-1 ", была разработана вокруг оптимального пролета Титана, который провел его ниже южного полюса Сатурна и за пределами плоскости эклиптики , завершив свою планетарную научную миссию. Если бы «Вояджер-1» потерпел неудачу или не смог наблюдать за Титаном, траектория « Вояджера-2 » была бы изменена, чтобы учесть пролет Титана, что исключило бы любое посещение Урана и Нептуна. Траектория , по которой был запущен " Вояджер-1 " , не позволила бы ему продолжить движение к Урану и Нептуну, но могла быть изменена, чтобы избежать пролета Титана и отправиться от Сатурна к Плутону , прибыв в 1986 году.

СМИ, связанные со столкновением " Вояджера-1 " с Сатурном , на Викискладе?

Выход из гелиосферы

Набор серых квадратов примерно слева направо.  Некоторые из них помечены отдельными буквами, связанными с соседним цветным квадратом.  J находится рядом с квадратом, помеченным Юпитером;  Е на Землю;  V к Венере;  S к Сатурну;  U к Урану;  N к Нептуну.  В центре каждого цветного квадрата появляется небольшое пятно.
Семейный портрет Солнечной системы, полученный космическим аппаратом " Вояджер-1 " (14 февраля 1990 г.)
Обновленная версия Семейного портрета (12 февраля 2020 г.)
Положение " Вояджера-1 " над плоскостью эклиптики 14 февраля 1990 года, в день, когда был сделан " Семейный портрет ".
Скорость и расстояние от Солнца "Вояджеров-1" и "Вояджеров- 2 "
Изображение бледно-голубой точки , показывающее Землю с расстояния 6 миллиардов километров (3,7 миллиарда миль) в виде крошечной точки (голубовато-белое пятнышко примерно посередине световой полосы справа) в темноте глубокого космоса.

14 февраля 1990 года " Вояджер-1 " сделал первый " семейный портрет " Солнечной системы, видимый снаружи, который включает в себя изображение планеты Земля, известное как Бледно-голубая точка . Вскоре после этого его камеры были отключены, чтобы сохранить энергию и компьютерные ресурсы для другого оборудования. Программное обеспечение камеры было удалено с космического корабля, поэтому теперь будет сложно заставить его снова работать. Земное программное обеспечение и компьютеры для чтения изображений также больше не доступны.

17 февраля 1998 года «Вояджер-1» достиг расстояния 69 а.е. (6,4 миллиарда миль; 10,3 миллиарда км) от Солнца и обогнал « Пионер-10 » как самый дальний космический корабль от Земли. Путешествуя со скоростью около 17 км / с (11 миль / с), он имеет самую высокую скорость гелиоцентрического удаления среди всех космических кораблей.

Пока «Вояджер-1» направлялся в межзвездное пространство, его инструменты продолжали изучать Солнечную систему. Ученые Лаборатории реактивного движения использовали эксперименты с плазменными волнами на борту " Вояджера-1 " и "Вояджера- 2 " для поиска гелиопаузы , границы, на которой солнечный ветер переходит в межзвездную среду . По состоянию на 2013 год зонд двигался с относительной скоростью к Солнцу около 61 197 километров в час (38 026 миль в час). Со скоростью, которую зонд поддерживает в настоящее время, «Вояджер-1» проходит около 523 миллионов км (325 миллионов миль) в год, или около одного светового года за 18 000 лет.

Прекращение шока

Близкие пролеты газовых гигантов помогли гравитации обоим "Вояджерам "

Ученые из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса считают, что " Вояджер-1 " вошел в конечную ударную волну в феврале 2003 года. Это отмечает точку, в которой солнечный ветер замедляется до дозвуковых скоростей. Некоторые другие ученые выразили сомнение, что обсуждалось в журнале Nature от 6 ноября 2003 г. Проблема не будет решена до тех пор, пока не станут доступны другие данные, поскольку детектор солнечного ветра " Вояджера-1 " перестал функционировать в 1990 г. Этот отказ означал прекращение обнаружения ударных волн. должно быть выведено из данных других приборов на борту.

В мае 2005 года в пресс-релизе НАСА говорилось, что все согласны с тем, что « Вояджер-1 » тогда находился в гелиооболочке . На научной сессии на собрании Американского геофизического союза в Новом Орлеане 25 мая 2005 г. д-р Эд Стоун представил доказательства того, что аппарат преодолел ударную волну в конце 2004 г. По оценкам, это событие произошло 15 декабря 2004 г. на расстоянии 94 а.е. (8 700 миллионов миль) от Солнца.

гелиооболочка

31 марта 2006 г. радиолюбители из AMSAT в Германии отследили и приняли радиоволны от " Вояджера-1 " с помощью 20-метровой (66 футов) антенны в Бохуме с помощью метода длинного интегрирования. Полученные данные были проверены и сопоставлены с данными станции Deep Space Network в Мадриде, Испания. Кажется, это первое подобное любительское отслеживание " Вояджера-1 " .

13 декабря 2010 года было подтверждено, что " Вояджер-1 " преодолел пределы радиального потока солнечного ветра , измеренного прибором с заряженными частицами низкой энергии. Предполагается, что солнечный ветер на таком расстоянии поворачивается в сторону из-за межзвездного ветра, давящего на гелиосферу. С июня 2010 года обнаружение солнечного ветра постоянно было нулевым, что является убедительным доказательством этого события. В этот день космический корабль находился примерно в 116 а.е. (17,4 миллиарда км; 10,8 миллиарда миль) от Солнца.

«Вояджеру-1 » было приказано изменить ориентацию, чтобы измерить боковое движение солнечного ветра в этом месте в космосе в марте 2011 г. (~ 33 года 6 месяцев с момента запуска). Испытательный полет, проведенный в феврале, подтвердил способность космического корабля маневрировать и переориентироваться. Курс космического корабля не изменился. Он повернулся на 70 градусов против часовой стрелки относительно Земли, чтобы обнаружить солнечный ветер. Это был первый раз, когда космический корабль совершил какое-либо серьезное маневрирование с тех пор, как в 1990 году была сделана фотография планет « Семейный портрет » . возобновил отправку передач обратно на Землю. Ожидалось, что « Вояджер-1 » войдет в межзвездное пространство «в любое время». " Вояджер-2 " все еще обнаруживал направленный наружу поток солнечного ветра в тот момент, но было подсчитано, что в последующие месяцы или годы он будет находиться в тех же условиях, что и " Вояджер-1 " .

Сообщалось, что космический корабль находился при склонении 12,44 ° и прямом восхождении 17,163 часа, а также на эклиптической широте 34,9 ° (эклиптическая широта меняется очень медленно), что поместило его в созвездие Змееносца , как наблюдалось с Земли 21 мая 2011 года.

1 декабря 2011 года было объявлено, что «Вояджер-1 » обнаружил первое излучение Лайман-альфа, исходящее из галактики Млечный Путь . Лайман-альфа-излучение ранее было обнаружено от других галактик, но из-за помех со стороны Солнца излучение Млечного Пути было невозможно обнаружить.

5 декабря 2011 года НАСА объявило, что «Вояджер-1 » вошел в новый регион, называемый «космическим чистилищем». В этой области застоя поток заряженных частиц от Солнца замедляется и поворачивается внутрь, а магнитное поле Солнечной системы удваивается по силе, поскольку межзвездное пространство, кажется, оказывает давление. Энергичных частиц, происходящих из Солнечной системы, становится меньше почти наполовину, в то время как обнаружение высокоэнергетических электронов извне увеличивается в 100 раз. Внутренний край застойной области находится примерно в 113 а.е. от Солнца.

Гелиопауза

В июне 2012 года НАСА объявило, что зонд обнаруживает изменения в окружающей среде, которые, как предполагается, коррелируют с прибытием в гелиопаузу . «Вояджер-1 » сообщил о заметном увеличении количества обнаруженных им заряженных частиц из межзвездного пространства, которые обычно отклоняются солнечными ветрами в гелиосфере от Солнца. Таким образом, корабль начал входить в межзвездную среду на краю Солнечной системы.

«Вояджер-1» стал первым космическим кораблем, пересекшим гелиопаузу в августе 2012 года, затем на расстоянии 121 а.е. (1,12 × 10 10  миль; 1,81 × 10 10  км) от Солнца, хотя это не было подтверждено еще год.

По состоянию на сентябрь 2012 года солнечному свету потребовалось 16,89 часа, чтобы добраться до «Вояджера-1» , который находился на расстоянии 121 а.е. Видимая звездная величина Солнца с космического корабля составила -16,3 (примерно в 30 раз ярче полной Луны). Космический корабль двигался со скоростью 17,043 км/с (10,590 миль/с) относительно Солнца. При такой скорости потребуется около 17 565 лет, чтобы пройти световой год . Для сравнения, Проксима Центавра , ближайшая к Солнцу звезда, находится на расстоянии около 4,2 световых года (2,65 × 10 5  а.е. ) далеко. Если бы космический корабль двигался в направлении этой звезды, прошло бы 73 775 лет, прежде чем «Вояджер-1 » достиг бы ее. ( Вояджер-1 движется в направлении созвездия Змееносца .)

В конце 2012 года исследователи сообщили, что данные о частицах с космического корабля свидетельствуют о том, что зонд прошел через гелиопаузу. Измерения с космического корабля выявили неуклонный рост с мая столкновений с частицами высоких энергий (выше 70 МэВ), которые считаются космическими лучами , исходящими от взрывов сверхновых далеко за пределами Солнечной системы , с резким увеличением этих столкновений в конце августа. В то же время в конце августа резко сократилось количество столкновений с низкоэнергетическими частицами, которые, как считается, исходят от Солнца.

Эд Рулоф, ученый-космонавт из Университета Джона Хопкинса и главный исследователь прибора для измерения заряженных частиц низкой энергии на космическом корабле, заявил, что «большинство ученых, участвовавших в создании « Вояджера-1 », согласны с тем, что [эти два критерия] были достаточно удовлетворены». Однако последний критерий для официального объявления о том, что «Вояджер-1 » пересек границу, ожидаемое изменение направления магнитного поля (с солнечного на направление межзвездного поля за его пределами) не наблюдался (поле изменило направление всего на 2 градуса), что навело некоторых на мысль о неправильной оценке природы края гелиосферы.

3 декабря 2012 года ученый проекта «Вояджер» Эд Стоун из Калифорнийского технологического института сказал: «Вояджер» обнаружил новую область гелиосферы, о существовании которой мы не подозревали. Очевидно, мы все еще внутри. Но магнитное поле теперь соединен с внешним миром. Так что это похоже на шоссе, пропускающее частицы внутрь и наружу». Магнитное поле в этой области было в 10 раз более интенсивным, чем «Вояджер-1» , с которым столкнулся перед ударной волной. Ожидалось, что это будет последний барьер перед тем, как космический корабль полностью покинет Солнечную систему и войдет в межзвездное пространство.

Межзвездная среда

В марте 2013 года было объявлено, что «Вояджер-1 », возможно, стал первым космическим кораблем, вышедшим в межзвездное пространство, обнаружив заметное изменение в плазменной среде 25 августа 2012 года. Однако до 12 сентября 2013 года этот вопрос оставался открытым. относительно того, была ли новая область межзвездным пространством или неизвестной областью Солнечной системы. В то время прежняя альтернатива была официально подтверждена.

В 2013 году «Вояджер-1 » покидал Солнечную систему со скоростью около 3,6 а . ) в год. С каждым годом "Вояджер-1" увеличивает отрыв от "Вояджера-2" .

" Вояджер-1 " достиг расстояния 135 а.е. (12,5 млрд миль; 20,2 млрд км) от Солнца 18 мая 2016 г. Солнце, или чуть более 19 световых часов; в то время « Вояджер-2 » находился на расстоянии 115,32 а.е. (10,720 миллиарда миль; 17,252 миллиарда км) от Солнца.

За его ходом можно следить на веб-сайте НАСА (см. § Внешние ссылки ).

«Вояджер-1» и другие зонды, которые находятся в межзвездном пространстве или находятся на пути к нему, за исключением «Новых горизонтов» .
" Вояджер-1 " передал звуковые сигналы, генерируемые плазменными волнами из межзвездного пространства .

12 сентября 2013 года НАСА официально подтвердило, что «Вояджер-1 » достиг межзвездной среды в августе 2012 года, как это наблюдалось ранее. Общепринятой датой прибытия является 25 августа 2012 г. (примерно за 10 дней до 35-летия его запуска), когда впервые были обнаружены стойкие изменения плотности энергичных частиц. К этому моменту большинство ученых-космонавтов отказались от гипотезы о том, что изменение направления магнитного поля должно сопровождать пересечение гелиопаузы; новая модель гелиопаузы предсказала, что такого изменения не будет обнаружено.

Ключевым открытием, которое убедило многих ученых в том, что гелиопауза была пересечена, стало косвенное измерение 80-кратного увеличения электронной плотности, основанное на частоте плазменных колебаний , наблюдаемых начиная с 9 апреля 2013 г., вызванных вспышкой на Солнце. в марте 2012 г. (ожидается, что плотность электронов за пределами гелиопаузы будет на два порядка выше, чем внутри). Более слабые наборы колебаний, измеренные в октябре и ноябре 2012 г., предоставили дополнительные данные. Косвенное измерение потребовалось, потому что плазменный спектрометр « Вояджера-1 » перестал работать в 1980 году. В сентябре 2013 года НАСА опубликовало записи звуковых преобразований этих плазменных волн, которые впервые были измерены в межзвездном пространстве.

Хотя обычно говорят, что « Вояджер-1 » покинул Солнечную систему одновременно с выходом из гелиосферы, это не одно и то же. Солнечная система обычно определяется как гораздо большая область пространства, населенная телами, вращающимися вокруг Солнца. Корабль в настоящее время находится на расстоянии менее одной седьмой от афелии Седны и еще не вошел в облако Оорта , область источника долгопериодических комет , которую астрономы считают самой удаленной зоной Солнечной системы.

В октябре 2020 года астрономы сообщили о значительном неожиданном повышении плотности в пространстве за пределами Солнечной системы , обнаруженном космическими зондами « Вояджер-1 » и «Вояджер-2 » . По мнению исследователей, это означает, что «градиент плотности является крупномасштабной особенностью VLISM (очень локальной межзвездной среды ) в общем направлении носа гелиосферы ».

В мае 2021 года НАСА впервые сообщило о непрерывном измерении плотности вещества в межзвездном пространстве, а также о первом обнаружении межзвездных звуков.

В мае 2022 года НАСА сообщило, что «Вояджер-1 » начал передавать «загадочные» и «странные» телеметрические данные в сеть дальнего космоса (DSN). Он подтвердил, что рабочее состояние корабля осталось неизменным, но проблема возникла из-за системы артикуляции и управления ориентацией (AACS). Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) 18 мая 2022 года опубликовала заявление о том, что AACS работает, но отправляет неверные данные. В конечном итоге проблема была прослежена до того, что AACS отправляла свои телеметрические данные через компьютер, который не работал в течение многих лет, что привело к повреждению данных. В августе 2022 года НАСА передало AACS команду использовать другой компьютер, что решило проблему. Ведется расследование причин первоначального переключения, хотя инженеры предположили, что AACS выполнил неверную команду с другого бортового компьютера.

Будущее зонда

Межзвездная скорость ( )
Зонд Скорость ( )
Пионер 10 11,8 км/с (2,49 а.е./год)
Пионер 11 11,1 км/с (2,34 а.е./год)
Вояджер 1 16,9 км/с (3,57 а.е./год)
Вояджер 2 15,2 км/с (3,21 а.е./год)
Новые горизонты 12,6 км/с (2,66 а.е./год)

Оставшийся срок службы

Изображение радиосигнала " Вояджера-1 " 21 февраля 2013 г.

В декабре 2017 года НАСА впервые с 1980 года успешно запустило все четыре двигателя маневра коррекции траектории (TCM) « Вояджера-1 » . антенна зонда была направлена ​​на Землю. Использование двигателей TCM позволит « Вояджеру-1» продолжать передавать данные НАСА еще два-три года.

Из-за уменьшения доступной электроэнергии команде «Вояджера» пришлось расставить приоритеты, какие инструменты оставить включенными, а какие отключить. Обогреватели и другие системы космического корабля были отключены одна за другой в рамках управления питанием. Инструменты полей и частиц, которые с наибольшей вероятностью отправят обратно ключевые данные о гелиосфере и межзвездном пространстве, получили приоритет для продолжения работы. Инженеры ожидают, что космический корабль продолжит работу по крайней мере с одним научным прибором примерно до 2025 года.

Год Прекращение определенных возможностей в результате ограничений доступной электрической мощности
1998 г. Прекращение ультрафиолетового спектрометра (UVS)
2007 г. Терминатор плазменной подсистемы (PLS)
2008 г. Выключение планетарного радиоастрономического эксперимента (PRA)
2016 Прекращение наблюдения за сканирующей платформой и ультрафиолетовым спектрометром (УВС)
Неизвестная дата Начать отключение научных инструментов (по состоянию на 18 октября 2010 г. порядок еще не определен, однако ожидается, что инструменты низкоэнергетических заряженных частиц, подсистемы космических лучей, магнитометра и подсистемы плазменных волн все еще будут работать)
Неизвестная дата Прекращение работы магнитофона данных (DTR) (ограничено возможностью захвата данных со скоростью 1,4 кбит / с с использованием антенной решетки 70 м / 34 м; это минимальная скорость, с которой DTR может считывать данные).
Неизвестная дата Прекращение гироскопических операций (ранее 2017 г., но резервные двигатели активны для продолжения гироскопических операций).
2025–2036 гг. Больше не сможет питать даже один инструмент. После 2036 года оба зонда будут вне досягаемости сети дальнего космоса.

Далекое будущее

При условии , что «Вояджер-1 » ни с чем не столкнется и не будет возвращен, космический зонд « Новые горизонты » никогда не пройдет мимо него, несмотря на то, что он запускается с Земли на более высокой скорости, чем любой из космических кораблей «Вояджер». Космический корабль «Вояджер» извлек выгоду из нескольких облетов планет, чтобы увеличить свою гелиоцентрическую скорость, тогда как «Новые горизонты» получили только один такой импульс — от облета Юпитера. По состоянию на 2018 год New Horizons движется со скоростью около 14 км / с (8,7 миль / с), что на 3 км / с (1,9 мили / с) медленнее, чем Voyager 1 , и все еще замедляется.

Ожидается, что " Вояджер-1 " достигнет теоретического облака Оорта примерно через 300 лет и пройдет через него примерно через 30 000 лет. Хотя он не направляется к какой-либо конкретной звезде, примерно через 40 000 лет он пройдет в пределах 1,6 световых года (0,49 парсека ) от звезды Глизе 445 , которая в настоящее время находится в созвездии Camelopardalis и на расстоянии 17,1 световых года от Земли. Эта звезда обычно движется к Солнечной системе со скоростью около 119 км / с (430 000 км / ч; 270 000 миль в час). НАСА говорит, что «Вояджерам суждено — возможно, вечно — блуждать по Млечному Пути». Через 300 000 лет он пройдет менее чем в 1 световом году от звезды M3V TYC 3135-52-1.

Золотой рекорд

Золотой рекорд Вояджера
Приветствие ребенка (голосом Ника Сагана ) на английском языке, записанное на Voyager Golden Record .

Каждый космический зонд "Вояджер" несет позолоченный аудиовизуальный диск на случай , если космический корабль когда-либо будет обнаружен разумными формами жизни с других планетарных систем. На диске есть фотографии Земли и ее форм жизни, ряд научных сведений, устные приветствия от таких людей, как Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций и президент Соединенных Штатов, а также попурри «Звуки Земли», включающее звуки китов, плач ребенка, волны, разбивающиеся о берег, и коллекция музыки, включающая произведения Вольфганга Амадея Моцарта , Слепого Вилли Джонсона , Чака Берри и Вали Балканской . Включены другие восточные и западные классические произведения, а также различные исполнения местной музыки со всего мира. Запись также содержит приветствия на 55 различных языках.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки