Когда Зонды «Вояджер» покинули Солнечную систему, они вызвали недоумение у многих ученых, результатами своих наблюдай, в той, отдаленной части космоса. Теперь ученые задумали новую миссию в далекое межзвездное пространство.
Давайте начнем с начала этой истории, и узнаем как все начиналось в далёком 1975 году
До получения докторской степени, Ральф Макнатт, даже никогда и не бывал к востоку от реки Миссисипи, но вскоре после того, как молодой техасец осенью 1975 года поступил в Массачусетский технологический институт (MIT), он оказался участником путешествия на край Солнечной системы, и даже дальше, за ее пределы.
В поисках должности ассистента-исследователя он оказался в офисе физика Герберта Бриджа, выдающейся фигуры в космической научной сфере, который во время Второй мировой войны руководил тайной попыткой демонтировать и отправить циклотрон Гарвардского университета в Нью-Мексико для Манхэттенского проекта. Бридж, очевидно, увидел знакомую искру в Макнатте и пригласил его поработать над детектором плазмы для "Вояджера", эпической миссии того времени, к внешним планетам, которая началась в 1977 году.
Теперь этот ветеран проекта «Вояджера», одного из величайших научных триумфов NASA, хочет вывести свой собственный проект на стартовую площадку. Макнатт и его коллеги из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) изложили концепцию Interstellar Probe (IP), миссии стоимостью 3,1 миллиарда долларов, чтобы поднять так называемую "научную перчатку", которую оба зонда «Вояджер» бросили десять лет назад, покинув гелиосферу, зону влияния Солнца. Мало кто ожидал, что аппараты продержатся так долго, но их увлекательные наблюдения, которые все еще поступают, перевернули многие представления о внешних границах Солнечной системы.
«Многие из наших предвзятых представлений оказались не слишком удачными» - говорит Макнатт.
Данные "Вояджера" настолько загадочны, что некоторые видные исследователи утверждают, что зонды еще не добрались до межзвездного пространства, возможно, потому, что границы гелиосферы простираются дальше, чем принято считать. Наблюдения с Земли не решит проблему и не дадут все ответы.
«Единственный способ увидеть, как выглядит наш аквариум - это заглянуть внутрь» - говорит Макнатт.
«Нам нужно получить современные инструменты, что понять происходящее там» - добавляет Леннард Фиск, космический физик из Мичиганского университета (UM), Энн-Арбор. “В этом смысле Межзвездный зонд был бы революционным».
Теперь Макнатту нужно убедить комиссию проекта, состоящих из его коллег, что бы запустить его в жизнь. Его команда представила концептуальное исследование IP для «decadal survey of solar and space physics» общественного научного мероприятия, проводимого Национальными академиями наук, инженерии и медицины, которое определит приоритеты в этой области на следующие 10 лет.
Комиссия должна начать обсуждение в апреле 2023 и вынести свой вердикт в 2024 году. Одобрение проекта IP во многом помогло бы заручиться поддержкой НАСА для зонда, который в идеале должен был стартовать в 2036 году. Время позволило бы ему встретиться с Юпитером и его мощной гравитацией (совершив гравитационный манёвр), которая направила бы зонд в межзвездное пространство. На границы Солнечной системы по расчетам, он прибудет примерно на 16 лет раньше, в два раза быстрее, чем потребовалось «Вояджеру».
Сейчас так же и китайские ученые разрабатывают аналогичную миссию под названием "Межзвездный экспресс", которая может стартовать примерно в то же время.
«Пристегнитесь!», с энтузиазмом говорит Джим Белл, ученый-планетолог из Университета штата Аризона, в Темпе, и бывший президент Планетарного общества. «Это космическая гонка на край Солнечной системы!»
Одной из проблем для Макнатта и его коллег является финансирование миссии, которая, как ожидается, продлится не менее 50 лет и потребует трех или более поколений ученых. Более сложной может быть завоевание сердец и умов в области космической физики, в которой доминируют эксперты по космической погоде — солнечным вспышкам и выбросам корональной массы, которые могут нанести ущерб спутникам и электросетям.
«Люди чрезмерно напуганы тем, что один большой проект высосет все финансирование для остальной науки, которой мы хотим заниматься» - говорит космический физик APL Понтус Брандт, главный научный сотрудник исследования концепции миссии IP.
Но Мерав Офер, астрофизик из Бостонского университета, говорит, что расширение границ поля зрения человечества очень важно. «Это близоруко, если мы продолжим финансировать только наблюдения за «космической погодой»».
«Путешественник на стероидах», как Макнатт называет IP, может споткнуться на этом первом препятствии. «Это маловероятно» - говорит Белл, который не имеет доли участия в проекте. Но у IP есть сильный защитник в лице Макнатта, говорит Офер, который называет его “фантастическим движителем и потрясателем”.
По словам Белла, превосходные наставнические способности Макнатта также будут иметь решающее значение. “Вы действительно должны думать не только о своей собственной жизни”, - говорит он.
МЕЖЗВЕЗДНОЕ ПРОСТРАНСТВО было целью всей жизни Макнатта, который говорит, что он был “замкнутым и занудным ребенком” со страстью к научной фантастике. Одной из работ, которая оставила глубокое впечатление, была работа Роберта Хайнлайна "Время для звезд", предпосылкой которой был парадокс близнецов, мысленный эксперимент начала 20-го века, целью которого было объяснить умопомрачительный аспект специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. В романе подросток-телепат присоединяется к экспедиции по поиску пригодных для жизни планет вокруг других звезд; он проводит 4 года на космическом корабле, который может двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Он возвращается домой и обнаруживает, что его привязанному к земле однояйцевому близнецу исполнился 71 год. Эта предпосылка вдохновила 16-летнего Макнатта придумать межзвездную миссию в качестве своего проекта для научной ярмарки 1970 года в Форт-Уэрте, штат Техас. Он изложил физические препятствия такого эпического путешествия и даже создал прототип космического корабля из плакатной доски, бальзового дерева и клея Элмера.
В средней школе Макнатт изо всех сил пытался удовлетворить свою жажду науки. Школьные учителя и администрация , где он учился, не были сильно заинтересованы в том, чтобы дети осваивали что-то кроме базовой программы, поэтому он и еще несколько сокурсников успешно подали петицию на дополнительный курс физики. Несколько лет спустя Макнатт получил шанс встретиться с “отцом космических путешествий”: Вернером фон Брауном, бывшим нацистским ученым-ракетостроителем, который переехал в Соединенные Штаты после Второй мировой войны и стал главным архитектором лунной программы НАСА. Фон Браун выступал с докладом в Техасском христианском университете, и Макнатта пригласили в студенческую группу, которая задавала вопросы. Он спросил фон Брауна, планирует ли НАСА отправить людей на Марс, скажем, к 1990 году. Этого не было в планах, сухо ответил фон Браун. Вместо этого, по его словам, космическое агентство сосредоточится на роботизированных зондах.
”Я был действительно раздражен", - говорит Макнатт. ”Я подумал что-то вроде:"Что, черт возьми, с тобой не так?"
Макнатт все же ушел со той встречи с автографом фон Брауна — который сейчас находится в его подвале вместе с моделью которую он собрал для научной ярмарки. Тогда он преисполнился твердой решимости стать ученым-космонавтом. У него были способности к математике, он участвовал в соревнованиях на скорость с помощью логарифмической линейки, и он специализировался на физике в Техасском университете A & M, Колледж-Стейшн. В Массачусетском технологическом институте, будучи младшим членом команды "Вояджера", он должен был отправиться на мыс Канаверал для запуска "Вояджера-1" в 1977 году, и он хорошо помнит посещение 2 года спустя центра управления полетами в Лаборатории реактивного движения (JPL). Телевизионные мониторы в кафетерии JPL показывали первые изображения Ио, ярко окрашенной вулканической луны Юпитера.
“Это было похоже на гниющий апельсин или пирог с пиццей. Я подумал: ”Боже мой, это так красиво ".
Открытия Вояджера о загадочных внешних планетах продолжали поступать, а бесстрашные зонды продолжали лететь.
К началу 2000-х годов казалось вероятным, что один или оба достигнут гелиопаузы - границы между гелиосферой и межзвездным пространством, где поток заряженных частиц, солнечный ветер, иссякает. Проблемой казалось то, что смягчение интенсивности различных излучений по мере удаления приведут к потере данных в связи с тем, что зонды были спроектированы в первую очередь для исследования мощной магнитосферы Юпитера, а не гораздо более слабых полей и частиц межзвездной среды.
"По сегодняшним стандартам информация, которую вы можете получить с космического корабля "Вояджер", примитивна", - говорит Белл. Тем не менее, добавляет Макнатт, “тот факт, что мы могли что-то получить, был намного лучше, чем ничего”.
БОЛЬШОЙ СЮРПРИЗ произошел в 2007 году, когда "Вояджер-2", нырнув ниже плоскости эклиптики, в которой вращаются планеты, пересек терминальный шок: там, где солнечный ветер впервые начинает ослабевать, когда он сталкивается с межзвездным газом и пылью, через которые проходит Солнечная система. "Вояджер-1" пересек эту черту 3 года назад, примерно в 94 астрономических единицах (AU) от Земли. (Один АС, среднее расстояние между Землей и Солнцем, составляет примерно 150 миллионов километров.) Но его плазменный детектор вышел из строя еще в районе Сатурна в 1980 году, поэтому он не смог измерить замедление солнечного ветра. Модели предсказывали, что скорость ветра замедлится с 1,2 миллиона километров в час примерно до 300 000 километров в час. Но "Вояджер-2" развил скорость ветра в 540 000 километров в час.
“После прохождения линии терминального шока, люди говорили: ”Что за ерунда?" - говорит Брандт.
Также загадочным было то, что "Вояджер-2" пересек ударную волну на целых 10 а.е. ближе к Земле, чем "Вояджер-1". После того, как член команды “ Вояджера" сообщил эту новость на конференции в Швейцарии,
"Все спрашивали:" Что происходит?" - говорит Елена Проворникова из APL, руководитель отдела гелиофизики IP, которая в то время работала в Институте космических исследований Российской академии наук в Москве. “Мы сразу же начали говорить о том, что может вызвать эту асимметрию — какая физика может лежать в ее основе”.
Миссия всей жизни
Исследователи настаивают на том, чтобы НАСА построило Межзвездный зонд (IP) стоимостью 3,1 миллиарда долларов, который будет исследовать плазменную среду Солнца и межзвездное пространство. Он последует по стопам "Вояджеров-1" и "Вояджеров-2", которые НАСА запустило в 1977 году. По большинству сообщений, два зонда пересекли гелиопаузу в межзвездное пространство десять лет назад. Если бы он был запущен тяжелой ракетой в 2036 году, IP мог покинуть гелиосферу к 2052 году, менее чем за половину времени, которое потребовалось "Вояджеру".
* Одна астрономическая единица (AU) равна 150 миллионам километров, среднему расстоянию между Солнцем и Землей.
Солнечный кокон
Гелиосфера - это зона влияния Солнца, пузырь, раздуваемый заряженными частицами в солнечном ветре.
1. Терминальный шок
Под воздействием нейтрального газа и пыли, проникающих в гелиосферу, скорость солнечного ветра здесь падает со сверхзвуковой до дозвуковой.
2. Гелиопауза
На этой границе солнечный ветер останавливается плазмой в межзвездной среде. Космические лучи и энергетически нейтральные атомы должны стать более распространенными. Направления магнитного поля также должны измениться, хотя это не было обнаружено.
3. Носовой амортизатор
Когда межзвездный ветер внезапно замедляется до дозвуковых скоростей, может образоваться ударная волна, аналогичная терминальному удару. Но некоторые исследования показывают, что Солнечная система движется недостаточно быстро, чтобы ее создать.
Изменение формы
На классической картине гелиосфера имеет форму кометы, раздавленной в направлении орбиты Солнца вокруг Галактики. Но данные миссии НАСА "Кассини" указывают на сферическую форму, в то время как другие модели предполагают, что он может быть лопастным, как круассан.
Вояджер на стероидах
Как и "Вояджер", IP будет измерять магнитные поля, поток плазмы и космические лучи. Это также даст новые инструменты в исследовании, такие как анализатор пыли. Передача данных будут намного быстрее.
"Это все равно, что сравнивать вращающийся телефон 1935 года с iPhone 13", - говорит руководитель проекта Ральф Макнатт.
Туманное будущее
Ожидается, что где-то в ближайшие 2000 лет Солнце оставит локальное облако газа и пыли. После этого он может войти в облако G. Если он будет более плотным, он раздавит защитный магнитный пузырь гелиосферы, потенциально подвергая Солнечную систему воздействию шквала космических лучей.
СРАВНЕНИЕ ЗОНДОВ:
Зонд Voyager
Масса: 815 кг
Размер тарелки: 3.66 м
Память: 70 килобайт
Скорость передачи данных: 600 бит в секунду (at 150 AU)
Зонд Interstellar (IP)
Масса: 860 кг
Размер тарелки: 5 м
Память: 2 терабайта
Скорость передачи данных: 16,000 в секунду (at 150 AU)
Позже космические физики выяснили, что модели в значительной степени игнорировали межзвездные магнитные поля, которые сжимают гелиосферу ниже эклиптики, говорит Проворникова (APL). Модели также предполагали, что солнечный ветер представляет собой устойчивый шторм, но они колеблется в зависимости от 11-летнего цикла магнитной активности Солнца, что является еще одной причиной, по которой два зонда достигли места пересечения на разных расстояниях.
Чтобы объяснить слабость терминального шока, космические физики обратились к результатам других планетарных исследований, таких как Cassini, космический корабль, который раскрыл тайны Сатурна и его колец. Одним из них было лучшее понимание ионов ”захвата": нейтральных атомов, в первую очередь водорода, из межзвездного пространства, которые ионизируются, когда сталкиваются с солнечным ветром или ультрафиолетовым излучением Солнца.
"Вояджер не был оборудован для измерения поглощения ионов", - говорит Брандт. “И они действительно занимают здесь центральное место”.
Ученые пришли к выводу, что поглощающие ионы, движущиеся вместе с солнечным ветром, получат достаточно энергии, преодолевая терминальный шок, чтобы объяснить, почему ветер не ослаб так сильно, как прогнозировалось.
Пройдя эту первую границу, зонды "Вояджер" вошли в гелиосферу, область, где уменьшившийся солнечный ветер продолжает ослабевать под градом газа и пыли, когда Солнечная система бороздит пространство. До встречи с “Вояджером” гелиосфера рассматривалась как тонкая "оболочка" гелиосферы. Но с более сильным солнечным ветром, возникающим из-за слабого терминального удара, оболочка должна быть толще. Солнечный ветер будет распространяться дальше, прежде чем остановиться в гелиопаузе, где горячая, тонкая плазма нашей гелиосферы уступает место холодной, плотной плазме межзвездного пространства.
Без работающего детектора плазмы "Вояджеру-1" было трудно подтвердить эту картину. Но в начале 2013 года ученые миссии, проанализировав данные с других детекторов, объявили, что зонд фактически покинул гелиосферу месяцами ранее, 25 августа 2012 года, на расстоянии около 122 а.е. от Земли. По их словам, резкое падение ионов солнечного ветра с более высокой энергией и сопутствующий рост космических лучей подтвердили это. Шесть лет спустя "Вояджер—2" достиг гелиопаузы почти на том же расстоянии от Солнца, в другой фазе солнечного цикла, что позволяет предположить, что, в отличие от терминального шока, гелиопауза нечувствительна к изменениям солнечной активности.
“Это было просто невероятно”, - говорит Проворникова.
Другие данные не сходились. Магнитное поле Солнца, встроенное в солнечный ветер, закручивается в спираль вращением Солнца. Пересекая гелиопаузу, "Вояджер-1" должен был наблюдать изменение направления магнитного поля, поскольку поле скручивания солнечного ветра уступает место межзвездным полям различной ориентации.
“Но это было в основном то же самое чертово направление от Солнца”, - говорит Брандт. ”Все люди, которые знают теорию, стоящую за этим, они мягко сказать - озадачены".
Фиск считает, что это признак того, что зонды еще не достигли межзвездного пространства. В выпуске Astrophysical Journal от 1 марта 2022 года он и его коллега Джордж Глоклер предполагают, что "Вояджеры 1 и 2" все еще находятся в гелиосфере, где они столкнулись с уникальной плазмой, содержащей два магнитных поля: не только поле, созданное ветром, но и дополнительное, создаваемое подвижными ионами, которые не уносятся вверх, навстречу ветру.
“Физика резко меняется, когда вы принимаете это во внимание”, - говорит он.
Проворникова и другие твердо придерживаются мнения, что зонды находятся в межзвездном пространстве, утверждая, что магнитное поле солнечного ветра, очевидно, рассеивается на гораздо большие расстояния, чем предполагали более ранние модели.
“Я не вижу сценария, при котором ”Вояджер" все еще находился бы внутри гелиосферы", - говорит Офер.
НЕЗАВИСИМО ОТ ТОГО, КТО ПРАВ, ученые находят странности межзвездного пространства.
"Вояджер не дал нам ответов, которые мы ищем, и мы должны извлечь из этого выгоду", - говорит Фиск.
Макнатт согласен, и в 2017 году он собрал команду сотрудников из 45 человек, включая Фиска и Офера, для разработки концепции миссии. По словам Макнатта, ученые рассматривали межзвездную миссию в течение 50 лет, начиная с "Вояджера", говорит Макнатт, но "никто не сел, не просчитал цифры и не сделал инженерию”. Группа опубликовала свой 498-страничный отчет на собрании Американского геофизического союза в декабре 2021 года.
Исследование концепции миссии убедительно решает один инженерный вопрос: запускать ли зонд к Солнцу и использовать его огромную гравитацию в качестве рогатки - идея, получившая название маневра Оберта. После обсуждения с экспертами фирмы по производству тепловых материалов команда IP пришла к выводу, что тепловой экран, необходимый для того, чтобы зонд проходил так близко к Солнцу, добавит слишком много массы — и риска.
“Вы не доберетесь туда быстрее” по сравнению с обычным запуском более легкого зонда, говорит Макнатт, — при условии, что запуск осуществляется на ракете с тяжелой грузоподъемностью с редкими третьей и четвертой ступенями.
Макнатт присматривается к системе космического запуска НАСА, гигантской ракете, больше, чем Saturn V, первый запуск которой состоялся этим летом, поскольку НАСА рассматривает возможность отправки астронавтов обратно на Луну. И он начал налаживать контакты в SpaceX и Blue Origin по поводу поездки IP в одной из больших пусковых установок, которые разрабатывают эти частные компании. После усиления гравитации от Юпитера IP должен достигать максимума со скоростью более 7 а.е. в год, что примерно в два раза быстрее, чем у зондов Voyager.
Китайская миссия Interstellar Express отправит два зонда в противоположных направлениях: один к носу гелиосферы, где, по мнению разработчиков моделей, его раздавливает встречный ветер частиц в межзвездном пространстве, а другой - к его хвосту. Наблюдения в ходе обеих миссий “дадут нам более полную картину гелиосферы”, - говорит Ван Чи, генеральный директор Национального центра космических наук Китайской академии наук. Когда его команда предложила миссию в 2014 году, она предусматривала запуск третьего зонда по траектории, перпендикулярной плоскости эклиптики, с использованием ядерного двигателя для выхода из гелиосферы. Но технические проблемы сложны, и этот зонд пока находится в разработке.
“Как гласит старая китайская поговорка, путешествие в тысячу миль начинается с одного шага”, - говорит Ван. “Сначала мы должны добиться успеха двух зондов”.
Хотя Макнатт говорит, что китайская команда “держит свои карты при себе”, он тоже рассматривает эти миссии как взаимодополняющие.
“Чем больше, тем веселее!” - говорит он. “По мере того, как вы будете получать различные разрезы через структуру гелиосферы и близлежащую межзвездную среду, вы узнаете много нового о том, что там происходит”.
В концептуальном отчете APL изложен широкий спектр научных исследований, которые может решить миссия IP, в зависимости от инструментов, которые она несет. Первое место в списке занимает набор из четырех детекторов, которые будут измерять частицы в широком энергетическом спектре — от самой холодной плазмы и самых слабых ионов захвата до космических лучей, достаточно горячих, чтобы поджарить цепочку ДНК.
“С "Вояджером” у нас гигантские энергетические пробелы", - говорит физик APL Элис Кокорос.
По словам Брандта, улучшение обнаружения ионов захвата может быть наиболее важной возможностью, поскольку космические физики только начинают осознавать ту неожиданную роль, которую они играют на краях гелиосферы.
Детектор пыли вылечил бы еще одно слепое пятно "Вояджера".
“Мы практически ничего не знаем о том, сколько межзвездной пыли на самом деле попадает в Солнечную систему”, - говорит Проворникова, или о том, как она взаимодействует с солнечным ветром.
Во время своего внешнего путешествия IP также мог бы нанести на карту облако пыли во внешних пределах Солнечной системы, оставшееся после его формирования. Контуры этой “зодиакальной” пыли могли бы уточнить модели образования, но они в значительной степени неизвестны, потому что измерения были сделаны только изнутри облака, говорит Макнатт.
Выход за пределы зодиакального облака даст еще одно преимущество: незамутненный вид на внегалактический фоновый свет (EBL) — сумму всего излучения, произведенного с момента большого взрыва. Космический корабль New Horizons, курсирующий за пределами Плутона, недавно раскрыл тайну, когда он наблюдал участок темного неба и зафиксировал примерно в два раза больше видимого света, чем может объяснить текущая перепись галактик, сообщила команда миссии в выпуске Astrophysical Journal от 1 марта. По словам Макнатта, оснащенный нужными приборами, IP “впервые смог бы определить абсолютную яркость EBL” на всех длинах волн.
Оказавшись в межзвездном пространстве, IP мог бы также последовать традиции других дальних зондов и оглянуться назад, на родину. Но вместо бледно-голубой точки Земли он запечатлел бы изображение всей гелиосферы.
“Вы можете решить эту проблему одним махом”, – говорит Макнатт, используя уникальную камеру, которая запечатлевает ночной пейзаж в стиле Ван Гога из энергичных нейтральных атомов (ENAs), образующихся в гелиосфере, когда ионы солнечного ветра сталкиваются с атомами межзвездного водорода, нейтрализуя ионы. Особенно показательны высокоэнергетические ENAs - те, которые превышают 50 килоэлектронвольт (кэВ).
“Моделирование показывает, что как только вы поднимаетесь выше 50 кэВ, происходит нечто замечательное — вы начинаете видеть изображения формы гелиосферы”, - говорит Брандт. Но он говорит с усмешкой: “Вероятно, это будет самая дорогая картина в истории”.
НАСА получило предварительный данные в 2008 году, когда оно вывело космический корабль размером с автобусную шину под названием Interstellar Boundary Explorer (IBEX) на орбиту вокруг Земли. Его две камеры ENA запечатлели первую карту всего неба ENAs во внешней гелиосфере - и они показали потрясающее зрелище: извилистую ленту, которая богаче ENAs, чем окружающие районы. “Большой круг в небе”, как называет его Брандт, может быть областью сразу за гелиопаузой, где ионы, попавшие в магнитное поле, порождают ENAs. Идеальный запуск IP в 2036 году - даст возможность запустить зонд прямо через ленту.
Ранние данные IBEX подтвердили традиционное представление о гелиосфере в форме кометы, с хвостом, простирающимся в два-три раза дальше в космос, чем нос. Но последующие измерения IBEX, Cassini и Voyager указывают на более округлую гелиосферу, а недавнее моделирование предполагает, что она вогнута с одной стороны, как круассан. В качестве выхода на бис IBEX НАСА в 2025 году планирует запустить Межзвездный картографический и ускорительный зонд (IMAP), который будет смотреть на гелиопаузу с орбитальной станции между Солнцем и Землей с гораздо более высоким разрешением изображения.
“IMAP многое привнесет в вечеринку”, - говорит Макнатт.
Но IP, по его словам, сможет предоставить наиболее показательную карту ENA из всех, как только она выйдет из гелиосферы и сделает снимок высокоэнергетических ENAs, освещающих гелиосферу.
НАУКА не остановится после того, как зонд достигнет межзвездного пространства. Офер говорит, что IP станет ”переломным моментом" в нашем понимании межзвездных облаков газа и пыли, через которые проходит Солнечная система во время 230-миллионолетней орбиты Солнца вокруг центра Млечного Пути. Подобно оазисам в пустыне, эти облака, вероятно, являются остатками звездных питомников, богатых источников водорода, которые разрушились под действием силы гравитации, образовав звезды. Космические физики составили элементарный облачный атлас местного межзвездного соседства.
"Это похоже на детский рисунок, но это все, что у нас есть”, — говорит Брандт.
IP будет непосредственно отбирать образцы газа, пыли и других данных местного межзвездного облака, около Солнечной системы возрастом около 60 000 лет. И, измеряя поглощение звездного света атомами пыли и водорода, он может исследовать близлежащее облако G, в которое мы погрузимся в ближайшие 2000 лет — если переход еще не начался.
”Мы понятия не имеем, что будет дальше", - говорит Брандт.
Чем плотнее и холоднее облако, тем больше импульса оно будет получать от солнечного ветра. Это может раздавить магнитный кокон Солнца в ущерб нашей биосфере.
"Вояджер" обнаружил, что 75% космических лучей, направляющихся в нашу сторону из межзвездного пространства, отфильтровываются во внешних пределах гелиосферы. По словам Брандта, если столкновение со следующим облаком сожмет гелиосферу вплоть до орбиты Земли, формы жизни подвергнутся воздействию интенсивной радиационной среды, которая приведет ДНК к мутациям.
Есть свидетельства такого события примерно в то время, когда ранние гоминиды только начинали осваивать каменные орудия, и Брандт размышляет о возможной связи.
"Пусть мурашки пробегут по вашему позвоночнику", - говорит он.
В последние годы ученые обнаружили изотопы железа-60 в образцах океанской коры, датируемых от 2 до 3 миллионов лет назад. Железо-60 не встречается в природе на Земле: оно вырабатывается в ядрах крупных звезд. Итак, либо соседняя сверхновая взорвала гелиосферу железной пылью, либо гелиосфера дрейфовала сквозь плотное облако, насыщенное железом-60 от предыдущей сверхновой.
В любом случае, говорит Брандт, “гелиосфера была далеко, и у нас был полный взрыв галактических космических лучей и межзвездной материи в течение долгого, долгого времени”.
Чтобы искать следы других подобных событий, IP может использовать плазменно-волновые антенны, чтобы по существу измерить температуру близлежащих электронов. Горячие области могут отмечать траектории взрыва материала от прошлых сверхновых.
Команда IP мыслит масштабно и другими способами — даже возможностью того, что зонд в конечном итоге отклонится от другой звезды и попадет в руки инопланетян. Каждый зонд "Вояджера" несет золотую пластинку, наполненную музыкой и голосами, представляющими культуру Земли. IP, вероятно, будет иметь обновленную цифровую версию: возможно, флэш—накопитель, передающий вкус жизни на Земле для инопланетян, которые обитают в их собственных гелиосферах - до тех пор, пока внеземной it-отдел сможет понять, как его прочитать.
ЕСЛИ ДЕСЯТИЛЕТНИЙ ОБЗОР (мероприятие «decadal survey of solar and space physics») одобрит IP и НАСА примет его, космическому агентству нужно будет убедить Конгресс в том, что эмиссар Star Trek (отсылка в культовому сериалу) стоит такой цены, а затем решить, какая лаборатория будет его поддерживать. После последнего успеха APL — солнечного зонда Parker стоимостью 1,5 миллиарда долларов, который летит ближе к Солнцу, чем любая другая миссия за всю историю, — команда Макнатта стремится снова надеть шляпы продаж.
“У нас за плечами много миссий. Паркер недополучил около 100 миллионов долларов”, - говорит Брандт.
Тем временем APL усердно воспитывает следующее поколение ученых в области IP. Буквально.
”Мы насчитали 13 младенцев, родившихся во время разработки концепции", - говорит Кокорос, которая очень надеется, что ее сын Люк, которому скоро исполнится 2 года, полюбит космос. Так же она ждет дочь в ноябре. "Я думаю, ей 14 к моменту старта!”
Во время разработки Корокос служила связующим звеном между учеными и инженерами, поскольку они стремились к компромиссу : полезной нагрузке, которая отвечала бы ключевым научным целям, не становясь слишком большой и «толстой» для обычной пусковой установки.
“Мне нравилось быть связующим звеном в центре проекта”, - говорит она.
Кокорос видит в Макнатте наставника.
“Я обожаю его. Если вы зададите ему вопрос, он расскажет вам историю. Роман, ” говорит она.
Так же она упоминает, что его богатство знаний отражается в его офисе APL, который завален памятными вещами о жизни, посвященной космосу.
"Это похоже на его мозг. Груды и груды видеокассет прошлых миссий, гигантские папки с не знаю чем ”.
Поскольку будущие лидеры интеллектуальной изысканий ждут своего часа - а некоторые еще в пеленках, — Макнатт надеется, что его стремление к звездам наконец получит одобрение и финансирование.
“Мы не хотим пинать эту банку дальше по дороге, чем она уже улетела”, - говорит он. В конце концов, для этого ветерана "Вояджера" это путешествие длилось полвека.
Пора делать что-то новое!
По материалам: журнала Science, автор текст Ричард Стоун.
Материал подготовил и перевел: Александр Булатов, @placeinspace
Теги: космос, вояджер, интерстеллар, ip, вселенная, солнечная система, межзвездный зонд