Истоки миссии
С самого зарождения человечество стремилось познать Вселенную. Птоломей, Коперник, Галилей и множество других людей, которые открыли нам Солнечную систему во всей красе, стояли у истоков изучения космоса. Но продолжим мы о газовых гигантах, которые были целю Вояджеров. Сатурн и Юпитер были видны с древних времен, но вот Уран и Нептун открыли намного позже.
Галилео Галилей наблюдал Нептун уже в 1612 году, но признал его за звезду. К нему вернулись только после открытия Урана, так как в его орбите наблюдались отклонения от таблиц, которые составил Алексис Бувар в 1821 году. С 1821 по 1846 года астрономы активно искали предмет отклонений и наконец, 23 сентября 1846 года, в Берлинской обсерватории обнаружили Нептун.
В середине 20 века человечество начало летать в космос. Первым был Спутник-1, за ним Пионер-1. В 1961 году полет человека в космос. В 60-х годах были совершены первые пробные полеты к Марсу. В 1973 году Пионер-10 достиг Юпитера, а в 1979 году Пионер-11 сфотографировал Сатурн. В это время Уран и Нептун оставались недосягаемыми. Само собой ученым хотелось получить эти планеты с более близкого расстояния и получить более качественные фотографии, чем полученные с 10-го и 11-го Пионеров. Так и зародилась миссия Вояджер.
Разработка миссии
Гари Фландро - человек, который рассчитал возможность достижения всех внешних планет с помощью гравитационного маневра рядом с каждой планетой, мимо которой пролетает зонд.
Суть маневра состояла в использовании гравитации крупных планет, под ее воздействием аппарат разгонялся, меняя свою траекторию и направляясь к следующей своей цели. Ускорение с помощью маневра. Полет 2 зонда наиболее красочно демонстрирует маневр.
В 1969 году НАСА выдвинуло проект Grand Tour (Большое Тур), полет и изучение внешних планет по двум траекториям: Юпитер — Сатурн — Плутон и Юпитер — Уран — Нептун, на каждую по 2 аппарата. Как всегда, все упиралось в деньги. Сверху подумали, подумали и решили, что Уран с Нептуном как-то далековато… (а Плутон тем более), соответственно денег не выделили, тогда в НАСА, скажем так, поделили проект на 2, убрав оттуда половину планет, зондов и Плутон (на данный момент, Плутон — карликовая планета, так что в каком-то смысле я прав про дележку планет). После всех правок финансирование было получено.
Оборудование
В процессе разработки плана полета стало ясно, что солнечные батареи, необходимые для питания зонда, будут бесполезны на таком удалении от Солнца (рядом с Нептуном солнечные лучи слабее в 900 раз, чем на земной орбите), и НАСА приняло решение поставить 3 радиоизотопных термоэлектрических генератора. Поясняю, РИТЭГ использует для выработки электричества тепло от распада радиоактивного материала, в случае Вояджера, плутоний-238 (его период полураспада составляет 87,7 года), когда материал распадается, то он выделяет тепловую энергию, а термоэлектрогенератор преобразует тепловую энергию в электрическую. Несмотря на схожесть с ядерным реактором, РИТЭГ отличается от него конструктивной простотой и меньшими размерами, но КПД у него все же существенно меньше.
На Вояджере было установлено 2 компьютера, в ходе полета они были неоднократно перепрограммированы, на что и были рассчитаны при запуске. Жесткий диск был рассчитан на 100 фотографий, а его емкость была равна 67 Мегабайт. Для ориентации в межзвёздном пространстве использовалось 2 датчика Солнца, датчик звезды Канопус и инерциальный измерительный блок (для определения координат). Для коррекции полета Вояджера использовалось 4 микродвигателя.
Ну и главное — камера. Точнее камеры, их было две: телевизионная камера с широкоугольным объективом и телевизионная камера с телеобъективом. Один кадр весил 125 килобайт, путем нехитрых вычислений получаем то, чтобы отправить 1 фото на землю требовалось полминуты (33.333… секунды, если я не ошибся в расчетах), вроде бы немного, но не забываем про расстояние до земли, увеличивающееся ежесекундно и ограниченность жесткого диска (100 кадров).
И вот Вояджер-1, 2 собраны и готовы к полету. Осталось только сказать «Ключ на старт…»
Полет Вояджера-1
Зонд стартовал 5 сентября 1977 года, 18 сентября в ходе калибровки приборов, Вояджер-1 сделал снимок Земли с Луной.
Уже через 2 года Вояджер начал передавать первые снимки Юпитера и 5 марта 1979 года произошло максимальное сближение.
С 27 февраля по 6 марта шла ежедневная конференция, где в прямом эфире передавали все снимки и данные с Вояджера. После пресс-конференции, Эдвард Стоун — руководитель всего проекта Вояджер, сказал: Я думаю у нас набралось открытий почти на десятилетие, за этот двухнедельный период. 6 марта было объявлено, что зонд покинул Юпитер. Вояджер-1 взял курс на Сатурн.
12 ноября 1980 года Вояджер-1 достиг Сатурна, последней цели своей экспедиции. Сатурн в нашем сознании представляется планетой, окруженной множеством разнородных колец, Вояджер дополнил наши знания о них, открыв еще одно — кольцо F. У колец нашлась интересная особенность, они были волнистыми, такой эффект создавали спутники Сатурна: Прометей и Пандора.
Было обнаружено очень много атмосферных бурь, которые не были видны с земли. Но самое интересное - это полюса Сатурна. В них, скажем так, вписаны шестиугольники правильной формы. В каждом из шестиугольников бушуют бури разных размеров и мощности, но есть одна центральная, похожая на водоворот, правда без воды. Ученые не могли понять, сей феномен. Спустя время выяснилось, что причиной такой странной геометрии были ветры, которые формировали такую устойчивую фигуру. Среди всех этих ураганов, температура на северном полюсе умудрилась подняться до +10°C. Хотя на верхних слоях атмосферы температура была равна -191°C.
Вояджер-1 внес неоценимый вклад в изучение Юпитера с Сатурном и их спутников. Количество информации, полученное с зондов, позволило запустить многие будущие миссии к ним.
Интересный факты
В 2004 году, когда «Вояджер-1» находился в 94 а.е. от Солнца, он пересёк границу ударной волны, создаваемой снижением скорости солнечного ветра ниже скорости звука в составляющей его плазме. Зонд попал в область, называемой гелиосферной мантией, где солнечный ветер ведет себя как упругий газ, в связи его взаимодействия с межзвездной средой
«Вояджер-1» покинул пределы солнечной системы примерно 25 августа 2012 года. Группа ученых опубликовала результаты исследования колебаний окружающей аппарат плазмы — результаты соответствовали расчетам электронной плотности для межзвездной среды.
На борту обоих Вояджеров находятся пластинки - позолоченная информационная пластинка с записью звуковых и видеосигналов, упакованная в алюминиевый футляр. Имеет диаметр 12 дюймов (около 30 см) и покрыта золотом для предохранения от эрозии под действием космической пыли.
