Вы когда-либо размышляли о том, что находится за пределами нашей Солнечной системы? Представьте уникальный космический корабль, созданный человечеством, который пересекает волшебную границу в межзвездное пространство и внезапно сталкивается с ужасающей находкой. Это самый отдаленный искусственный объект, когда-либо сделанный человеком. Во время, когда космический аппарат Voyager 1 стал первым объектом, вышедшим в межзвездное пространство, научные сотрудники и технические специалисты в НАСА праздновали, обнимая друг друга. Мы достигли невероятного успеха. Такое событие могло бы не произойти, если бы всё зависело от некоторых политиков, стремившихся досрочно завершить программу работы с зондом Voyager. Когда стало известно о планах прекратить финансирование для двух зондов, запущенных в 1970-е годы, возникли протесты не только в НАСА, но и среди исследователей по всему миру, которые объединились для обеспечения продолжения научной поддержки миссии. Даже если бы это решение было принято, зонды продолжили бы свое путешествие в межзвездное пространство и к нашим ближайшим космическим соседям.
Ежегодное мониторинг и анализ данных, полученных от Voyager 1 и Voyager 2, стоили несколько миллионов долларов за десятилетия. Однако ученые единодушны во мнении, что уникальные знания, предоставленные этими зондами, оправдывают каждый вложенный в них доллар. Эти зонды первыми исследовали самые отдаленные уголки Солнечной системы и, в конечном счете, пересекли увлекательную границу в межзвездное пространство. Voyager 1 является шедевром инженерной мысли. Этот благородный космический аппарат, находящийся на расстоянии миллиардов километров от своей отправной точки, по-прежнему ежедневно передает тысячи данных, используя технологию, устаревшую даже по меркам старинного кассетного магнитофона. Это поистине тревожно, но это лишь малая часть того, что поражает в этой выдающейся миссии. Выдающаяся миссия НАСА недавно сделала шокирующее открытие, которое вызвало бурю эмоций среди ученых и привлекло внимание всего мира. Никто не мог предположить, что произойдет, когда в 1977 году зонд начал свое путешествие к внешним планетам Солнечной системы, таким как Нептун, Уран, Сатурн и Юпитер, которые были основными целями миссии Voyager.
В те времена никто не мог предсказать, достигнет ли космический аппарат когда-либо своей цели. Космическая эксплорация только начиналась, и зонды Voyager стали одними из первопроходцев, отправленных к дальним границам Солнечной системы. В те годы ещё никто не знал, будут ли зонды продолжать свой полёт ещё дальше, хотя тайно все на это надеялись. В 1965 году Гарри Фландро, один из ключевых инженеров лаборатории реактивного движения НАСА, получил задание разработать аппарат, способный выдержать долгое и трудное путешествие к внешним планетам и отправить обратно фотографии и данные. Voyager 1 и его двойник Voyager 2 были впервые изображены в виде карандашных эскизов на блокноте, вспоминает Фландро. Время поджимало, так как учёные должны были использовать уникальное космическое расположение для отправки зондов Voyager косвенным путём. Такое расположение случается лишь раз в 176 лет. Зонды использовали гравитационные маневры, силы притяжения и ускорение планет, которые они миновали во время своего путешествия по космосу. Орбиты были вычислены с помощью компьютерных программ и таблиц.
Когда в конце 1970-х годов учёные обнаружили, что образовалось уникальное расположение всех четырёх газовых гигантов, это было похоже на то, как будто Бог открыл космический путь для научных исследований. Благодаря благоприятному положению Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна можно было достичь этих планет быстрее, чем это было запланировано изначально. В обычных условиях такое путешествие заняло бы 30 лет, но благодаря этой особенной гравитационной помощи маршрут был пройден всего за 12 лет. Время поджимало, ведь в начале 1980-х годов это космическое окно снова начинало закрываться. Такое благоприятное расположение происходит только раз в 176 лет, поэтому учёным действительно представилась жизненная возможность, которой они сумели воспользоваться. Обычно на создание таких зондов уходит до 20 лет, но Voyager 1 был построен всего за 10 лет, и, казалось, что нехватка времени никак не повлияла на качество конструкции, потому что почти 45 лет спустя оба зонда все ещё находятся в строю. Чтобы обезопасить миссию, НАСА решило в то время построить два зонда. В случае потери одного из них второй всё ещё оставался бы в запасе.
Всего через пятнадцать дней друг от друга в 1977 году с космодрома на мысе Канаверал были запущены два космических зонда, размером сравнимыми с малолитражным автомобилем. С тех пор они оказались в эксплуатации дольше, чем любой другой космический аппарат в истории человечества, преодолевая расстояния, недостижимые для любого человека или объекта с Земли. Учитывая, что изначально их миссия должна была длиться всего четыре года, эти аппараты действительно являются чудом. Миссия оказалась успешной. Voyager 2 проложил путь в космосе, став первым космическим аппаратом, исследовавшим планету Уран в 1986 году. Через три года он пролетел мимо Нептуна, отправляя на Землю первые снимки этой планеты, удалённой более чем на 22,5 миллиона километров от нас. Voyager 1 пролетел мимо Юпитера 5 марта 1979 года, обнаружил огромное Красное пятно, гигантский циклон на поверхности планеты, и выявил признаки вулканической активности на луне Ио, указывая на наличие геологической активности и, возможно, горячего ядра. 12 ноября 1980 года Voyager 1 пролетел мимо Сатурна на относительно близком расстоянии, впервые зафиксировав структуру его колец и открыв множество других, ранее неизвестных колец. Изображения спутника Сатурна, Титана, показали плотную атмосферу и особенности поверхности, такие как озёра, что дало надежду на возможное существование жизни на лунах газовых гигантов.
В январе 1986 года Voyager 1 достиг Урана, и его пролёт впервые показал необычное боковое положение оси вращения Урана и его тонкую кольцевую систему. В августе 1989 года на Нептуне Voyager 1 обнаружил мощные циклоны планеты и сделал снимки высокого разрешения нептунианской луны Тритон, а также выявил на своём пути десять ранее неизвестных спутников и изучил свойства атмосфер планет, которые он посетил. Таким образом, два новаторских зонда уже превзошли все ожидания и значительно расширили границы нашего представления о Солнечной системе. Эпическое путешествие продолжается. Прежде чем Voyager 1 совершил поразительные открытия на дальнем конце нашей Солнечной системы, ему предстояло пройти через плотные астероидные пояса на краю Солнечной системы. В поясе Койпера находятся тысячи астероидов, комет и кусков породы размером от гальки до дома, рассчитанного на одну семью. Зонды оказались достаточно прочными, хотя при прохождении этой зоны они сталкивались с большими булыжниками. Несмотря на все опасения, оба аппарата успешно и самостоятельно преодолели эти ранее неизследованные области космоса.
Обладая всего лишь 69 килобайтами оперативной памяти, что значительно меньше емкости современного смартфона, и используя оборудование, уступающее по качеству нынешним навигационным системам, зонды успешно ориентировались в сложных условиях и продолжали движение к краям Солнечной системы, выходя в межзвездное пространство. До этого человечество никогда не получало данных из таких далёких космических регионов. Учёные предполагали, что в какой-то момент влияние Солнца начнет уменьшаться, изменится магнитное поле, упадет уровень радиации и наступит вечная тьма межзвездного пространства. Эту зону, где сила солнечного излучения снижается, исследователи назвали гелиопаузой. Воджер-1 стал первым, кто передал данные из этой области, вызвав большое возмущение среди учёных и жаркие дебаты. Показания показались абсурдными, отклонялись от всех ожиданий, и в итоге предположили, что техника зондов могла устареть. Вероятно, учёные неверно оценили расстояние до гелиосферы и её края, а также плотность и интенсивность излучения.
Когда Voyager 1 достиг отметки в 50 астрономических единиц, всё ещё не было заметно никаких признаков перехода в межзвездное пространство, что озадачило учёных. Одним из ожидаемых признаков такого перехода считалось резкое увеличение уровня космических лучей, испускаемых высокоэнергетическими частицами, распространяющимися по космосу на скорости света в результате взрывов сверхновых и других космических катастроф. Низкоэнергетические космические лучи обычно отклоняются мощным магнитным щитом гелиосферы, не достигая внутренней части Солнечной системы. Однако Воджер-1 не подтвердил ни одну из этих теорий. Вместо этого, зонд зарегистрировал неожиданное присутствие ионизированных газов и непрерывное магнитное поле Солнца. 25 августа 2012 года, согласно официальным данным, Воджер-1, наконец, пересёк границу гелиосферы. Изначально это подтвердило ожидаемое увеличение плотности плазмы, но не было никаких доказательств изменения направления окружающих магнитных полей. Это сильно удивило учёных, которые ожидали значительное изменение направления магнитного поля на краю сферы влияния нашего Солнца.
В ноябре 2018 года Voyager 2 отправился в своё путешествие в межзвездное пространство на расстоянии 120 астрономических единиц от Земли. И этот аппарат также не зафиксировал никаких изменений в магнитном поле, что противоречило всем теоретическим предположениям. Оба зонда подтвердили эти данные, и с тех пор учёные NASA столкнулись с недоумением. С одной стороны, открытие было захватывающим, с другой — пугающим, ведь как могло быть, что магнитное влияние нашего Солнца, похоже, не имеет конца? Ни одна из существующих моделей магнитного поля Солнца до сих пор не смогла объяснить это явление. Некоторые учёные предполагают, что зонды Voyager всё ещё находятся внутри гелиосферы, и что предыдущие оценки расширения поля были ошибочными. Тем не менее, значительное увеличение количества космических лучей и плотности плазмы свидетельствует о том, что межзвездное пространство уже достигнуто. Загадка гелиосферы сродни попытке разглядеть круглую банку с золотой рыбкой с точки зрения самой рыбы. Зонды Voyager — единственные устройства, которые мы будем использовать для проведения таких наблюдений в ближайшие десятилетия. Однако их ресурсы постепенно исчерпываются.
Эти космические аппараты функционируют на основе технологий, разработанных пятьдесят лет назад. Данные, собранные на борту, хранятся на восьмидорожечных магнитофонах и затем передаются на Землю с использованием скромного 23-ваттного передатчика, мощность которого сопоставима с мощностью лампочки в холодильнике. Широкие антенны в виде тарелок используют радиосвязь, распространяющуюся через космическое пространство почти со скоростью света. Тем не менее, механизмы ослабевают. Сейчас расстояние до Voyager-1 составляет более 23 миллиардов километров, и сигналу требуется 20 часов, чтобы достичь Земли. Чтобы экономить энергию, неиспользуемые механизмы были отключены много лет назад. Зонды получают электричество в течение своего 45-летнего путешествия от радиоактивного распада плутония внутри батарей. С момента запуска мощность каждого зонда Voyager снижалась примерно на 4 ватта в год. В настоящее время исследователи надеются, что магнитометр и прибор для изучения плазмы останутся в рабочем состоянии ещё несколько лет, предоставляя крайне важные данные о самом внешнем крае Солнечной системы и переходах в межзвездное пространство. Что думаете?