Avaruustunnistimet Voyager 1 ja Voyager 2 lanseerattiin 40 vuotta sitten. Vain 12 vuodessa he lentäivät aurinkojärjestelmän neljän suurimman planeetan - Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen - lähelle. Molemmat avaruusanturit toimivat jatkuvasti ja lähettävät tietoa maapallolle, vaikka ne ovatkin tällä hetkellä kaukana Pluton kiertoradan ulkopuolella.
Palatkaamme takaisin vuoteen 1965, kun kilpailu kuun laskeutumisesta oli käynnissä, ja NASA: lla oli rahaa ja itseluottamus tehdä iso unelma.
Tuolloin kukaan ei ajatellut Voyageria, koska kaikki uskoivat, että avaruustekniikka ei ollut vielä valmis matkustamaan useita miljardeja kilometrejä aurinkokunnan ulkopuolella.
Mutta oli jo rahaa rekrytoida nuoria ja lupaavia matemaatikoita, jotka työskentelevät luonnontieteiden parissa suuressa Kalifornian tutkimuskeskuksessa JPL, ja kaksi tämän ryhmän matemaatikoista muodosti perustan Voyagerin kehitykselle.
Michael Minovichille ja Gary Flandrolle annettiin tehtäväksi tutkia mahdollisia lentoreittejä aurinkokunnan avaruuskoettimille. Tutkimus oli iskulauseella "oikea-aikainen harkinta", jonka piti jatkaa siihen asti, kunnes kivimiehet saavuttivat vaaditun kehitystason.
Kukaan ei odottanut merkittäviä tuloksia, mutta nämä kaksi nuorta matemaatikkoa havaitsivat, että vuosien 1976 ja 1979 välillä oli ainutlaatuinen tilaisuus käynnistää avaruuskoetin lentoon lähellä neljää suurta planeettaa ilman suuria polttoainekuluja. Se oli mahdollisuus, joka syntyi kerran 176 vuodessa. Näiden kolmen vuoden aikana planeetat sijaitsivat siten, että yhden planeetan painovoimaa oli mahdollista käyttää koettimen lentämiseen edelleen seuraavalle planeetalle.
Tämä oli onnellinen löytö. Viimeksi tämä tapahtui vuonna 1801, kun olimme kiireisiä Napoleonin sodista ja Kööpenhaminan meritaisteluista. Mutta seuraavan kerran se tapahtuu vuonna 2153.
NASA ei antanut tätä mahdollisuutta ohittaa: Suuren retkikunnan suunnitelmat aurinkosysteemistä laadittiin nopeasti.
Mainosvideo:
Oli tarkoitus lähettää ainakin neljä avaruusanturia ja tutkia lisäksi kaukaista Plutoa. Vuosina 1976-77 oli tarkoitus lähettää kaksi anturia Jupiterille, Saturnukselle ja Plutolle ja vuonna 1979 - vielä kaksi anturia Jupiterille, Uranukselle ja Neptunukselle.
Mutta Yhdysvaltain kongressi, saatuaan tietää, että tämä projekti oli yli miljardin dollarin arvoinen, ei pitänyt siitä. Se oli tuolloin paljon rahaa. Kongressi halusi jakaa rahaa vain kahdelle avaruusanturille, jotka hyödyntävät maapallon suotuisaa mahdollisuutta tutkia Jupiteria ja Saturnusta.
NASA valmistautuu "Suuri kävelylle"
NASA teki pienen siviili tottelemattomuuden tekoa, joka on kuitenkin nyt annettu anteeksi.
Voyager 1 toteutti tarkasti virallisen suunnitelman, joka rajoittui vain Jupiterin ja Saturnuksen käymiseen, mikä antoi mahdolliseksi tutkia Jupiterin kuun Io ja Saturnuksen iso kuu Titan läheltä.
Mutta se tarkoitti myös, että Voyager 1: lle annettiin kiertorata, josta oli mahdotonta lentää kauemmas Uranukseen ja Neptunukseen. Tutkijoilla oli salainen idea pitää Voyager 2 varastossa. Hän sai hitaan radan ja lensi siksi koko ajan Voyager 1: lle. Samalla kun Voyager 1 oli ratkaisemassa tehtäviään, Voyager 2 sai suorittaa alkuperäisen tehtävänsä ja lentää neljälle suurelle planeetalle, toisin sanoen, ottaa "Suuren kävelymatkan", koska tätä retkikuntaa kutsuttiin myöhemmin.
Tällä päätöksellä oli hauska seuraus: Voyager 2 julkaistiin ennen Voyager 1: tä. Seurauksena nopea Voyager 1 saavutti ensimmäisenä Jupiterin ja Saturnuksen. Ja hitaan Voyager 2: n piti olla tyytyväinen toiseen sijaan, mutta se sai mahdollisuuden tulla ensimmäiseksi koettimeksi, joka saavutti Uranuksen ja Neptunuksen.
Suuri valvonta johtaa ylimääräiseen työhön
Siksi Voyager 2 lanseerattiin 20. elokuuta. Ja vaikka se oli "hidas" koetin, se kuitenkin saavutti nopeuden 52 tuhatta kilometriä tunnissa, minkä seurauksena se lensi Kuun kiertoradan ohi alle 10 tunnissa.
Kaksi viikkoa myöhemmin nopea Voyager 1 käynnistettiin, ja nyt kaikki toivoivat sujuvaa lentoa Jupiteriin. Mutta sitten tapahtui epäonnistuminen, jonka seurauksena huomattavan määrän insinöörejä joutui tekemään ylitöitä seuraavan 12 vuoden aikana.
Ohjauskeskus unohti lähettää rutiiniviestin Voyager 2: lle. Kun Voyager 2 -tietokone ei saanut odotettua viestiä, ohjeisiin kirjoitettiin, että tämä voi tapahtua vain, jos sisäinen vastaanotin toimii väärin. Uskottiin, että ohjauskeskus ei yksinkertaisesti voinut unohtaa tätä toimintaa.
Voyager 2 vaihtoi vastuullisesti varavastaanottimeen, mutta sillä ei ollut asianmukaista asetusta ja se pystyi vastaanottamaan signaaleja vain hyvin kapealla, 96 hertsin taajuusalueella, ja tämä aiheutti ongelmia.
Ohjauskeskus lähetti luonnollisesti signaaleja hyvin tietyllä taajuudella, mutta koska Voyager siirtyi Doppler-efektin vuoksi erittäin nopeasti maan suhteen, se vastaanotti signaalin eri taajuudella. Siksi vastaanotin oli viritetty vastaanottamaan signaaleja 100 000 hertsin alueella.
Voyager 2 oli hiljaa
Ensimmäinen reaktio oli siirtää Voyager 2 päävastaanottimeen, mutta tämä vastaanotin rikkoi välittömästi kokonaan. Seurauksena NASA ei pystynyt lähettämään komentoja avaruusluotaimeen.
Tämä osoittautui odotettua huomattavasti vakavammaksi ongelmaksi. Nopeutta maapallon suhteen oli helppo laskea, mutta paljon pahempaa oli se, että jopa hyvin pienet muutokset anturin lämpötilassa, alle 0,3 astetta, muuttivat vastaanottimen taajuusaluetta niin paljon, että kosketus maan kanssa keskeytyi. Todettiin, että jopa kun yksi instrumentti kytkettiin päälle tai yhtä ohjausmoottoreita käytettiin, avaruusanturin lämpötila muuttui.
Vuosien mittaan NASA: n insinöörit kehittivät Voyagerille täydellisen matemaattisen mallin, joka pystyi laskemaan anturin lämpötilan sadanneosan tarkkuudella. Malli kehitettiin koko koettimen lennon aikana Neptunukseen, yhteydenpito siihen oli keskeytetty useita päiviä.
Voyager lähettää ensimmäiset kuvat Maahan
Maaliskuussa 1979 Voyager 1 saavutti Jupiterin, ja tutkijoita hämmästytti kirjaimellisesti keskustaan lähetetyt fantastiset valokuvat: pilvet ja punainen piste Jupiterilla, Ion oranssi kuu ja valkoinen, kaikki jään peittämä Europa.
Jupiterin suuri punainen piste. Kuva ottanut Voyager 1
Tutkijat oppivat, mitä "välitön tiede" tarkoittaa, kun JPL: n toimittajat kysyivät heti selityksiä valokuvista, jotka saatiin vain muutama tunti sitten ja joita asiantuntijat eivät siksi analysoineet huolellisesti.
Monille tutkijoille, jotka ovat tottuneet hiljaiseen elämään ja joutuneet yhtäkkiä suureen yleisöön kymmenien toimittajien edessä, jotka haluavat saada vastauksen, tämä oli todellinen testi.
Sateinen sää Australian yli aiheuttaa ongelmia
Koetimen lennon aikana Australian yli, jossa sijaitsee suuri seuranta-asema, kova sade aiheutti ongelmia. Voyager lähetti datansa maapallolle vain 3,6 cm: n säteellä, ja niin lyhyen radion aallot kulkivat tuskin sadepilvien läpi. Tämän vuoksi tiedot katosivat muutamassa tunnissa.
Mutta odottamaton tapahtuma tapahtui vasta muutamaa päivää myöhemmin, kun Voyager 1 oli matkalla Jupiterista Saturnukseen.
Luotettavan navigoinnin kannalta on välttämätöntä tietää tarkalleen Voyagerin sijainti, ja tämän piti tapahtua erityisesti valokuvaamalla Io: n satelliitti yhdessä taustalla olevien tähteiden kanssa. Siksi käytettiin hitaata valotusaikaa, minkä seurauksena valokuvassa oleva Io näytti valaistuksesta valkoiselta levyltä.
Valokuvien analysointitehtävän tietokoneella suoritti navigointitiimin nuori työntekijä Linda Morabito. Hän huomasi, että Ion yli oli jotain, joka näytti pilveltä. Iolla ei ole ilmapiiriä, joten kukaan ei odottanut pilviä muutama sata kilometriä pinnan yläpuolella.
Vuoroveden voimat ja tulivuoren toiminta
Heti epäiltiin, että se oli tulivuorenpurkaus, mutta asiantuntijat, jotka pystyivät tutkimaan valokuvia, olivat viikonloppumatkalla. Siksi kului kokonainen kolme päivää, ennen kuin NASA kertoi ensimmäisten aktiivisten tulivuorten löytäneen Maan ulkopuolella.
Uutiset olivat erityisen tärkeitä kolmelle amerikkalaiselle tutkijalle. Vain viikko sitten he julkaisivat Science-lehdessä artikkelin, jossa ennustetaan tulivuorten olemassaoloa Jupiterin ja naapurikuvien Europa ja Ganymede voimakkaiden vuorovesivoimien seurauksena.
Neljä kuukautta myöhemmin Voyager 2 lähestyi Jupiteria. Tutkijat olivat nyt valmiita seuraamaan Ion tulivuoria ja tutkimaan tarkemmin Europa: n vahingoittumatonta jääpintaa. Nykyään uskotaan, että tämä jääpinta peittää meren, jonka syvyys voi olla 100 km ja jossa voi olla elämää.
Ja Voyagerin mittausten ansiosta tiedämme nyt, että vuoroveden voimat saavat Ion kiinteän pinnan liikkumaan ylös ja alas korkeuden muutoksissa jopa 100 metriä. Siksi ei ole yllättävää, että tämän seurauksena syntyvä lämpö johtaa voimakkaaseen vulkaaniseen aktiivisuuteen.
Voyager 1 lentää lähellä Titania
Oli hiljainen aika ennen kuin Voyager 1 lensi Saturnukseen marraskuussa 1980. Tutkijat voivat taas vain istua ja katsella ilahduttaen fantastisia valokuvia Saturnuksen renkaista. Suurimmat odotukset liittyivät kuitenkin lentoon lähellä Titania. Tämä lento Titanin ohi sulki pois Voyager 1: n kyvyn jatkaa lentoaan Uranukseen ja Neptunukseen.
Mutta ainoa näkemä asia oli täysin läpäisemätön oranssi pilvikansi. Kuitenkin tutkittiin ilmakehän koostumusta, joka on pääosin hiilidioksidia ja pieni määrä metaania. Pintapaine oli 1,6 kertaa voimakkaampi kuin maan.
Mittaukset ovat osoittaneet, että Titanin ympärillä olevaan oranssiin sameuteen syntyy suuria määriä orgaanisia molekyylejä, kun metaani altistuu auringonvalolle. Tämä tarkoittaa, että Titan saa joka tapauksessa monia molekyylejä, jotka ovat edellytys elämän syntymiselle. Valitettavasti mittaukset osoittivat lämpötilan miinus 180 astetta. Se on kolea elämää varten, mutta lämpötila antaa metaanille mahdollisuuden löytää merenpinnasta.
Piti vielä kestää 30 vuotta, ennen kuin tutkaa käyttävä Cassini-avaruuskoetin pystyi näkemään kuuluisat metaanimeret Titanin pohjoisissa ja eteläisissä napoissa pilvipeitteestä huolimatta.
Voyager 2 kohtaa uudet haasteet
Voyager 2 lensi Saturnukseen elokuussa 1981, ja aluksi kaikki meni hyvin vastaanottimen ongelmista huolimatta. Hän valokuvatti pienen Enceladus -kuukauden, joka, kuten tänään tiedämme, purkaa valtavia geysureja jään peittämän pinnan halkeamista, ja otti kuvia jäisestä kuun Hyperionista, joka muistuttaa läheisesti pesusieniä.
Mutta sitten ongelmat alkoivat. Pyörätelijä tieteellisillä välineillä juuttui, paljon tietoa menetettiin. Suunnittelijoiden piti taas työskennellä ylimääräisesti, mutta tilanne jatkoi huonontumistaan, koska NASA: lla oli 108 henkilöä 200 sijaan, koska henkilöstö väheni.
Suuri työmäärä on johtanut monien työntekijöiden fyysiseen ja henkiseen väsymykseen.
Mutta ongelmat havaittiin, ne liittyivät voimansiirtoon, joka ohjaa kääntöpöytää. Ongelmana oli voitelu. Lavan kääntyessä nopeasti rasva lensi hammaspyöriltä nollapainolla, mikä tarkoitti, että metalliosat koskettivat toisiaan. Pienet metallilasut ilmestyivät ja irtoavat, estäen liikkeen. Ongelma voitaisiin välttää kääntämällä alustaa hitaasti.
Lento Uranukseen
Onneksi ongelman ratkaisemiseksi oli tarpeeksi aikaa, koska Voyager 2: n piti lentää Saturnusta Uranukseen melkein viiden vuoden ajan. Siitä huolimatta, se oli vaikea aika, koska, kuten jo mainittiin, lento Uranukseen ei ollut täysin rauhallinen.
Kolme suurta seuranta-asemaa Kaliforniassa, Espanjassa ja Australiassa oli päivitettävä vastaanottamaan kriittisiä signaaleja Voyagerin pieneltä lähettimeltä, joka oli vain 20 wattia. Yksi tapa on kytkeä elektronisesti suuret 64-metriset paraboliantennit pienemmillä 34-metrisillä antenneilla, jotta ne voivat toimia yhtenä suurena.
Toinen ongelma oli nopea nopeus, jolla Voyager 2 lensi Uranuksen ohitse. Valokuvat olivat erittäin epäselviä, koska auringonvalo Uranuksen alueella on niin heikko, että on tarpeen pitää kehystä pitkään. Kaikki tämä auttoi löytämään kekseliäitä ratkaisuja - sen lisäksi, mitä tehtiin kääntöpöydällä (Loppujen lopuksi kaikki päättyi siihen, että vain yhden alustan kääntämisen peläten, että pelkäten, että se tukostuu uudelleen, he alkoivat kääntää koko avaruusanturia).
Onnettomuus, kun tavataan Uranusta
Kun Voyager 2 lensi Uranukseen tammikuussa 1986, ainoa havaittavissa oleva asia oli suuri sinertävä pallo, jossa ei ollut näkyviä pilvien merkkejä. Se, mitä Voyager näki, näytti olevan sameuskerros syvässä ilmakehässä, joka koostui kevyestä vedystä ja heliumista, pienillä määrin metaania ja muita hiilihydraatteja.
Mutta Voyagerin lento muistettiin jostakin erilaisesta.
Kuva Uranuksesta käyttäjältä Voyager 2
NASA: n piti toimittaa 28. tammikuuta 1986 ensimmäiset valokuvat Uranuksen pienistä satelliiteista - etenkin Mirandasta, jossa, kuten kävi ilmi, on melkein 10 kilometrin korkeita jyrkkiä jääkaloja. Lehdistötilaisuutta ei kuitenkaan järjestetty, koska muita materiaaleja ilmestyi yleisön televisioruuduille. Avaruussukkulan Challenger räjähdys osoitettiin, jossa seitsemän astronauttia kuoli.
Kerta toisensa jälkeen nähtiin räjähdyksestä tuleva valkoinen höyrypilvi ja kaksi eri suuntiin lentävää rakettien apulaitetta. Sen jälkeen kukaan ei halunnut osallistua Uranusta käsittelevään tiedotustilaisuuteen. Siksi Voyager 2 lähti hiljaa Uranuksesta ja aloitti kolmen vuoden matkansa Neptunukseen.
Hyvästi ja uusi alku
Elokuussa 1989 Voyager 2 lensi Neptunukseen, Suureen kävelylle, jonka kongressi ei koskaan sallinut.
Tällä kertaa oli kyse todellisesta avaruusalusta festivaalista Pasadena, jossa JPL sijaitsee. Siihen osallistui tuhansia ihmisiä, jotka palkittiin mielenkiintoisilla valokuvilla kauniista sinisestä Neptunuksesta, jossa oli valkoisia pilviä, joita myrsky ajoi 2000 km / h nopeudella.
On edelleen mysteeri, kuinka planeetalla, jolla on niin suuri etäisyys auringosta ja jolla on erittäin matala lämpötila - miinus 215 astetta = voisi olla tarpeeksi energiaa tällaisten voimakkaiden myrskyjen aikaansaamiseksi.
Pian oli aika jättää hyvästit Voyager 2: lle. ja tämä hyvästit olivat valokuvia suuresta jäisestä Triton-kuusta, joka hämmästyi geyserien läsnäolosta. Ainakin 50 kohtaa on löydetty pitkistä, tummista jälkeistä jonkinlaisesta purkauksesta.
Jotkut valokuvat osoittavat, että geizerit saavuttavat 8 kilometrin korkeuden, missä he kohtaavat suihkuvirran erittäin harvinaisessa ilmapiirissä. Hän venyttää pelkät geyserit tekemällä niistä pitkiä savun raitoja. Geyserien uskotaan olevan niin tummia, koska ne eivät sisällä vain höyryä, vaan sisältävät myös pölyä ja orgaanista ainetta.
Lento on juuri alkanut
Lento Neptunuksen ohitse oli Suuren kävelymatkan loppu, matka, jota voidaan perustellusti verrata laskeutumiseen kuuhun. Mutta tämä ei ollut jäähyväiset aurinkojärjestelmään, jota Voyager 1 tai Voyager 2 eivät vielä olleet poistaneet.
Valmistumisen merkitsemiseksi otettiin vuonna 1990 jäähyväiskuva kaikista aurinkokunnan planeetoista. Niissä maa on näkyvissä pienenä "vaaleansinisenä pisteenä" Tästä hetkestä maapallomme 6 miljardin kilometrin etäisyydestä on tullut eräänlainen symboli, joka osoittaa kuinka vähän tilaa me todellisuudessa miehitämme maailmankaikkeudessa.
Molemmat Voyager-koettimet ovat nyt kaukana Pluton kiertorajalta ja Kuiper-hihnasta, joka koostuu pienistä jäisistä planeetoista. Mutta heillä on vielä tuhansien vuosien matka ennen kuin he saavuttavat aurinkokuntamme viimeisen etupostin, nimittäin Oort-pilven, jota pidetään monien komeetojen syntymäpaikkana.
Voyager 1 asetti ennätyksen 141 AU: n matkalle auringosta (yksi AU on etäisyys maasta aurinkoon).
Hidas Voyager 2 matkusti vain 116 AU. Molemmat koettimet lähettävät jatkuvasti maapallolle tietoja, jotka liittyvät nyt pääasiassa aurinkotuuliin ja aurinko-magneettikenttään.
Tutkijat toivovat pitävänsä yhteyttä molempiin vanhoihin avaruusluotaimiin vuoteen 2025 saakka. Nämä kaksi koetinta ovat melkein ihmiskunnan ikuisia edustajia, vaikka niitä ei todennäköisesti löydy muustakaan sivilisaatiosta.
Maanviljelijöiden viesti
Molemmat matkaajat kantavat mukanaan Earthlingsin viestiä, joka on kirjoitettu kullatulle 30 senttimetrin levylle, joka on kiinnitetty aluksella.
Viestin kehitti tunnetun tähtitieteilijän ja astrobiologin Carl Saganin johtama komissio (Carl Sagan, 1934 - 1996). Koska todennäköisyys näiden koettimien löytämiseen koskaan on äärettömän pieni, voimme ottaa tämän viestin viestinä itsellemme.
Se sisältää sekä kuvia että ääniä, jotka on salattu levylle. Tämä on sarja kuvia, jotka kuvaavat kuinka levyn sisältö voidaan toistaa. Pelaaminen tulisi suorittaa nopeudella 16 2/3 rpm lautaselle kiinnitetyn neulan avulla. Se on vanhanaikainen, mutta teknisesti hyvä, jos vastaanottajat voivat selvittää kuvasarjan.
Henrik og Helle Stub