Voyager 1 jest najdalej znajdującym się od Ziemi obiektem, który został stworzony przez człowieka. Jak daleko znajduje się Voyager 1? Jakie były jego cele? Co interesującego niesie na swoim pokładzie? Odpowiadamy!
Program Voyager — podstawowe informacje
Początki programu Voyager miały miejsce w latach 60. W 1965 roku pracujący w centrum badawczym NASA Jet Propulsion Laboratory inżynier Gary Flandro dostrzegł korzystne warunki do dalekiego lotu kosmicznego. Konstelacja planet w drugiej połowie lat 70. pozwalała na szybsze dotarcie do zewnętrznych planet Układu Słonecznego — Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Korzystny układ umożliwiał użycie asysty grawitacyjnej. Manewr ten polega na wykorzystaniu pola magnetycznego dużego obiektu takiego jak planeta do zwiększenia prędkości i zmiany kierunku lotu. W ten sposób podróż do odległych planet została skrócona o 20 lat.
W tym celu zbudowano dwie identyczne sondy. Obie powstały we wspomnianym Jet Propulsion Laboratory w Kalifornii (USA). Ich konstrukcja to majstersztyk techniki. Z drugiej strony niektóre parametry techniczne doskonale pokazują, jak bardzo rozwinęła się technika przez ostatnie pół wieku.
Program początkowo nosił nazwę Grand Tour, czyli Wielka Wyprawa. Nazwa Voyager została nadana misji dopiero pół roku przed startem. Ciekawostką jest fakt, że pierwszy w niebo wzbił się Voyager 2. Miało to miejsce 20 sierpnia 1977. Sonda Voyager 1 została wystrzelona dwa tygodnie później, 5 września 1977. Obie w kosmos wzniosła rakieta Titan 3E-Centaur.
Voyager 1 i 2 ważą 825 kg i mierzą 47 cm wysokości. Średnica dziesięciobocznego pierścienia otaczającego kadłub to 1,78 m. Otacza on zbiornik z paliwem rakietowym — hydrazyną. Ogromna odległość dzieląca je od Ziemi uniemożliwia szybkie zdalne naprawy. Dlatego właśnie kluczowe komponenty powielono, by w razie awarii sonda mogła na jakiś czas przejść na systemy rezerwowe. Przykładem jest montaż trzech generatorów termoelektrycznych, które w wyniku rozpadu radioaktywnego izotopu plutonu-238 generują energię termiczną. Na pokładzie są także dwa komputery sterujące sondą. Pamięć wewnętrzna każdego z nich to… 70 KB.
Na wysięgnikach znajduje się m.in. system kamer. Pozostałe elementy aparatury naukowej to urządzenia do pomiaru polaryzacji i strumieni świetlnych (fotopolarymetr), pola magnetycznego (magnetometr), detektory cząstek naładowanych oraz anteny służące do badań i komunikacji z Ziemią.
Sygnał z anten komunikacyjnych przesyłany jest za pomocą sieci DSN (Deep Space Network) do trzech ośrodków na Ziemi: Goldstone w USA, ośrodka położonego niedaleko Madrytu w Hiszpanii i Canberry w Australii.
Dekady podróży skutkują zużyciem wszystkich komponentów. Hydrazyna ważyła początkowo 90 kg. Obecnie na pokładzie sond zostało mniej niż 20 kg. Spada także produkcja mocy. W 1977 roku generatory były w stanie wytworzyć w sumie 475 W energii. Dziś jest to około 250 W. Wymusza to na naukowcach coraz większe kompromisy. Z biegiem lat wyłączane są kolejne instrumenty naukowe, np. magnetometr i odbiornik radiowy PRA.
Najważniejsze cele sondy Voyager 1
Sonda Voyager 1 miała zbadać zewnętrzne planety Układu Słonecznego – Jowisza i Saturna, które nazywane są gazowymi olbrzymami. Składają się one w zdecydowanej większości z mieszanek gazów. Ciałem stałym jest jedynie skaliste lub lodowe jądro.
Pierwszym przedmiotem badań był Jowisz i jego księżyce. Voyager 1 zbadał skład atmosfery planety i dokonał kilku odkryć. Dzięki tej misji wiemy o istnieniu pierścieni dookoła Jowisza oraz występowaniu na nim występowanie burz i zórz polarnych. Poznaliśmy także kolejne dwa księżyce — Tebe i Metis oraz pierwsze aktywne poza Ziemią wulkany na księżycu Io.
Voyager 1 skierował się następnie w stronę Saturna. Wykonał tam tysiące zdjęć jego pierścieni i powierzchni otaczających go księżyców. Zbadał też atmosferę jednego z nich – Tytana. Próbnik odkrył trzy nowe satelity planety – Atlasa, Pandorę i Prometeusza, które orbitują między pierścieniami.
1 stycznia 1990 roku NASA zmieniła priorytet misji. Voyager Interstellar Mission (Misja Międzygwiezdna Voyager) miała na celu zbadanie najdalszych obszarów Układu Słonecznego i wejść w przestrzeń międzygwiezdną.
Dwa tygodnie później nastąpiło ostatnie włączenie kamer sondy. Z odległości 43 au (jednostek astronomicznych) Voyager 1 wykonał serię 60 fotografii wszystkich planet systemu. Jedna au to odległość Ziemi od Słońca, która wynosi 149 600 000 m, a więc fotografia została zrobiona z dystansu 6,4 mld km.
Łącząc je ze sobą, stworzono tzw. zdjęcie rodzinne Układu Słonecznego. Jednym z nich było Pale Blue Dot (Błękitna kropka), czyli obraz Ziemi widzianej jako mały punkt w przestrzeni kosmicznej. Autorem pomysłu zrobienia takiego zdjęcia był astronom Carl Sagan.
Voyager Golden Record — informacja dla obcej cywilizacji, którą niesie sonda Voyager 1
Sondy Voyager 1 i 2 od początku były przygotowywane do opuszczenia Układu Słonecznego i samotnej podróży po Wszechświecie. Danych naukowych nie mogłaby jednak przesyłać na Ziemię wiecznie. By jej dalsza droga nie była bezcelowa, na jej pokładzie umieszczono wyjątkowy ładunek.
Voyager Golden Record to pozłacany dysk z informacjami na temat Ziemi i jej mieszkańców. Ich umieszczenie w sondach zaproponowali dwaj naukowcy pracujący przy projekcie — wspomniany Carl Sagan oraz Frank Drake.
Na płycie są monochromatyczne i kolorowe zdjęcia ludzi z różnych krajów i kultur, innych żywych organizmów, codziennych czynności i architektury. Nagrano utwory muzyczne m.in. Bacha, Beethovena, Mozarta i Strawińskiego. Dodano też wiadomości głosowe w 56 językach współczesnych i starożytnych (55 + sztuczny język esperanto).
Druga strona Voyager Golden Record zawiera instrukcję jej odtworzenia. Jego podstawą jest rysunek atomu wodoru i system dwójkowy, w którym zakodowano pozostałe dane. Czas przejścia pierwiastka z jednego stanu w drugi (0,7 nanosekundy) wyznacza jednostkę czasu używaną na płycie. Określony odstęp czasu wyznacza prędkość odtwarzania wynoszącą 3,6 sekundy na 1 obrót dysku.
Rysunek na płycie pokazuje prawidłowy sposób odtwarzania płyty. Należy to robić od krawędzi zewnętrznej do środka. Obrazy zakodowano tak jak analogowy sygnał telewizyjny, czyli w 512 pionowych liniach. Na tej stronie płyty zawarto też informacje na temat położenia Ziemi i innych planet Układu Słonecznego względem 14 pulsarów, składu jej atmosfery, budowy ludzkiego DNA i wiele wartości z dziedziny matematyki, fizyki i chemii.
Wszystkie miary i systemy zostały tak stworzone, by były zrozumiałe dla znalazców. Przyjęto, że powinny być one jednakowe w całym Wszechświecie.
Obecne położenie sondy Voyager 1 i jej przyszłość
Jak daleko jest Voyager 1? Ponad 22 mld kilometrów od Ziemi. Każdy kolejny kilometr jest nowym rekordem odległości wytworu ludzkich rąk od Ziemi.
Pierwszy historyczny wynik padł 17 lutego 1998 roku. Tego właśnie dnia sonda Voyager 1 oddaliła się od naszej planety na dystans 69,4 au. Tak daleko nie był wcześniej żaden ziemski pojazd.
Gdzie jest Voyager 1 i jak to możliwe? Już poza obrębem Układu Słonecznego. Pomiary wykonywane przez sondę wskazują, że w jego granice zaczęła wchodzić 16 grudnia 2004 i znajdowała się w nim przez 12 lat.
Otaczająca nasz system planetarny bariera nie jest jednym punktem, a dużym obszarem oddzielającym heliosferę od przestrzeni międzygwiezdnej. Heliosfera to rejon zawierający Słońce, planety i pozostałe obiekty Układu Słonecznego. Ciśnienie wiatru słonecznego (strumienia plazmy) jest w niej wyższe niż ciśnienie wiatrów galaktycznych, a strumienie tejże plazmy opuszczające Słońce poruszają się z prędkością naddźwiękową.
Właśnie 16 grudnia 2004 przyrządy pomiarowe zarejestrowały zmniejszenie prędkości plazmy do wartości poddźwiękowej. Oznaczało to wejście w szok końcowy, wewnętrzną granicę heliosfery.
25 sierpnia 2012 aparatura zarejestrowała zwiększenie ciśnienia materii międzygwiezdnej i spadek ilości cząstek niskoenergetycznych z 25 do 8-10 na sekundę. Był to dowód na przejście przez zewnętrzną granicę, heliopauzę, czyli opuszczenie obszaru naszego systemu planetarnego.
Zobacz też: Ile trwa lot na Marsa – wszystko o podróży na Marsa. Ile się tam leci i kiedy to będzie możliwe?
Gdzie doleci Voyager 1? Mimo że ostatnie systemy pokładowe zostaną wyłączone między 2025 a 2030 rokiem, lot będzie trwał. Prędkość maksymalna Voyagera 1 wynosi 17 km/s. Z tego względu dotarcie do każdego kolejnego miejsca zajmować będzie setki lat.
Pierwszy będzie obłok Oorta. Jest on wypełniony kosmicznym pyłem, lodem, gazami i planetoidami. Sonda dotrze tam za około 300 lat. Kolejne 30 000 lat zajmie jej przebycie tego rejonu. Za 38 000 lat dotrze w okolice gwiazdy Gliese 445.
Misja Voyagera 1 to jedno z największych osiągnięć w historii ludzkości. Wraz z Voyagerem 2 oraz sondami Pioneer 10, 11 i New Horizons są posłańcami ludzkości dla hipotetycznych innych cywilizacji. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, gdzie dotrą sondy, ale pewne jest, że na zawsze pozostawią po nas ślad.
