Romfølerne Voyager 1 og Voyager 2 ble lansert for 40 år siden. På bare 12 år fløy de nær de fire store planetene i solsystemet - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Begge romprobene opererer kontinuerlig og sender data til Jorden, selv om de for tiden ligger godt utenfor Plutos bane.
La oss gå tilbake til 1965, da konkurransen om månelandingen var i gang, og NASA hadde penger og selvtillit til å få en stor drøm til å gå i oppfyllelse.
I det øyeblikket var det ingen som tenkte på Voyager, fordi alle trodde at romteknologi ennå ikke var klar for reiser mange milliarder kilometer utenfor solsystemet.
Men det var allerede penger til å rekruttere unge og lovende matematikere som jobbet i naturfag ved det store California forskningssenteret JPL, og to av denne gruppen matematikere dannet grunnlaget for utviklingen av Voyager.
Michael Minovich og Gary Flandro fikk i oppgave å undersøke mulige flyveier for romprober i solsystemet. Dette var en studie under parolen "Timely Discretion", som skulle fortsette til det øyeblikket rakettverket nådde det nødvendige utviklingsnivået.
Ingen forventet noen enestående resultater, men disse to unge matematikerne slo fast at mellom 1976 og 1979 var det en unik mulighet til å lansere en romføler i flukt i nærheten av fire store planeter uten store utgifter til drivstoff. Det var en mulighet som oppsto en gang hvert 176 år. Det var i løpet av disse tre årene at planetene var lokalisert på en slik måte at det var mulig å bruke tyngdekraften til en planet for å fly sonden videre til den neste planeten.
Dette var et heldig funn. Forrige gang dette skjedde var i 1801, da vi var opptatt med Napoleons kriger og sjøslaget i København. Men neste gang skal det skje i 2153.
NASA lot ikke denne muligheten passere: planer for en stor ekspedisjon til solsystemet ble raskt utarbeidet.
Salgsfremmende video:
Det var planlagt å sende minst fire romprober og i tillegg utforske fjerne Pluto. I 1976-77 var det planlagt å sende to sonder til Jupiter, Saturn og Pluto, og i 1979 - ytterligere to sonder til Jupiter, Uranus og Neptune.
Men den amerikanske kongressen, etter å ha fått vite at dette prosjektet var verdt mer enn en milliard dollar, likte ikke det. Det var mye penger den gangen. Kongressen ønsket å bevilge penger til bare to romprober, som vil dra nytte av planetens gunstige posisjon for å utforske Jupiter og Saturn.
NASA forbereder seg på "Great Walk"
NASA begikk en liten handling av sivil ulydighet, som imidlertid nå er tilgitt.
Voyager 1 gjennomførte nøyaktig den offisielle planen, som var begrenset til å bare besøke Jupiter og Saturn, som gjorde det mulig å studere Jupiters måne Io og Saturns store måne Titan på nært hold.
Men det betydde også at Voyager 1 fikk en bane der det var umulig å fly videre til Uranus og Neptun. Forskere hadde en hemmelig ide om å holde Voyager 2 på lager. Han fikk et sakte spor og fløy derfor for Voyager 1 hele tiden. Mens Voyager 1 løste oppgavene sine, fikk Voyager 2 lov til å fullføre det opprinnelige oppdraget og fly til fire store planeter, det vil si å gjøre den "Store vandringen", som denne ekspedisjonen senere ble kalt.
Denne avgjørelsen hadde en morsom konsekvens: Voyager 2 ble lansert før Voyager 1. Som et resultat var den raske Voyager 1 den første som nådde Jupiter og Saturn. Og den langsomme Voyager 2 skulle egentlig være tilfreds med andreplassen, men den fikk muligheten til å bli den første sonden som nådde Uranus og Neptune.
Stort tilsyn fører til ekstraarbeid
Derfor ble Voyager 2 lansert 20. august. Og selv om det var en "treg" sonde, nådde den likevel en hastighet på 52 tusen kilometer i timen, som et resultat av at den fløy forbi Månens bane på under 10 timer.
To uker senere ble den raske Voyager 1 lansert, og nå håpet alle på en jevn flytur til Jupiter. Men så var det en fiasko, som et resultat av at et betydelig antall ingeniører måtte jobbe overtid i løpet av de neste 12 årene.
Kontrollsenteret glemte å sende en rutinemelding til Voyager 2. Når Voyager 2-datamaskinen ikke mottok den forventede meldingen, ble det skrevet i instruksjonene at dette bare kunne skje hvis mottakeren ombord ikke fungerte. Man trodde at kontrollsentralen ganske enkelt ikke kunne glemme denne operasjonen.
Voyager 2 byttet pliktoppfyllende til en ekstra mottaker, men den hadde ikke den rette innstillingen og kunne bare motta signaler i et veldig smalt frekvensområde på 96 Hertz, og dette skapte problemer.
Kontrollsentralen sendte naturligvis signaler på en veldig spesifikk frekvens, men siden Voyager beveget seg veldig raskt i forhold til Jorden, på grunn av Doppler-effekten, mottok den et signal på en annen frekvens. Derfor ble mottakeren innstilt på å motta signaler i 100.000 hertzområdet.
Voyager 2 var stille
Den første reaksjonen var å overføre Voyager 2 til hovedmottakeren, men denne mottakeren brøt umiddelbart fullstendig. Som et resultat klarte ikke NASA å sende kommandoer til romsonden.
Dette viste seg å være et mye mer alvorlig problem enn forventet. Hastigheten i forhold til jorden var lett å beregne, men mye verre var at selv veldig små endringer i sondetemperaturen på under 0,3 grader endret frekvensområdet til mottakeren så mye at kontakten med jorden ble avbrutt. Det ble funnet at selv når ett instrument ble slått på eller en av kontrollmotorene ble brukt, endret romtemperaturens temperatur.
Gjennom årene utviklet NASA-ingeniører en komplett matematisk modell for Voyager som kunne beregne sondetemperaturen til innen hundreedel av en grad. Modellen ble utviklet under hele flyet av sonden til Neptune, og kommunikasjonen med den ble avbrutt i flere dager.
Voyager sender første bilder til Jorden
I mars 1979 nådde Voyager 1 Jupiter, og forskere ble bokstavelig talt overrasket over de fantastiske fotografiene som ble sendt til sentrum: skyer og en rød flekk på Jupiter, Ios oransje måne og hvite, alt isbelagte Europa.
Jupiters store røde flekk. Bilde tatt av Voyager 1
Forskere lærte hva "Instant Science" betyr da journalister ved JPL umiddelbart ba om forklaringer om bilder som ble mottatt for bare noen timer siden, og derfor ikke ble analysert nøye av eksperter.
For mange forskere som er vant til et stille liv og plutselig befant seg i et stort publikum foran dusinvis av journalister som ønsket å få svar, var dette en virkelig test.
Regnvær over Australia skaper problemer
Under sondens flytur over Australia, der en stor sporingsstasjon ligger, skapte kraftig regn problemer. Voyager sendte dataene sine til Jorden bare på 3,6 cm, og radiobølger av så kort lengde passerte knapt gjennom regnskyer. På grunn av dette forsvant data på få timer.
Men den uventede hendelsen skjedde bare noen dager senere, da Voyager 1 var på vei fra Jupiter til Saturn.
For pålitelig navigasjon er det nødvendig å vite nøyaktig plasseringen av Voyager, og dette måtte skje, spesielt ved å fotografere Ios satellitt sammen med massen av stjerner i bakgrunnen. Derfor ble en lav lukkerhastighet brukt, som et resultat av at Io på fotografiet så ut som en opplyst hvit disk.
Oppgaven med å analysere fotografiene på en datamaskin ble utført av en ung ansatt i navigasjonsteamet Linda Morabito. Hun oppdaget at det var noe over Io som så ut som en sky. Io har ingen atmosfære, så ingen forventet skyer noen hundre kilometer over overflaten.
Tidevannskrefter og vulkansk aktivitet
Det ble umiddelbart mistenkt at det var et vulkanutbrudd, men eksperter som kunne studere bildene var på en helgetur. Derfor tok det hele tre dager før NASA kunne fortelle at de første aktive vulkanene utenfor jorden ble oppdaget.
Nyheten var spesielt relevant for tre amerikanske forskere. For bare en uke siden publiserte de en artikkel i Science som forutså eksistensen av vulkaner som en konsekvens av de kraftige tidevannskreftene til Jupiter og nabomånene Europa og Ganymede som agerte på Io.
Fire måneder senere nærmet Voyager 2 seg til Jupiter. Forskere var nå klare til å se på vulkanene på Io og se nærmere på Europas uskadede isflate. I dag antas det at denne isflaten skjuler havet, hvis dybde kan nå 100 km og der liv kan eksistere.
Og takket være Voyagers målinger, vet vi nå at tidevannskrefter får Ios faste overflate til å bevege seg opp og ned i høydeforandringer på opptil 100 meter. Derfor er det ikke overraskende at varmen som genereres som et resultat av dette fører til kraftig vulkansk aktivitet.
Voyager 1 flyr nær Titan
Det var en rolig tid før Voyager 1 fløy til Saturn i november 1980. Forskere kunne igjen bare sitte og stirre med glede på de fantastiske fotografiene av Saturns ringer. De største forventningene var imidlertid forbundet med flyet nær Titan. Denne flyturen forbi Titan utelukket Voyager 1s evne til å fortsette sin flyreise til Uranus og Neptune.
Men det eneste som kunne sees, var et helt ugjennomtrengelig oransje skydekke. Imidlertid ble sammensetningen av atmosfæren studert, som for det meste er karbondioksid med en liten mengde metan. Overflatetrykket var 1,6 ganger sterkere enn jordens.
Målinger har vist at det genereres store mengder organiske molekyler i den oransje disen rundt Titan når metan blir utsatt for lys fra solen. Dette betyr at Titan uansett får mange molekyler, som er en forutsetning for livets oppkomst. Dessverre viste målingene en temperatur på minus 180 grader. Det er kaldt for livet, men det er en temperatur som gjør det mulig å finne metan på havoverflaten.
Det måtte fremdeles ta 30 år før romsonde Cassini ved hjelp av radar var i stand til å se de berømte metanhavene på nord- og sørpolene av Titan til tross for skydekket.
Voyager 2 står overfor utfordringer igjen
Voyager 2 fløy til Saturn i august 1981, og i begynnelsen gikk alt bra til tross for problemer med mottakeren. Han fotograferte den lille månen Enceladus, som som vi vet i dag, sukker ut enorme geysirer fra sprekker i den isbelagte overflaten, og tok bilder av den iskalde månen Hyperion, som ligner mye på en vaskesvamp.
Men så startet problemene. Platespilleren med vitenskapelige instrumenter satt fast, mye data gikk tapt. Igjen måtte ingeniørene jobbe ekstra, men situasjonen fortsatte å forverres fordi NASA hadde 108 i stedet for 200 på grunn av nedbemanning i staben.
Den store arbeidsmengden har ført til fysisk og mental tretthet hos mange ansatte.
Men problemene ble identifisert, de var relatert til transmisjonen som styrer platespilleren. Problemet var smøringen. Da plattformen snudde raskt, fløy fettet av girene i null tyngdekraft, noe som medførte at metalldelene berørte hverandre. Små metallspon dukket opp og kom av og blokkerte bevegelsen. Problemet kunne unngås ved å vri plattformen sakte.
Fly til Uranus
Heldigvis var det nok tid til å løse dette problemet, fordi Voyager 2 måtte fly fra Saturn til Uranus i nesten fem år. Likevel var det en vanskelig tid, fordi flyreisen til Uranus, som allerede nevnt, ikke var helt rolig.
Tre store sporingsstasjoner i California, Spania og Australia måtte oppgraderes for å motta kritiske signaler fra Voyagers lille sender, som bare var på 20 watt. En måte er å elektronisk koble store 64-meter parabolantenner til mindre 34-meters antenner slik at de kan fungere som en stor.
Et annet problem var den høye hastigheten som Voyager 2 fløy forbi Uranus. Fotografiene viste seg å være veldig uskarpe, siden sollyset i Uranus-regionen er så svakt at det er nødvendig å beholde rammen i lang tid. Alt dette var med på å finne geniale løsninger - i tillegg til hva som ble gjort med dreieskiven (til slutt endte det hele med at i stedet for å snu bare en plattform, i frykt for at den skulle komme seg fast igjen, begynte de å snu hele romsonden).
Ulykke når du møtte Uranus
Da Voyager 2 fløy opp til Uranus i januar 1986, var det eneste som kunne sees en stor blågrønn ball uten synlige tegn på skyer. Det Voyager så ut til å være et lag dis i en dyp atmosfære sammensatt av lett hydrogen og helium, med små mengder metan og andre karbohydrater.
Men Voyagers fly ble husket for noe annet.
Bilde av Uranus fra Voyager 2
28. januar 1986 skulle NASA sende inn de første fotografiene av Uranus 'små satellitter - spesielt Miranda, der det, som det viste seg, er isklipper nesten 10 kilometer høye. Men pressekonferansen fant ikke sted, fordi andre opptak dukket opp på TV-skjermene til publikum. Eksplosjonen av romfergen Challenger ble vist, der syv astronauter døde.
Gang på gang viste en hvit sky av damp fra eksplosjonen og to raketthjelpere flyr i forskjellige retninger. Etter det var det ingen som ønsket å delta på pressekonferansen om Uranus. Derfor forlot Voyager 2 stille Uranus og begynte sin tre år lange reise til Neptun.
Farvel og en ny begynnelse
I august 1989 fløy Voyager 2 opp til Neptune, det endelige målet for Great Walk som kongressen aldri tillot.
Denne gangen handlet det om en skikkelig romfartsfestival i Pasadena, der JPL holder til. Det ble deltatt av tusenvis av mennesker som ble belønnet med interessante fotografier av en vakker blå Neptun med hvite skyer drevet av stormen i en hastighet på 2000 km i timen.
Det gjenstår et mysterium hvordan en planet i så stor avstand fra solen og med en veldig lav temperatur - minus 215 grader = kunne ha nok energi til å skape så kraftige stormer.
Snart var det på tide å ta farvel med Voyager 2. og dette farvel var fotografier av den store iskalde månen Triton, som overrasket over tilstedeværelsen av geysirer. Minst 50 steder er funnet med lange, mørke spor etter en form for utbrudd.
Noen fotografier viser at geysirene når en høyde på 8 kilometer, der de møter en jetstrøm i en veldig sjelden atmosfære. Hun strekker rene geysirer og gjør dem om til lange røykstreker. Geysirene antas å være så mørke fordi de ikke bare består av damp, men også inneholder støv og organisk materiale.
Flyturen har nettopp begynt
Flyturen forbi Neptun var slutten av Great Walk, en reise som med rette kan sammenlignes med landing på månen. Men dette var ikke et avskjed fra solsystemet, som verken Voyager 1 eller Voyager 2 ennå hadde forlatt.
For å markere ferdigstillelsen ble det i 1990 tatt et avskjedsfotografi av alle planetene i solsystemet. På dem er jorden synlig som en liten "lyseblå prikk". Dette øyeblikksbildet av jorden vår fra 6 milliarder km er blitt et slags symbol som viser hvor lite plass vi faktisk okkuperer i universet.
Begge Voyager-sonder er nå langt fra Plutos bane og fra Kuiper-beltet, som består av små isete planeter. Men de har fortsatt en reise i tusenvis av år før de når den siste utposten av solsystemet vårt, nemlig Oort Cloud, som regnes som fødestedet til mange kometer.
Voyager 1 satte rekord for å reise 141 AU fra Solen (en AU er avstanden fra Jorden til Solen).
Den langsomme Voyager 2 reiste bare 116 AU. Begge sonder sender kontinuerlig data til Jorden, som nå hovedsakelig er relatert til solvinden og det solmagnetiske feltet.
Forskere håper å holde kontakten med begge de gamle romprobene fram til 2025. Disse to sonder er nesten evige representanter for menneskeheten, selv om de neppe vil bli funnet av noen annen sivilisasjon.
Jordens budskap
Begge Voyagers har med seg en melding fra Earthlingene, skrevet på en gullbelagt 30 centimeter tallerken montert om bord.
Meldingen ble utviklet av en kommisjon ledet av den anerkjente astronomen og astrobiologen Carl Sagan (Carl Sagan, 1934 - 1996). Siden sannsynligheten for at disse probene noen gang vil bli funnet er uendelig liten, kan vi ta denne meldingen som et budskap til oss selv.
Det inkluderer både bilder og lyder, som er kryptert på tallerkenen. Dette er en serie bilder som beskriver hvordan innholdet på platen kan reproduseres. Lek skal utføres ved 16 2/3 o / min ved hjelp av nålen som er festet til platen. Det er gammeldags, men teknisk forsvarlig, hvis mottakerne kan finne ut av bildeserien.
Henrik og Helle Stub
