Содержание:
Что такое «Вояджер»
«Вояджер» (от англ. Voyager — «Путешественник») — это название двух космических зондов, разработанных NASA для длительного исследования планет Солнечной системы и межзвездного пространства [1]. Сначала они были созданы как миссия для сбора данных о Юпитере и Сатурне, но в итоге стали одними из самых амбициозных проектов в истории космонавтики.
В отличие от других межпланетных аппаратов у «Вояджеров» была уникальная цель — не просто облететь планеты-гиганты, но и использовать их гравитацию для выхода за пределы Солнечной системы. Благодаря такому маневру оба аппарата смогли преодолеть гелиосферу (область, которую формирует солнечный ветер) и оказались в межзвездном пространстве.
Главная особенность миссии — ее невероятная продолжительность. Зонды работают уже почти 50 лет [2], продолжают поддерживать связь с Землей и передают ценные научные данные, несмотря на огромные расстояния и технические ограничения. За это время они преодолели десятки миллиардов километров и стали символами человеческого стремления к познанию неизведанного.
Сегодня «Вояджеры» — не просто космические аппараты, а настоящие «посланники Земли». Они несут на борту золотые пластинки с посланиями потенциальным инопланетным цивилизациям и продолжают свой путь в бесконечность, оставаясь частью как научной, так и культурной истории человечества.
Что такое «Вояджер-1»
«Вояджер-1» — это самый удаленный от Земли искусственный объект. Он был запущен 5 сентября 1977 года [3] и прошел мимо Юпитера и Сатурна, сделав одни из первых детальных снимков этих планет.
Сейчас «Вояджер-1» находится на расстоянии более 24 млрд км от Земли [4]. Для сравнения: чтобы преодолеть это расстояние на автомобиле, двигаясь со скоростью 100 км/ч и без остановок, понадобится примерно 27 тыс. лет.
«Вояджер-1» передает данные о межзвездной среде — космической пыли, плазме и магнитных полях за пределами Солнечной системы. Несмотря на возраст, аппарат остается на связи с Землей и продолжает научную работу.
Что такое «Вояджер-2»
«Вояджер-2» — это единственный зонд в истории, который посетил все четыре планеты-гиганта Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Он был запущен 20 августа 1977 года [5] и пролетел уникальный маршрут. Благодаря его миссии мы впервые увидели подробные снимки ледяных гигантов, их колец и спутников.
Сейчас «Вояджер-2» так же, как и «Вояджер-1», находится в межзвездном пространстве, на расстоянии более 20 млрд км от Земли [6]. Аппарат продолжает передавать данные и поддерживать связь с NASA, несмотря на свои почти полвека в полете.
Какая скорость у «Вояджеров»
Несмотря на то, что оба аппарата были запущены в 1977 году, они до сих пор продолжают движение в космосе с впечатляющей скоростью. Это возможно благодаря гравитационным маневрам — технике, при которой зонд «подталкивается» притяжением планет, набирая ускорение.
- «Вояджер-1» движется со скоростью около 17 км/с, что составляет примерно 61 200 км/ч [7]. Он является самым быстрым и самым удаленным из всех объектов, созданных человеком.
- «Вояджер-2» чуть медленнее — его скорость составляет около 15 км/с, или 54 000 км/ч [8].
Для сравнения: современный пассажирский самолет летит со скоростью около 900 км/ч. «Вояджеры» преодолевают свыше миллиона километров в сутки, что позволяет им продолжать путь в межзвездном пространстве десятилетиями.
И хотя они уже не получают значительного ускорения, их инерция — наследие гравитационных рывков от планет — обеспечивает им стабильное движение в сторону звезд, находящихся за пределами нашей Солнечной системы.
Миссия «Вояджеров»
В начале 1970-х в NASA случилось нечто, что сегодня назвали бы «звездной возможностью»: астрономы заметили, что в 1977–1979 годах планеты-гиганты выстроятся в одну линию — редчайшее выравнивание, происходящее раз в 175 лет [9]. Если отправить к ним зонд в нужный момент, он сможет с минимальными затратами топлива пролететь мимо всех четырех планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, ускоряясь за счет их гравитации. Так родилась идея «Вояджеров».
Проекту предшествовала не менее амбициозная программа — Grand Tour, в которой предлагалось построить четыре сверхдорогих зонда [10]. Но конгресс США не поддержал программу из-за ее стоимости. Тогда группа инженеров во главе с Эдом Стоуном, будущим «голосом» «Вояджеров», предложила альтернативу: пусть аппаратов будет два, попроще, но с потенциалом превзойти все ожидания. Так родились «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Миссия, изначально рассчитанная на пять лет, со временем переросла в самую долгую и амбициозную космическую программу в истории.
Каждый этап полета сопровождался открытиями. Во время пролета мимо Юпитера камеры зафиксировали на спутнике Ио признаки геологической активности — столбы вещества, поднимающиеся над поверхностью. Подтвердилось: на Ио действуют вулканы, что стало первым доказательством вулканической активности за пределами Земли.
При исследовании Сатурна «Вояджер-1» был направлен к его крупнейшему спутнику — Титану. Его плотная атмосфера представляла особый научный интерес, и ради сбора данных зонд вывели на траекторию, не позволявшую ему далее посетить Уран и Нептун. Это решение стало примером того, как фундаментальная наука берет верх над возможностью более длинного маршрута. Однако, хотя планетарный тур для «Вояджера-1» завершился на Сатурне, он продолжил движение к границам Солнечной системы и теперь изучает межзвездное пространство.
В 1990 году, завершив основную часть миссии, «Вояджер-1» по команде с Земли выполнил маневр, чтобы сделать снимок Солнечной системы. На одном из кадров оказалась Земля — крошечная светлая точка, удаленная на 6 млрд км. Снимок получил название «Бледно-голубая точка» и стал символом того, как велик космос.
Когда основная программа по исследованию планет завершилась, NASA объявило о переходе к новому этапу — межзвездной миссии. Зонды начали фиксировать изменения характеристик среды: плотности плазмы, магнитных полей и интенсивности космической радиации. Эти данные позволили определить границы гелиосферы и подтвердили факт выхода аппаратов в межзвездное пространство — «Вояджер-1» сделал это в 2012 году, «Вояджер-2» — в 2018-м [11].
Как NASA спасает «Вояджер-1» и «Вояджер-2»
За десятилетия в космосе оба зонда серии «Вояджер» неоднократно сталкивались с техническими сбоями. Однако каждый раз инженерам NASA удавалось возвращать аппараты к жизни — несмотря на огромные расстояния, возраст систем и минимальные ресурсы.
Один из таких случаев произошел в 2022 году с «Вояджером-1». Зонд внезапно начал передавать на Землю искаженные данные о состоянии своих систем. Проблема заключалась в том, что подсистема ориентации (AACS), управляющая положением антенны, по неизвестной причине начала использовать не тот регистр памяти. Это привело к тому, что телеметрия зонда стала бессмысленной, хотя сам аппарат продолжал функционировать. Специалистам NASA удалось перенаправить передачу данных через другой, исправный модуль, и нормальная работа была восстановлена. Несмотря на простой в несколько месяцев, «Вояджер-1» продолжил миссию без потери функциональности [12].
В конце 2023 года возникла другая, более серьезная неполадка. На этот раз «Вояджер-1» вовсе перестал передавать научную и инженерную информацию. Исследование показало, что причиной стал сбой в подсистеме обработки данных полета (FDS), а именно — повреждение участка памяти, в котором находился ключевой программный код. Предположительно, ошибка возникла из-за воздействия космического излучения или просто по причине возраста компонентов. Команда NASA нашла обходной путь: они перенесли нужный код в другую область памяти и изменили команды, чтобы аппарат обращался к новому адресу. В апреле 2024 года «Вояджер-1» снова начал передавать полезные данные [13].
Схожая ситуация возникла летом 2023 года с «Вояджером-2». Из-за ошибки оператора с Земли зонд получил некорректную команду, в результате чего его антенна отклонилась от Земли на два градуса. Аппарат оказался «глух» ко всем последующим сигналам. Прямой связи не было несколько недель. Однако инженерам удалось отправить широконаправленный сигнал с мощной 70-метровой антенны Deep Space Network в Австралии. Это сработало: «Вояджер-2» подтвердил прием сигнала и восстановил связь. Аппарат продолжил работу почти как ни в чем не бывало [14].
Если отмотать назад, можно вспомнить и более ранние инциденты. Тем не менее каждый из них становился не концом, а скорее подтверждением того, насколько оказалась надежной заложенная в 1970-х система и устойчивой команда, ее сопровождающая.
Что такое золотая пластинка «Вояджера»
Если зонд — это путешественник, то золотая пластинка на его борту — послание. Оба «Вояджера» несут на себе по одному золотому диску диаметром 30 см. Это своеобразная капсула времени, отправленная в космос, чтобы представить человечество тем, кто, возможно, когда-нибудь ее найдет — не на Земле.
Идею создать такой артефакт предложил Карл Саган — выдающийся американский астроном, писатель, популяризатор науки и один из самых поэтичных голосов научного мышления XX века. Он мечтал, чтобы космос воспринимался не только как объект исследований, но и как пространство культуры, памяти и философии. Именно он возглавил комитет NASA по созданию содержимого диска.
Что на этой пластинке [15]? Весь наш мир — в аудио и изображениях. Приветствия на 55 языках, включая шумерский и китайский. Звуки природы: грохот волн, пение птиц, лай собаки, шаги, пуск ракеты, детский смех и пульс человека. Музыка — от Баха до блюза, от японской флейты до Чака Берри с Johnny B. Goode.
На диске 115 изображений, в том числе: анатомия человека, сцены повседневной жизни, фото природы, городов, еды, животных и даже научные диаграммы. Все они закодированы в виде аналогового сигнала и снабжены инструкцией по воспроизведению, выгравированной прямо на корпусе диска. В комплекте — игла, как на старых проигрывателях.
Также на обложке выгравирована карта с координатами Солнечной системы относительно 14 пульсаров. Это своего рода «адрес» человечества во Вселенной: уникальные периоды пульсаров позволяют точно определить их местоположение, а значит, и найти точку, откуда был запущен зонд. Карта дополняется временем запуска, зашифрованным через радиоактивный распад урана-238, нанесенного на пластинку, — своеобразные «космические часы», с помощью которых можно определить, сколько времени прошло с момента старта «Вояджера». Для этого внеземной получатель может измерить соотношение между оставшимся ураном и его продуктами распада — и, зная постоянную скорость этого процесса, вычислить дату отправки зонда.
Сегодня золотые пластинки продолжают путь сквозь тьму, которая может длиться миллионы лет. Даже если сами аппараты погибнут, пластинки, покрытые золотом, могут пережить человечество — как последнее свидетельство нашей цивилизации.
Что с «Вояджерами» сейчас
Прошло почти полвека с момента запуска, а «Вояджеры» все еще работают. Они по-прежнему на связи с Землей и продолжают передавать научные данные — пусть и очень ограниченно. Поддержание связи с аппаратами, удаленными на десятки миллиардов километров, — это настоящее инженерное чудо. Сигнал от зондов идет более 20 часов [16] в одну сторону и улавливается с помощью мощнейших антенн сети Deep Space Network — глобальной системы радиотелескопов NASA.
Сами аппараты работают на радиоизотопных термоэлектрических генераторах — источниках энергии, получающих тепло от распада плутония. За десятилетия их мощность снизилась примерно на 40%, поэтому инженерам приходится отключать научные приборы по одному, чтобы экономить энергию.
Оба зонда приближаются к естественному завершению своей миссии. По данным NASA [17], оба аппарата питаются от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (RTG), которые каждый год вырабатывают на 4 Вт меньше энергии, чем в предыдущем. Это означает, что с каждым годом на борту остается все меньше ресурсов для работы научных приборов и связи с Землей.
Из-за этого инженеры вынуждены поэтапно отключать оборудование, начиная с наименее приоритетного. Сейчас в работе остались лишь ключевые приборы, изучающие поля и частицы, — они дают наиболее важную информацию о межзвездной среде. Тем не менее инженерные сигналы, например телеметрия о состоянии систем, могут продолжать поступать до середины 2030-х.
Но даже после того как они замолчат, «Вояджеры» продолжат лететь — в бесконечность. Возможно, они пролетят мимо других звезд через миллионы лет. А на борту каждого — золотая пластинка, и на ней музыка, приветствия и голос планеты, которую они покинули навсегда.
Отслеживать актуальную траекторию полета и местоположение «Вояджеров» можно на сайте проекта NASA Eyes on the Solar System.
Где сейчас «Вояджер-1»
«Вояджер-1» сейчас находится на расстоянии более 24 млрд км от Земли [18]. Это самый удаленный объект, созданный человеком. Он покинул пределы гелиосферы еще в 2012 году и теперь находится в межзвездной среде. Главная научная задача зонда сегодня — передавать данные о плотности плазмы, температуре и магнитных полях за пределами влияния Солнца.
Где сейчас «Вояджер-2»
«Вояджер-2» движется в другом направлении, на расстоянии более 20 млрд км от Земли [19]. Он покинул гелиосферу в 2018 году, став вторым зондом, оказавшимся в межзвездной среде. В отличие от своего «брата» он прошел мимо Урана и Нептуна, что дало ученым уникальные снимки и данные об этих слабо изученных планетах.
Читайте также:
- Космодром Байконур: где находится, история, запуски, катастрофа | РБК Тренды
- Чему равна масса Земли и как ее измерили
- Солнечная система: что это и какие планеты в нее входят | РБК Тренды
- Какая температура в разных частях космоса и почему в нем так холодно
- Галактика: что это такое, как образуется, виды | РБК Тренды
- Космодром Восточный: где находится, история, запуски, фото | РБК Тренды
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.