Vesmírne sondy Voyager 1 a Voyager 2 boli uvedené na trh pred 40 rokmi. Len za 12 rokov lietali v blízkosti štyroch hlavných planét slnečnej sústavy - Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Obidve vesmírne sondy pracujú nepretržite a odosielajú údaje na Zem, hoci sú v súčasnosti ďaleko mimo dráhu Pluta.
Vráťme sa do roku 1965, keď prebiehala súťaž o pristátie na Mesiaci a NASA mala peniaze a istotu, aby sa splnil veľký sen.
V tom okamihu nikto nepremýšľal o Voyagere, pretože všetci verili, že vesmírna technológia ešte nie je pripravená na cestu mnohých miliárd kilometrov mimo slnečnú sústavu.
Ale už boli peniaze na nábor mladých a perspektívnych matematikov pracujúcich vo vede vo veľkom kalifornskom výskumnom stredisku JPL a dvaja z tejto skupiny matematikov tvorili základ pre vývoj Voyageru.
Michael Minovich a Gary Flandro mali za úlohu skúmať možné dráhy letu vesmírnych sond v slnečnej sústave. Jednalo sa o štúdiu pod heslom „Včasná diskrétnosť“, ktorá mala pokračovať až do momentu, keď raketová technika dosiahne požadovanú úroveň rozvoja.
Nikto neočakával žiadne vynikajúce výsledky, ale títo dvaja mladí matematici zistili, že medzi rokmi 1976 a 1979 existovala jedinečná príležitosť na spustenie vesmírnej sondy do letu v blízkosti štyroch veľkých planét bez veľkých výdavkov na palivo. Bola to príležitosť, ktorá vznikla raz za 176 rokov. Počas týchto troch rokov boli planéty umiestnené takým spôsobom, že bolo možné použiť gravitáciu jednej planéty na to, aby preletla sondou ďalej na ďalšiu planétu.
Bol to šťastný objav. Naposledy sa to stalo v roku 1801, keď sme boli zaneprázdnení napoleonskými vojnami a kodanským námorným bojom. Ale nabudúce sa to stane v roku 2153.
NASA túto príležitosť nenechal prejsť: plány na veľkú expedíciu do slnečnej sústavy boli rýchlo vypracované.
Propagačné video:
Plánovalo sa vyslať najmenej štyri vesmírne sondy a okrem toho preskúmať ďaleké Pluto. V rokoch 1976-77 sa plánovalo vyslať dve sondy do Jupitera, Saturn a Pluto av roku 1979 - dve ďalšie sondy do Jupitera, Uránu a Neptúna.
Americkému kongresu sa to však nepáčilo, keďže sa dozvedel, že tento projekt má hodnotu viac ako miliarda dolárov. V tom čase to bolo veľa peňazí. Kongres chcel prideliť peniaze iba na dve vesmírne sondy, ktoré využijú výhodnú pozíciu planéty na objavovanie Jupitera a Saturn.
NASA sa pripravuje na "Great Walk"
NASA sa dopustila malého činu občianskej neposlušnosti, ktorému sa však teraz odpustilo.
Voyager 1 presne vykonal oficiálny plán, ktorý bol obmedzený na návštevu iba Jupitera a Saturna, čo umožnilo študovať Jupiterov mesiac Io a Saturnov veľký mesiac Titan v tesnej blízkosti.
Znamenalo to však aj to, že Voyager 1 dostal obežnú dráhu, z ktorej bolo nemožné letieť ďalej do Uránu a Neptúna. Vedci mali tajný nápad udržať Voyager 2 na sklade. Dostal pomalú dráhu, a preto stále lietal na Voyager 1. Kým Voyager 1 riešil svoje úlohy, Voyager 2 mal dovolené dokončiť počiatočnú misiu a letieť na štyri veľké planéty, to znamená urobiť „Veľkú prechádzku“, ako sa táto expedícia neskôr volala.
Toto rozhodnutie malo legrační následky: Voyager 2 bol spustený pred Voyager 1. Výsledkom bolo, že rýchly Voyager 1 ako prvý dosiahol Jupiter a Saturn. A pomalý Voyager 2 mal byť spokojný s druhým miestom, ale dostal príležitosť stať sa prvou sondou, ktorá dosiahla Urán a Neptún.
Veľký dohľad vedie k práci navyše
Preto bol Voyager 2 uvedený na trh 20. augusta. Aj keď išlo o „pomalú“sondu, dosiahla rýchlosť 52 000 kilometrov za hodinu, v dôsledku čoho preletla okolo obežnej dráhy Mesiaca za menej ako 10 hodín.
O dva týždne neskôr bol spustený rýchly Voyager 1 a teraz všetci dúfali v hladký let do Jupitera. Potom však došlo k zlyhaniu, v dôsledku čoho musel značný počet inžinierov pracovať v priebehu nasledujúcich 12 rokov nadčas.
Riadiace stredisko zabudlo poslať rutinnú správu do Voyager 2. Keď počítač Voyager 2 neobdržal očakávanú správu, bolo v jeho pokynoch napísané, že k tomu môže dôjsť iba v prípade poruchy palubného prijímača. Verilo sa, že riadiace stredisko jednoducho nemohlo zabudnúť na túto operáciu.
Voyager 2 sa poslušne prepol na rezervný prijímač, ale nemal vhodné nastavenie a mohol prijímať iba signály vo veľmi úzkom frekvenčnom rozsahu 96 hertzov, čo spôsobilo problémy.
Riadiace stredisko prirodzene vysielalo signály na veľmi špecifickej frekvencii, ale keďže sa Voyager pohyboval veľmi rýchlo vzhľadom na Zem, vďaka Dopplerovmu efektu dostal signál na inej frekvencii. Preto bol prijímač naladený tak, aby prijímal signály v rozsahu 100 000 hertzov.
Voyager 2 mlčal
Prvou reakciou bolo preniesť Voyager 2 do hlavného prijímača, ale tento prijímač sa okamžite úplne zlomil. Výsledkom bolo, že NASA nedokázala vysielať príkazy vesmírnej sonde.
Ukázalo sa, že ide o oveľa vážnejší problém, ako sa očakávalo. Rýchlosť relatívne k Zemi sa dala ľahko vypočítať, ale oveľa horšie bolo, že dokonca aj veľmi malé zmeny teploty sondy menšie ako 0,3 stupňa zmenili frekvenčný rozsah prijímača natoľko, že kontakt so Zemou bol prerušený. Zistilo sa, že aj keď bol jeden prístroj zapnutý alebo bol použitý jeden z riadiacich motorov, teplota vesmírnej sondy sa zmenila.
V priebehu rokov inžinieri NASA vyvinuli pre Voyager kompletný matematický model, ktorý dokázal vypočítať teplotu sondy s presnosťou na stotinu stupňa. Model bol vyvinutý počas celého letu sondy do Neptúna, komunikácia s ním bola prerušená na niekoľko dní.
Voyager posiela prvé obrázky na Zem
V marci 1979 sa Voyager 1 dostal k Jupiteru a vedci boli doslova ohromení fantastickými fotografiami poslanými do centra: oblaky a červená škvrna na Jupitere, oranžový mesiac Io a biela, všetky pokryté Európou pokrytou ľadom.
Veľká červená škvrna od Jupitera. Fotografia zhotovená spoločnosťou Voyager 1
Vedci sa dozvedeli, čo znamená „okamžitá veda“, keď novinári z JPL okamžite požiadali o vysvetlenie fotografií, ktoré boli doručené len pred niekoľkými hodinami, a preto odborníci ich starostlivo neanalyzovali.
Pre mnohých vedcov, ktorí boli zvyknutí na tichý život a zrazu sa ocitli vo veľkom publiku pred desiatkami novinárov, ktorí chceli získať odpoveď, to bol skutočný test.
Daždivé počasie nad Austráliou spôsobuje problémy
Počas letu sondy cez Austráliu, kde sa nachádza veľká sledovacia stanica, spôsobili silné dažde problémy. Voyager poslal svoje údaje na Zem len pri 3,6 cm a rádiové vlny tak krátkej dĺžky sotva prešli dažďovými mrakmi. Z tohto dôvodu údaje za pár hodín zmizli.
Neočakávaná udalosť sa však stala až o niekoľko dní neskôr, keď sa Voyager 1 nachádzal na ceste z Jupitera do Saturn.
Pre spoľahlivú navigáciu je potrebné presne poznať polohu Voyageru, čo sa muselo stať najmä fotografovaním satelitu Io spolu s hmotnosťou hviezd v pozadí. Preto sa použila nízka rýchlosť uzávierky, v dôsledku ktorej Io na fotografii vyzeral ako osvetlený biely disk.
Úlohu analýzy fotografií na počítači vykonala mladá zamestnankyňa navigačného tímu Linda Morabito. Zistila, že na Io je niečo, čo vyzerá ako oblak. Io nemá atmosféru, takže nikto neočakával mraky niekoľko sto kilometrov nad povrchom.
Slapové sily a sopečná činnosť
Okamžito sa predpokladalo, že ide o sopečnú erupciu, ale experti, ktorí mohli študovať fotografie, boli na víkendovom úteku. Trvalo preto celé tri dni, kým NASA vedela, že sa objavili prvé aktívne sopky mimo Zeme.
Táto správa mala osobitný význam pre troch amerických vedcov. Len pred týždňom uverejnili článok vo vede, ktorý predpovedal existenciu sopiek v dôsledku silných prílivových síl Jupitera a susedných mesiacov Europa a Ganymede pôsobiacich v oblasti Io.
O štyri mesiace neskôr sa Voyager 2 priblížil k Jupiteru. Vedci boli teraz pripravení pozerať sopky na Io a bližšie sa pozerať na nepoškodený ľadový povrch Európy. Dnes sa verí, že táto ľadová plocha skrýva more, ktorého hĺbka môže dosiahnuť 100 km av ktorej môže existovať život.
A vďaka meraniam Voyagera teraz vieme, že prílivové sily spôsobujú pohyb Io tuhého povrchu nahor a nadol pri výškových zmenách až do 100 metrov. Preto nie je prekvapujúce, že teplo vytvorené v dôsledku toho vedie k silnej sopečnej aktivite.
Voyager 1 letí blízko Titanu
Bolo to pokojné obdobie predtým, ako Voyager 1 odletel do Saturn v novembri 1980. Vedci mohli opäť len tak sedieť a s potešením hľadieť na fantastické fotografie Saturnových prstencov. Najväčšie očakávania však súviseli s letom v blízkosti Titanu. Tento let okolo Titanu vylúčil schopnosť Voyageru 1 pokračovať v lete do Uránu a Neptúna.
Jedinou vecou, ktorú bolo vidieť, bol úplne nepreniknuteľný oranžový oblak. Študovalo sa však zloženie atmosféry, ktorým je väčšinou oxid uhličitý s malým množstvom metánu. Povrchový tlak bol 1,6 krát silnejší ako zemský.
Merania ukázali, že veľké množstvo organických molekúl sa vytvára v oranžovom opare okolo Titanu, keď je metán vystavený slnečnému žiareniu. To znamená, že Titan v každom prípade prijíma veľa molekúl, ktoré sú predpokladom pre vznik života. Bohužiaľ, merania ukázali teplotu mínus 180 stupňov. Je to chladno na celý život, ale je to teplota, ktorá umožňuje nájsť metán na hladine mora.
Stále muselo trvať 30 rokov, kým kozmická sonda Cassini pomocou radaru bola schopná vidieť slávne metánové moria na severnom a južnom póle Titanu napriek oblačnosti.
Voyager 2 opäť čelí výzvam
Voyager 2 odletel do Saturn v auguste 1981 a spočiatku bolo všetko v poriadku napriek problémom s prijímačom. Fotografoval malý mesiac Enceladus, ktorý, ako dnes vieme, vybuchol obrovské gejzíry z trhlín na povrchu pokrytom ľadom, a odfotil ľadový mesiac Hyperion, ktorý sa veľmi podobá umývacej špongii.
Ale potom začali problémy. Gramofón s vedeckými nástrojmi uviazol, veľa údajov sa stratilo. Inžinieri museli opäť pracovať navyše, situácia sa však zhoršovala, pretože NASA mala 108 zamestnancov namiesto 200 kvôli zníženiu počtu zamestnancov.
Veľké pracovné zaťaženie viedlo k fyzickej a psychickej únave mnohých zamestnancov.
Problémy sa však zistili a súviseli s prenosom, ktorý ovláda gramofón. Problém bol v mazaní. Keď sa plošina rýchlo otočila, tuk vyletel z ozubených kolies v nulovej gravitácii, čo znamenalo, že sa kovové časti navzájom dotýkali. Objavili sa malé kovové hobliny, ktoré odišli a blokovali pohyb. Tomuto problému sa dá vyhnúť pomalým otáčaním plošiny.
Let do Uránu
Našťastie bolo dosť času na vyriešenie tohto problému, pretože Voyager 2 musel letieť zo Saturn do Uránu takmer päť rokov. Bolo to však ťažké obdobie, pretože, ako už bolo uvedené, let do Uránu nebol celkom pokojný.
Tri veľké sledovacie stanice v Kalifornii, Španielsku a Austrálii museli byť modernizované, aby prijímali kritické signály z malého vysielača Voyager, ktorý bol iba 20 wattov. Jedným zo spôsobov je elektronické prepojenie veľkých 64-metrových parabolických antén s menšími 34-metrovými anténami, aby mohli fungovať ako jedna veľká anténa.
Ďalším problémom bola vysoká rýchlosť, ktorou Voyager 2 preletel okolo Uránu. Fotografie sa ukázali byť veľmi rozmazané, pretože slnečné svetlo v oblasti Uránu je také slabé, že je potrebné rám uchovať po dlhú dobu. To všetko pomohlo nájsť dômyselné riešenia - okrem toho, čo sa stalo s gramofónom (nakoniec to skončilo so skutočnosťou, že namiesto toho, aby sa otočila iba jedna platforma, zo strachu, že sa znova zasekne, začali otáčať celú vesmírnu sondu).
Nehoda pri stretnutí s Uránom
Keď Voyager 2 odletel do Uránu v januári 1986, jediné, čo bolo vidieť, bola veľká modro-zelená guľa bez viditeľných príznakov mrakov. To, čo videl Voyager, sa javilo ako vrstva zákalu v hlbokej atmosfére zloženej z ľahkého vodíka a hélia, s malým množstvom metánu a iných uhľohydrátov.
Ale Voyagerov let bol spomínaný na niečo iné.
Foto Urán z Voyager 2
28. januára 1986 mala NASA predložiť prvé fotografie malých Uránových družíc - najmä Mirandu, kde, ako sa ukázalo, sú číre ľadové útesy vysoké takmer 10 kilometrov. Tlačová konferencia sa však neuskutočnila, pretože na televíznych obrazovkách publika sa objavili ďalšie zábery. Bola ukázaná explózia raketoplánu Challenger, pri ktorej zahynulo sedem astronautov.
Z výbuchu znova a znova vyplynul biely oblak pary a dve pomocné prostriedky rakiet lietajúce rôznymi smermi. Potom sa už nikto nechcel zúčastniť tlačovej konferencie o Uráne. Preto Voyager 2 pokojne opustil Urán a začal svoju trojročnú cestu do Neptúna.
Zbohom a nový začiatok
V auguste 1989 Voyager 2 odletel do Neptúna, konečného cieľa Veľkej prechádzky, ktorý kongres nikdy nepovolil.
Tentoraz išlo o skutočný festival kozmických lodí v Pasadene, kde sa nachádza spoločnosť JPL. Zúčastnili sa ho tisíce ľudí, ktorí boli odmenení zaujímavými fotografiami krásneho modrého Neptúna s bielymi mrakmi poháňanými búrkou rýchlosťou 2 000 km za hodinu.
Zostáva tajomstvom, ako by planéta v takej veľkej vzdialenosti od Slnka a pri veľmi nízkej teplote - mínus 215 stupňov = mohla mať dostatok energie na vytvorenie takýchto silných búrok.
Čoskoro nastal čas rozlúčiť sa s Voyagerom 2. a toto zbohom boli fotografie veľkého ľadového mesiaca Triton, ktorý prekvapil prítomnosť gejzírov. Bolo nájdených najmenej 50 miest s dlhými, tmavými stopami nejakej formy erupcie.
Niektoré fotografie ukazujú, že gejzíry dosahujú výšku 8 kilometrov, kde sa stretávajú s prúdom lúčov vo veľmi zriedkavej atmosfére. Natahuje číre gejzíry a mení ich na dlhé pruhy dymu. Gejzíry sa považujú za také tmavé, pretože neobsahujú iba pary, ale obsahujú aj prach a organické látky.
Let práve začal
Let okolo Neptúna bol koniec Veľkej chôdze, cesty, ktorú možno oprávnene prirovnať k pristátiu na Mesiaci. To však nebolo rozlúčkou so slnečnou sústavou, ktorú ešte neodišli ani Voyager 1 ani Voyager 2.
Pri príležitosti dokončenia bola v roku 1990 urobená rozlúčková fotografia všetkých planét v slnečnej sústave. Na nich je Zem viditeľná ako malá „svetlo modrá bodka“. Táto snímka našej Zeme zo vzdialenosti 6 miliárd km sa stala akýmsi symbolom ukazujúcim, ako málo miesta skutočne zaberáme vo vesmíre.
Obe sondy Voyager sú teraz ďaleko od dráhy Pluta a od Kuiperovho pásu, ktorý je tvorený malými ľadovými planétami. Stále však majú cestu tisíce rokov, kým sa dostanú na posledné miesto našej slnečnej sústavy, konkrétne na Oortov mrak, ktorý sa považuje za rodisko mnohých komét.
Voyager 1 nastavil rekord pre cestovanie 141 AU od Slnka (jedna AU je vzdialenosť od Zeme k Slnku).
Pomalý Voyager 2 cestoval iba 116 AU. Obe sondy neustále odosielajú údaje na Zem, ktoré sa teraz týkajú hlavne slnečného vetra a slnečného magnetického poľa.
Vedci dúfajú, že zostanú v kontakte s oboma starými vesmírnymi sondami až do roku 2025. Tieto dve sondy sú takmer večné predstaviteľmi ľudstva, hoci je nepravdepodobné, že by ich našla iná civilizácia.
Správa pozemšťanov
Obaja Voyagéri so sebou nesú správu Pozemšťanov napísanú na pozlátenej platni na 30 centimetrov, pripevnenej na palube.
Túto správu vypracovala komisia vedená renomovaným astronómom a astrobiológom Carlom Saganom (Carl Sagan, 1934 - 1996). Pretože pravdepodobnosť, že tieto sondy budú niekedy nájdené, je nekonečne malá, môžeme túto správu brať ako odkaz pre seba.
Obsahuje obrázky aj zvuky, ktoré sú šifrované na štítku. Toto je séria obrázkov popisujúcich, ako sa dá obsah doštičky reprodukovať. Hranie by sa malo vykonávať pri 16 2/3 ot / min pomocou ihly, ktorá je pripevnená k doštičke. Je to staromódny, ale technicky zdravý, ak príjemcovia dokážu prísť na sériu obrázkov.
Henrik a Helle Stub