Исследования зондами планет за главным поясом астероидов

Вояджер-2

"Вояджер-2" это космический зонд, который был запущен НАСА 20 августа 1977 года на РН "Titan IIIE" в рамках программы "Вояджер" в целях исследований дальних планет Солнечной системы.Это первый и единственный космический аппарат, который достиг Урана(в январе 1986 года) и Нептуна(в августе 1989 года).«Вояджер-2» более 25 лет удерживал рекорд по дальности достигнутого и изученного объекта Солнечной системы, пока его не превзошёл космический зонд «Новые горизонты», который в июле 2015 года достиг Плутона.

История аппарата:

"Вояджер-2" стартовал с мыса Канаверал 20 августа 1977 года, на 16 дней раньше "Вояджера-1". Миссия "Вояджера-2" сначала включала в себя только изучение Юпитера, Сатурна и их спутников, но его траектория полета предусматревала также пролёт мимо Урана и Нептуна, которая была успешно реализована."Вояджер-2" идентичен "Вояджеру-1". С помощью гравитационных манёвров у Юпитера, Сатурна и Урана аппарат смог на 18 лет сократить срок полёта к Нептуну. 9 июля 1979 года "Вояджер-2" максимально сблизился с Юпитером(71,4 тыс.км). Также аппарат подошёл близко к Европе(спутник Юпитера) и Ганимеду, галилеевым спутникам, ранее не иследованным ранее "Вояджером-1". С помощью переданных снимков учёные выдвинули гипотезу о существовании жидкого океана под поверхностью Европы. Обследование самого крупного спутника в Солнечной системе - Ганимеда- показало, что он покрыт корой "грязного" льда, а его поверхность гораздо старше поверхности Европы. После обследования спутников "Вояджер-2" пролетел мимо Юпитера. 25 августа 1981 года - максимальное сближение с Сатурном(101 тыс. км). Также зонд пролетел около спутников Сатурна Тефии и Энцелада, аппарат передал подробные фотографии поверхности спутников 24 января 1986 года - максимальное сближение с Ураном(81,5 тыс. км). Зонд передал тысячи снимков Урана, его спутников и колец. С помощью этих фотографий учёные обнаружили два новых кольца Урана и исследовали девять известных. Также были обнаружены еще 11 спутников Урана, ранее не известных. Снимки одной из его лун - Миранды - удивили исследователей. Предполагается что маленькие спутники быстро охлаждаются после своего образования, и представляют собой однообразную пустыню, испещрённую кратерами. Выяснилось, что на поверхности Миранды пролегают долины и горные хребты, среди которых были заметны скалистые утёсы. Это означает, что история луны богата тектоническими и термальными явлениями. "Вояджер-2" показал, что на обоих полюсах Урана температура одинаковая, хотя только один из них освещается Солнцем. Исследователи сделали вывод о наличии механизма передачи тепла из одной части планеты к другой. В среднем температура Урана составляет 59 К, или −214 °C. 24 августа 1989 - аппарат пролетел в 48 тыс.км от поверхности Нептуна. Зонд сфотографировал и отправил на землю уникальные снимки Нептуна и его крупного спутника Тритона. На Тритоне были обнаружены действующие гейзеры, что было неожиданно для удалённого от Солнца, холодного спутника. Также были открыты 4 новых спутника. 30 августа 2007 года — аппарат достиг границы ударной волны и вошёл в область гелиопаузы(теоретическая граница, на которой происходит окончательное торможение солнечного ветра. Его давление уже неспособно оттеснять межзвёздное вещество из Солнечной системы, и происходит перемешивание вещества солнечного ветра с межзвёздным.) 24 января 2011 года в NASA отмечался 25-летний юбилей сбижения "Вояджера-2" с Ураном. На этот момент зонд находился примерно в 14 мрлд км от Солнца 4 ноября 2011 была послана команда переключения на запасной набор двигателей системы ориентации. Спустя 10 дней получено подтверждение о переключении. Это позволило увеличить время работы аппарата как минимум ещё на 10 лет. 10 декабря 2018 года NASA подтвердило, что "Вояджер-2" преодолел гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство. Аппарат все еще остается в пределах Солнечной системы, гравитационная граница которой находится за внешним краем Облака Оорта (совокупности небольших объектов под гравитационном влиянием Солнца). 2 ноября 2019 года NASA сообщило о готовности к публикации данных, полученных космическим аппаратом в межзвёздной среде.

Устройтсво аппарата.

Масса зонда при старте составляла 798 кг, масса полезной нагрузки - 86 кг. Длина - 2,5 м. Корпус аппарата - десятигранная призма с центральным проёмом. Подсистема командного компьютера (CCS) обеспечивает функции упорядочения и управления. CCS содержит фиксированные процедуры, такие как декодирование команд, обнаружение неисправностей и процедуры исправления, информацию наведения антенны и информацию о последовательности действий космического корабля. Подсистема управления ориентацией и артикуляцией (AACS) управляет ориентацией космического корабля, поддерживает направление антенны с высоким коэффициентом усиления на Землю, управляет маневрами ориентации и позиционирует платформу сканирования. Связь по восходящей линии связи осуществляется через S-диапазон (командная скорость 16 бит / с), в то время как передатчик X-диапазона обеспечивает телеметрию нисходящего канала со скоростью 160 бит / с, как правило, и 1,4 кбит / с для воспроизведения высокоскоростных данных плазменных волн. Все данные передаются и принимаются на космическом корабле через 3,7-метровую антенну с высоким коэффициентом усиления (HGA).70-метровая антенна DSS43 в Канберре, входящая в состав Сети дальней космической связи NASA, является единственной антенной, способной поддерживать связь с аппаратом. Электроэнергия вырабатывается тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РИТЭГ). Текущие уровни мощности составляют около 249 ватт. Когда электрическая мощность уменьшается, силовые нагрузки космического корабля должны быть отключены, чтобы избежать превышения спроса над предложением. При отключении нагрузок некоторые возможности космического корабля исключаются. На борту аппарата закреплена золотая пластина, на которой для потенциальных инопланетян указаны координаты Солнечной системы и записан ряд земных звуков и изображений. В комплект научной аппаратуры входят следующие приборы:

1. Телевизионная камера с широкоугольным объективом и телевизионная камера с телеобъективом, каждый кадр которой содержит 125 кБ информации.
2. Инфракрасный спектрометр, предназначенный для исследования энергетического баланса планет, состава атмосфер планет и их спутников, распределения температурных полей.
3. Ультрафиолетовый спектрометр, предназначенный для исследования температуры и состава верхних слоёв атмосферы, а также некоторых параметров межпланетной и межзвёздной среды.
4. Фотополяриметр, предназначенный для исследования распределения метана, молекулярного водорода и аммиака над облачным покровом, а также для получения информации об аэрозолях в атмосферах планет и о поверхности их спутников.
5. Два детектора межпланетной плазмы, предназначенные для регистрации как горячей дозвуковой плазмы в магнитосфере планет, так и холодной сверхзвуковой плазмы в солнечном ветре. Установлены также детекторы волн в плазме.
Детекторы заряженных частиц низкой энергии, предназначенные для исследования энергетического спектра и изотопного состава частиц в магнитосферах планет, а также в межпланетном пространстве.
6. Детекторы космических лучей (частиц высоких энергий).
7. Магнитометры для измерения магнитных полей.
8. Приёмник для регистрации радиоизлучения планет, Солнца и звёзд. Приёмник использует две взаимно перпендикулярные антенны длиной
по 10 м.

Интересные факты

"Вояджер-2" несёт приветствие любой форме жизни, если таковая встретится. Послание передается на граммофонной пластинке - 12-дюймовом позолоченном медном диске, содержащем звуки и изображения, выбранные для отображения разнообразия жизни и культуры на Земле. Содержание записи было выбрано для НАСА комитетом под председательством Карла Сагана из Корнельского университета. Доктор Саган и его сотрудники собрали 115 изображений и множество звуков природы. К этому они добавили музыкальные отрывки из разных культур и эпох и устные приветствия землян на пятидесяти пяти языках.

Будущее аппарата

К 2025 году, РИТЭГи зонда перестанут давать нужное количество энергии для связи с землей. Примерно через 300 лет зонд достигнет внутреннего края Облака Оорта и ещё, вероятно, 30 000 лет понадобится, чтобы покинуть его.

Михаил Суворков ©2021-2023