Полет вояджера за пределы солнечной системы

Послание внеземным цивилизациям

Образец золотой пластинки, прикреплённой к аппаратам.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).

Кроме изображений, на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.

Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 55 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри, народная музыка многих стран.

На диске записано также обращение Картера, который в 1977 году был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:

В 2015 году НАСА приняло решение выложить в интернет все звуки с золотой пластинки для зондов «Вояджеров». Ознакомиться с ними может любой желающий на сайте НАСА.

Полет «Вояджера-2» к Урану и Нептуну

Дальше путь зонда лежал к Урану, куда он и прибыл 24 января 1986 года. Благодаря удачному расположению планет зонд воспользовался гравитацией Юпитера и Сатурна для разгона, и достиг Урана за 9 лет после старта. Не будь такого случая, путь занял бы около 30 лет, то есть зонд лишь недавно побывал бы там, а до Нептуна еще не долетел.

На удачный исход этой операции шансы оценивались всего в 60-70%, особенно после проблем с поворотной платформой. Из-за большого расстояния для связи начали применять 64-метровые антенны, расположенные на разных материках. Скорость передачи данных также снизилась, поэтому бортовой компьютер был перепрограммирован под более эффективные алгоритмы сжатия. Однако к тому времени мощность радиоизотопных генераторов уже сильно упала, и для экономии энергии приборы использовались поочередно.

Посещение Урана

Уран при подлете оказался повернут к «Вояджеру-2» южным полушарием. В программу было включено обзорное фотографирование планеты и пролет мимо спутника Миранды. Однако в итоге были открыты еще 2 кольца Урана, помимо известных, и спутник Пак. Затем было открыто еще около десятка мелких спутников, размером всего в несколько десятков километров. Была детально изучена магнитосфера планеты, что дало много новой информации.

Снимок Урана, сделанный Вояджером-2 после его пролета.

Здесь тоже не обошлось без приключений. За 6 дней до максимального сближения с планетой было обнаружено, что снимки поступают с искажениями в виде черно-белой сетки. Выяснилось, что в одном байте один бит всегда имел значение 1 и не менялся. Программисты переписали программу, чтобы исключить дефектный бит, и успели передать её за 4 дня до сближения.

Всего «Вояджер-2» передал примерно 6000 снимков Урана его колец и спутников. Далее его ожидал очередной маневр и длинный путь к следующему пункту – Нептуну, которого он и достиг 24 августа 1989 года, спустя 12 лет после старта, и всего за 3.5 года от Урана. До сих пор так далеко не долетал ни один аппарат с Земли.

Посещение Нептуна

Из-за большой удаленности ручное управление было бесполезным – радиосигнал шел от Земли до аппарата более 4 часов, и столько же обратно. За это время зонд успел бы пролететь более 200 000 км. Поэтому работал он самостоятельно, всю информацию записывая на специальный цифровой магнитофон, а уже потом, после удаления от планеты всю её передал. Скорость передачи на таком расстоянии тоже была очень медленной, чтобы фильтровать слабый полезный сигнал от помех.

«Вояджер-2» впервые сфотографировал Нептун с близкого расстояния, изучил его атмосферу и магнитосферу. Был обнаружен гигантский антициклон, подобный Большому Красному пятну на Юпитеру, но этот получил название Большое Темное пятно. Были сняты полярные сияния на Нептуне, причем не только у полюсов, но и везде, а также на его спутнике Тритоне.

Нептун, Большое Темное пятно и облака в атмосфере.

Тритон, вопреки ожиданиям – на нем царит экстремальный холод до -236 градусов, оказался геологически активным. На нем были обнаружены не только действующие вулканы, но и гейзеры. Такой тип вулканизма называется жидкостно-ледяным, и он уникален. Тритон имеет очень разреженную атмосферу, однако зонд обнаружил в ней тонкие облака, вероятно, из азотного инея.

Кроме множества других открытий, «Вояджер-2» обнаружил у Нептуна 6 мелких спутников и кольца.

После Нептуна аппарат, как и «Вояджер-1», ушел к югу от эклиптики под д углом 48 градусрв. На этом его планетная миссия закончилась. Скорость полета его к тому времени достигла 15.9 км/с.

Послание внеземным цивилизациям

Когда «Вояджеры» готовили к полету, на каждом из них закрепили золотую пластину, на которой разместили множество информации о Земле и её обитателях – звуки и фотографии природы, ДНК человека, музыку, а также обращение Джимми Картера, тогдашнего президента США.

Установка золотых пластин с посланием на аппарат Вояджер.

Такая золотая пластинка стоит на Вояджерах.

Если эти пластины когда-нибудь попадут к представителям достаточно развитой цивилизации, они смогут расшифровать эту информацию, и возможно, выйдут на контакт. Ведь вряд ли мы одиноки во Вселенной – последние исследования все больше подтверждают обратное. Поэтому последней миссией «Вояджеров», возможно, на миллионы лет, станет доставка письма братьям по разуму.

Телеметрия

Телеметрия поступает в блок модуляции телеметрии (TMU) отдельно как «низкоскоростной» канал с частотой 40 бит в секунду (бит / с) и «высокоскоростной» канал.

Телеметрия с низкой скоростью направляется через TMU, так что ее можно передавать по нисходящей линии только как некодированные биты (другими словами, исправление ошибок отсутствует). При высокой скорости одна из наборов скоростей от 10 бит / с до 115,2 кбит / с передается по нисходящей линии связи как кодированные символы.

Если смотреть с расстояния 6 миллиардов километров (3,7 миллиарда миль), Земля выглядит как « бледно-голубая точка » (голубовато-белая точка примерно на полпути вниз по световой полосе справа).

TMU кодирует поток данных с высокой скоростью сверточным кодом, имеющим длину ограничения 7, с символьной скоростью, равной удвоенной скорости передачи битов (k = 7, r = 1/2).

Телеметрия Voyager работает на следующих скоростях передачи:

• 7200, 1400 бит / с воспроизведение на магнитофоне
• Поля, частицы и волны в реальном времени со скоростью 600 бит / с; полный УВС; инженерное дело
• 160 бит / с поля, частицы и волны в реальном времени; Подмножество UVS; инженерное дело
• Технические данные в режиме реального времени 40 бит / с, научных данных нет.

Примечание: при 160 и 600 бит / с разные типы данных чередуются.

Корабль «Вояджер» поддерживает три различных формата телеметрии:

Высокий уровень

CR-5T (ISA 35395) Наука, обратите внимание, что это может содержать некоторые технические данные.
FD-12 более высокая точность (и разрешение по времени) Технические данные, обратите внимание, что некоторые научные данные также могут быть закодированы.

Низкая ставка

EL-40 Engineering, обратите внимание, что этот формат может содержать некоторые научные данные, но не все представленные системы. Это сокращенный формат с усечением данных для некоторых подсистем

Понятно, что существует существенное перекрытие телеметрии EL-40 и CR-5T (ISA 35395), но более простые данные EL-40 не имеют разрешения телеметрии CR-5T. По крайней мере, когда дело доходит до представления доступного электричества подсистемам, EL-40 передает только целочисленные приращения, поэтому подобное поведение ожидается и в других местах.

Дампы памяти доступны в обоих инженерных форматах. Эти стандартные диагностические процедуры выявили и исправили проблемы с прерывистым переключением битов памяти, а также выявили проблему с постоянным переключением битов, которая вызвала двухнедельную потерю данных в середине 2010 года.

Обложка золотой пластинки

Безопасное вождение и снижение аварийности автопарка

Если вы стремитесь улучшить качество управления транспортными средствами, снизить аварийность автопарка, повысить социальную ответственность водителей, а также положительным образом изменить имидж вашей компании, используйте решение компании «Ритм» по безопасному вождению.

Использование Voyager 2N совместно с системой GEO.RITM выявляет водителей, которые склонны к пренебрежению правилами дорожного движения и любят «лихачить», и дает возможность в 5 раз сократить число ДТП с участием сотрудников компании, снизить расходы на ГСМ и техническое обслуживание на 15% и уменьшить износ автомобиля на 25%.

Экономический эффект от использования Voyager 2N обусловлен пресечением фактов экстремального вождения: при превышении допустимой скорости, резком ускорении/торможении или входе в поворот Voyager 2N с помощью звуковой сигнализации предупредит водителя об опасных маневрах и напомнит о том, что его контролируют. Своевременность такой информации позволяет водителю скорректировать свой стиль управления транспортным средством, а дальнейшая профилактическая работа с сотрудниками, нарушающими правила дорожного движения, сокращает число ДТП.

Устройство аппарата[править | править код]

Масса аппарата при старте составляла 798 кг, масса полезной нагрузки — 86 кг. Длина — 2,5 м. Корпус аппарата — десятигранная призма с центральным проёмом. На корпус посажен отражатель направленной антенны диаметром 3,66 метра. Электропитание обеспечивают три вынесенных на штанге радиоизотопных термоэлектрических генератора, использующих плутоний-238 в виде окиси (в силу удалённости от Солнца солнечные батареи были бы бесполезны). На момент старта общее тепловыделение генераторов составляло около 7 киловатт, их кремний-германиевые термопары обеспечивали 470 ватт электрической мощности. По мере распада плутония-238 (его период полураспада составляет 87,7 года) и деградации термопар мощность термоэлектрических генераторов падает (при пролёте мимо Урана — 400 ватт). На 30.09.2021 остаток плутония-238 равен 70.6% от начального, к 2025 году тепловыделение упадёт до 68.8% от начального. Кроме штанги электрогенераторов, к корпусу прикреплены ещё две: штанга с научными приборами и отдельная штанга магнитометра.

На «Вояджере» установлены два компьютера, которые можно перепрограммировать, что позволяло менять научную программу и обходить возникающие неисправности. Объём оперативной памяти — два блока по 4096 восемнадцатиразрядных слов. Ёмкость запоминающего устройства — 67 мегабайт (до 100 изображений от телевизионных камер). В системе трёхосной ориентации используются два датчика Солнца, датчик звезды Канопус, инерциальный измерительный блок, а также 16 реактивных микродвигателей. В системе коррекции траектории используются 4 таких микродвигателя. Они рассчитаны на 8 коррекций при общем приращении скорости 200 м/сек.

Антенны две: ненаправленная и направленная. Обе антенны работают на частоте 2113 МГц на приём и 2295 МГц на передачу (S-диапазон), а направленная антенна — ещё и 8415 МГц на передачу (X-диапазон). Мощность излучения — 28 Вт в S-диапазоне, 23 Вт в X-диапазоне. Радиосистема «Вояджера» передавала поток информации со скоростью 115,2 кбит/с от Юпитера и 45 кбит/с — от Сатурна. Первоначально расчётная скорость передачи с Урана составляла лишь 4,6 кбит/с, однако её удалось повысить до 30 кбит/с, так как к тому времени была повышена чувствительность радиотелескопов на Земле. На определённом этапе миссии была реализована схема сжатия изображений, для чего был перепрограммирован бортовой компьютер. Также был задействован имевшийся на «Вояджере» экспериментальный кодировщик данных: схема коррекции ошибок в принимаемых и передаваемых данных была изменена с двоичного кода Голея на код Рида — Соломона, что сократило количество ошибок в 200 раз.

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:

• Телевизионная камера с широкоугольным объективом и телевизионная камера с телеобъективом, каждый кадр которой содержит 125 кБ информации.
• Инфракрасный спектрометр, предназначенный для исследования энергетического баланса планет, состава атмосфер планет и их спутников, распределения температурных полей.
• Ультрафиолетовый спектрометр, предназначенный для исследования температуры и состава верхних слоёв атмосферы, а также некоторых параметров межпланетной и межзвёздной среды.
• 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.
• 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.
• Детекторы космических лучей (частиц высоких энергий).
• Магнитометры для измерения магнитных полей.
• Приёмник для регистрации радиоизлучения планет, Солнца и звёзд. Приёмник использует две взаимно перпендикулярные антенны длиной по 10 м.

Большинство приборов вынесено на специальной штанге, часть из них установлена на поворотную платформу. Корпус аппарата и приборы оборудованы разнообразной теплоизоляцией, тепловыми экранами, пластиковыми блендами.

Соответствие требованиям технического регламента Таможенного союза

Блок полностью соответствует требованиям технического регламента Таможенного союза. Наличие исполнения устройства с 3G-модемом и двумя SIM-картами позволяет увеличить скорость работы и надежность покрытия GSM-сети, расширив возможности работы в роуминге.

Блок напрямую может работать с двумя серверами, в том числе используя протокол EGTS. Эта возможность позволяет работать устройству напрямую как с навигационным сервером GEO.RITM, так и с РНИЦ, исключая необходимость ретрансляции данных с навигационного сервера.

Блок может быть оснащен системой голосовой связи (тангента или микрофон+динамик), позволяя водителю осуществлять двустороннюю голосовую связь с диспетчером.

Тревожная кнопка, подключенная к блоку Voyager 2N, позволяет диспетчеру незамедлительно реагировать на внештатные ситуации.

Полет «Вояджера-1»

Траектория полета Вояджеров

Хотя «Вояджер-1» стартовал немного позже «Вояджера-2», однако он быстро опередил его. Дело в том, что он совершил несколько гравитационных маневров и набрал более высокую скорость. Целью его были Юпитер и Сатурн, поэтому и путь его оказался более прямым, в итоге он обогнал сородича и к Юпитеру прибыл даже на 4 месяца раньше – 5 марта 1979 года.

Впервые крупным планом были получены уникальные фотографии Юпитера, в частности Большого красного пятна. Были обнаружены полярные сияния и мощные грозы. Были проведены спектрографические исследования атмосферы Юпитера с близкого расстояния и более точно определен её состав.

«Вояджер-1» сделал снимки спутника Юпитера Амальтеи, где было хорошо заметно, что этот спутник имеет не шарообразную, а эллиптическую форму. Также зонд сделал удивительное открытие – наличие у Юпитера тонкого (30 км), кольца шириной около 8000 км, которое просто невидимо с Земли.

Также «Вояджер-1» посетил галилеевские спутники, в частности, пролетел рядом с Ио на расстоянии 13000 км и сделал детальные фотографии поверхности. Аппаратура зафиксировала наличие большого количества серы, а камеры запечатлели 8 действующих вулканов, которые извергались на высоту до 400 км. Именно «Вояджер-1» первым сделал множество удивительных открытий на спутнике Ио.

Другой спутник Юпитера – Европа, оказался не по пути зонда, поэтому дальше он направился к Ганимеду. И там удалось сделать множество фотографий с расстояния всего 5270 км, благодаря которым мы и знаем теперь о наличии на этом спутнике большого количества воды, и возможном существовании там подледного океана.

А вот от Каллисто аппарат пролетел на расстоянии 126 000 км, однако и здесь удалось получить немало детальных фотографий, и обнаружить множество деталей, которые нельзя увидеть с Земли.

После Юпитера «Вояджер-1» отправился к Сатурну, которого он достиг 12 ноября 1980 года. Научный руководитель проекта Эд Стоун говорил, что каждый день они получали множество потрясающих фотографий и прочих данных, открывающих Сатурн с неведомой стороны, ведь до этого про планету было не так уж и много известно.

Например, именно «Вояджер-1» открыл кольцо F и показал волнистую структуру в кольцах, которую создают спутники Прометей и Пандора. Были открыты так называемые «спицы» в кольцах планеты. На переданных фотографиях были видны бури невиданной силы, которые просто нельзя увидеть с Земли. На полюсах были заметны странные структуры шестигранной формы. Было открыто 6 неизвестных ранее спутников и получены детальные снимки Энцелада.

Диона, спутник Сатурна. Снимок Вояджера-1, сделанный 12 ноября 1980 г с расстояния 240 тысяч км.

«Вояджер-1» пролетел около Титана и передал много информации о составе его атмосферы и детальных фотографий.

Во многом благодаря полету «Вояджеров» мы знаем о планетах то, что знаем. Дальнейшие полеты лишь уточнили данные и передали дополнительную информацию. «Вояджеры» были первыми там.

После Сатурна «Вояджер-1» изменил направление полета, поднялся над эклиптикой и продолжил полет, но на пути его уже не было никаких планет. Еще в 2013 году было официально признано, что он вышел за пределы Солнечной системы и теперь полет его продолжается в межзвездном пространстве. Расстояние до него теперь более 20 млрд. км, или 134 астрономических единиц, а проходит он сейчас более 3.3 а.е. в год (примерно 500 млн. км).

Миссия по спасению «Вояджеров»

«Вояджер» собственной персоной

В июле этого года NASA разработали целую программу по поддержанию работоспособности зондов. Чтобы поддерживать Вояджер на ходу, ученым приходится принимать трудные решения. Используя радиоволны, они передают аппаратам разные команды. Так, Вояджер-2 получил инструкции переключиться на резервные двигатели, которые зонд не использовал с 1989 года. Двигатели помогают Вояджеру находится в устойчивом состоянии, а те, которые использовал зонд постепенно выходили из строя.

Неработающие двигатели Вояджера могут привести к тому, что аппарат не сможет держать антенну по направлению к Земле. А это единственная точка связи между зондом и нами. Вояджер-1 также перешел на работу запасных двигателей в прошлом году.

Однако двигатели — не единственная проблема. На аппаратах установлены нагреватели, благодаря которым зонд не замерзает в открытом космосе. Но недавно инженеры отключили нагреватели Вояджера-2. Решение было принято после долгих раздумий — отключение нагревателей позволит зонду экономно расходовать энергию. Отключение было сделано уже после того, как информация о том, что Вояджер покинул Солнечную систему подтвердилась.

Возможной причиной нынешних трудностей является и то, что в 1977 году никто не думал о межзвездном путешествии. Инженеры NASA были нацелены на изучение планет Солнечной системы. Оба аппарата одновременно достигли Юпитера, после чего Вояджер-1 отправился к Сатурну и его спутникам. Больше всего ученых интересовал Титан. Планировалось, что если по какой-то причине Вояджер-1 не соберет достаточное количество данных, вслед за ним направят Вояджер-2. Когда оба зонда успешно справились с задачей, они направились к Урану и Нептуну.

Вскоре после этого инженеры задумались об экономии энергии. Первым шагом стало отключение камер, поскольку фотографировать разбросанные звезды не было необходимости.

На полет Вояджеров влияет множество факторов. В 2012 году после выхода Вояджера-1 за пределы гелиосферы — своеобразного пузыря солнечного ветра, окутывающего нашу Солнечную систему, космическая обстановка сильно изменилась. Это повлекло за собой отключение ряда приборов за их ненадобностью. Дело в том, что сегодня Вояджеры охотятся на космические лучи, магнитные поля и другие обнаруживаемые явления в космическом пространстве.

По оценкам ученых Вояджеры проработают до 2020 года, но может и дольше. За это время зонды должны будут собрать информацию о свойствах межзвездной среды у границ гелиосферы. Так или иначе, покинув Солнечную систему, эти старые космические аппараты попали в космическое пространство, о котором ученым мало что известно. По этой причине ценность Вояджеров сложно переоценить.

И все же, рано или поздно придет пора отпустить Вояджеры в свободное плавание. В конце-концов в какой-то момент передатчики, с помощью которых мы поддерживаем с Вояджерами связь выйдут из строя. Или резервные двигатели, с помощью которых аппараты работают сегодня тоже перестанут функционировать. Вариантов может быть много, но мы вместе с инженерами NASA, желаем Вояджерам хорошего пути.

Как думаете, сколько еще они проработают?

История создания космического зонда “Вояджер-1”

В чем не откажешь инженерам NASA, так это в последовательности. Полет “вояджеров” был спланирован ещё в 1960-х г.г., однако тогда у ученых было мало информации относительно того, с чем придется столкнутся космическому зонду, находясь под влиянием таких планет как Юпитер и Сатурн.

Поэтому начали с малого – по сути космические зонды “Пионер-10” и “Пионер-11” стали прототипами будущих “вояджеров”

Их полеты и телеметрика, помогли инженерам спроектировать новые космические зонды так, чтобы эффективно справляться с интенсивным радио-излучением Юпитера, уделить внимание повышенному уровню защиты от повышенной радиации и, спроектировать систему связи так, чтобы обеспечить бесперебойный контакт с зондом как в пределах Солнечной системы, так и за её пределами

Первоначально космический аппарат “Вояджер-1” готовился как “Маринер-11”, т.е. входил в исследовательскую программу “Маринер”. Но из-за сокращения бюджета миссия в самом начале была урезана и предполагала только облет Юпитера и Сатурна, потому зонды переименовали в “Маринер: Юпитер-Сатурн”.

Однако по мере развития программы, новые аппараты получились настолько непохожими на предыдущие “маринеры”, что было принято решение выделить их полет в отдельную исследовательскую программу, которая и известна нам теперь как “Вояджер”.

Один из снимков «Вояджера-1», где одновременно запечатлены Земля и Луна

Миссия «Вояджер»

Оба аппарата были созданы в лаборатории НАСА и являлись практически однотипными, то есть были похожи друг на друга, как близнецы. Задачей миссии «Вояджер» было изучение планет — гигантов – Юпитера и Сатурна, не более.

Однако как раз сложилась удачная ситуация – так называемый «парад планет», когда планеты оказываются практически на одной линии, с одной стороны от Солнца. Это позволило разработать такую траекторию полета, когда зонды, пролетая мимо планеты, используют её гравитацию для разгона и могут по кратчайшему пути достичь следующей планеты. Поэтому в итоге «Вояджеры» посетили не только Юпитер и Сатурн, но и все остальные внешние планеты, кроме Плутона, после чего отправились дальше, в открытый космос.

Похожие записи:

Сатурн в соединении с плутоном: особенности натальной карты человека Улетели в историю: как spacex илона маска смогла обогнать «роскосмос» так сильно и так быстро? Топ-10 самых злых знаков зодиака, от которых точно не стоит ждать сочувствия Гороскоп май глобы 2021 рак, лев, овен, весы, рыбы, девы, телец, козерог, близнец, скорпион, стрелец, водолей Гороскоп от тамары глобы на 2021 год по знакам зодиака Как возникла жизнь на земле?