Покинуть Солнечную систему и улететь к звездам очень сложно. Сначала, истратив немало топлива, надо взлететь над Землей в космос. При этом ваша скорость относительно Земли может оказаться нулевой, но если вы взлетели вовремя и в нужном направлении, то относительно Солнца вы будете лететь вместе с Землей, с ее орбитальной скоростью относительно Солнца 30 км/с.
Вовремя включив дополнительный двигатель и увеличив скорость еще на 17 км/с относительно Земли, относительно Солнца вы получите скорость 30 + 17 = 47 км/с, которая называется третьей космической. Она достаточна, чтобы безвозвратно покинуть Солнечную систему. Но топливо для рывка в 17 км/с доставлять на орбиту дорого, и ни один космический аппарат до сих пор не развивал третью космическую скорость и не покидал Солнечную систему таким способом. Самый быстрый аппарат «Новые горизонты» полетел к Плутону, включив дополнительный двигатель на орбите Земли, но развил скорость только в 16,3 км/с.
Более дешевый способ покинуть Солнечную систему - разогнаться за счет планет, сближаясь с ними, используя их как буксиры и постепенно наращивая скорость около каждой. Для этого нужна определенная. конфигурация планет - по спирали - чтобы, расставаясь с очередной планетой, лететь именно к следующей. Из-за медлительности самых далеких Урана и Нептуна такая конфигурация возникает редко, примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы. Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты: «Пионер-10» (Pioneer 10, стартовал 3 марта 1972 года), «Пионер-11» (Pioneer 11, стартовал 6 апреля 1973), «Вояджер-2» (Voyager 2, стартовал 20 августа 1977) и «Вояджер-1» (Voyager 1, стартовал 5 сентября 1977).
Все четыре аппарата к началу 2015 года удалились от Солнца на границу Солнечной системы. «Пионер-10» имеет скорость 12 км/с относительно Солнца и находится от него на расстоянии около 113 а. е. (астрономических единиц, средних расстояний от Солнца до Земли), что составляет приблизительно 17 млрд км. «Пионер-11» - со скоростью 11,4 км/с на расстоянии 92 а.е., или 13,8 млрд км. «Вояджер-1» - со скоростью около 17 км/с на расстоянии 130,3 а.е., или 19,5 млрд км (это самый далекий от Земли и Солнца объект, созданный людьми). «Вояджер-2» - со скоростью 15 км/с на расстоянии 107 а. е„ или 16 млрд км. Но до звезд этим аппаратам лететь еще очень далеко: соседняя звезда Проксима Центавра находится дальше аппарата «Вояджер-1» в 2 000 раз. И не забывайте, что звезды маленькие, а расстояния между ними большие. Поэтому все аппараты, не запущенные специально к конкретным звездам (а таких пока нет), вряд ли вообще когда-нибудь пролетят рядом со звездами. Конечно, по космическим меркам «сближениями» можно считать: пролет «Пионера-10» через 2 миллиона лет в будущем на расстоянии несколько световых лет от звезды Альдебаран, «Вояджера-1» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды АС+79 3888 в созвездии Жирафа и «Вояджера-2» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды Росс 248.
Важно знать:
Третья космическая скорость - минимальная скорость, которую надо придать объекту около Земли для того, чтобы он покинул Солнечную систему. Равна 17 км/с относительно Земли и 47 км/с относительно Солнца.
Солнечный ветер - поток энергичных протонов, электронов и других частиц от Солнца в космическое пространство.
Гелиосфера - область пространства около Солнца, где солнечный ветер, двигаясь со скоростью порядка 300 км/с, является наиболее энергичной составляющей космической среды.
Все, что мы знаем о космосе за пределами Солнечной системы, мы узнаем, анализируя излучение (свет) и гравитацию космических объектов. При этом приходится делать много допущений. Например, массу черной дыры мы определяем, предполагая массы кружащих вокруг нее звезд. Их массы предполагаем, считая, что эти звезды похожи на Солнце.
«Пионеры» и «Вояджеры» - единственные пока эксперименты безо всяких допущений, организованные нами на краю (а в будущем - и за пределами) Солнечной системы. Прямой эксперимент - это совсем другое дело! Мы знаем массы этих аппаратов - мы их изготовили, поэтому мы точно вычисляем массу любого объекта, который влияет на аппараты. Вы скажете: «Таких нет, аппараты летят в межпланетной и межзвездной пустоте». Но оказалось, что это не пустота: даже пылинки, стучащие по аппаратам, существенно меняют их траекторию. В уникальных экспериментах всегда много мистики, ее полно и в истории «Пионеров» и «Вояджеров».
Первая странность: 15 августа 1977 года, за несколько дней до запуска максимально далеких аппаратов, был пойман самый загадочный радиосигнал «Wow!». Может быть, с его помощью инопланетяне сообщили друг другу о важном событии - готовящемся выходе людей за пределы Солнечной системы?
Каких успехов достигли «Вояджер» и «Пионер» в пути на край Солнечной системы
По дороге на край Солнечной системы «Пионер-10» исследовал астероиды и стал первым аппаратом, пролетевшим около Юпитера. И сразу озадачил ученых: энергия, излучаемая Юпитером в космос, оказалась в 2,5 раза больше энергии, получаемой Юпитером от Солнца. А крупнейшие спутники Юпитера оказались состоящими не из камней, а преимущественно изо льда. После 2003 года связь с «Пионером-10» потеряна. «Пионер-11» также исследовал Юпитер, а затем стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Сатурн. В 1995 году связь с «Пионером-11» потеряна.
Аппараты «Вояджер » работают до сих пор и сообщают ученым о состоянии космоса вокруг них. После 37 лет полета! Это также можно считать мистикой, поскольку никто не рассчитывал на столь долгую работу: пришлось даже перепрограммировать счет времени внутри бортовых компьютеров «Вояджеров» - он не был рассчитан на даты после 2007 года. Внутри аппаратов энергию вырабатывают радиоизотопные генераторы, использующие ядерную реакцию распада плутония-238 - как в атомных электростанциях. Этой энергии должно хватить еще на десятки лет.
Основная аппаратура оказалась надежнее, чем предполагали создатели. Главная проблема - угасание радиосигналов связи с удалением аппаратов. Сейчас сигнал от аппаратов до Земли идет (со скоростью света) более 16 часов! Но антенны дальней космической связи, гигантские «тарелки» размером почти с футбольное поле, умудряются ловить сигналы «Вояджеров». Мощность передатчика «Вояджера» 28 Вт, примерно в 100 раз мощнее мобильного телефона. А падает мощность сигнала пропорционально квадрату расстояния. Легко сосчитать, что слышать сигнал «Вояджеров» - это как слышать мобильник с Сатурна (безо всяких станций сотовой связи!).
По пути на край Солнечной системы «Вояджеры» пролетели мимо Юпитера и Сатурна и получили детальные снимки их спутников. «Вояджер-2» пролетел, кроме того, мимо Урана и Нептуна, став первым и единственным пока аппаратом, посетившим эти планеты. «Вояджеры» подтвердили загадки, открытые «Пионерами»: многие спутники Юпитера и Сатурна оказались не только ледяными, но и, видимо, содержащими водоемы подо льдом.
Граница Солнечной системы
Границу Солнечной системы можно определять по-разному. Гравитационная граница проходит там, где притяжение Солнца уравновешивается притяжением Галактики - на расстоянии примерно 0,5 парсека, или 100000 а.е. от Солнца. Но изменения начинаются гораздо ближе. Мы точно знаем, что дальше Нептуна нет больших планет, но есть множество карликовых, а также кометы и прочие малые тела Солнечной системы, состоящие в основном изо льда. Видимо, на расстоянии от 1000 до 100000 а.е. от Солнца Солнечную систему со всех сторон окружает рой комочков снега, комет - так называемое Облако Оорта . Возможно, оно простирается до соседних звезд. И вообще снежинки, пылинки и газы, водород и гелий, вероятно, являются типичными составляющими межзвездной среды. Это значит, что между звездами - не пусто!
Важно знать:
Граница ударной волны - граничная поверхность внутри гелиосферы вдали от Солнца, где происходит резкое замедление солнечного ветра из-за его столкновения с межзвездной средой.
Гелиопауза - граница, на которой солнечный ветер полностью тормозится галактическим звездным ветром и другими компонентами межзвездной среды.
Галактический звездный ветер (космические лучи) - аналогичные солнечному ветру потоки энергичных частиц (протонов, электронов и других), возникающие в звездах и пронизывающие нашу Галактику.
Еще одну границу определяет солнечный ветер, поток энергичных частиц от Солнца: область, где он господствует, называется гелиосферой. Такой ветер создают и другие звезды, поэтому где-то солнечный ветер должен встречаться с налетающим на Солнечную систему объединенным ветром звезд Галактики - галактическим звездным ветром, или по-другому космическими лучами. В столкновении с галактическим звездным ветром солнечный тормозится и теряет энергию. Куда она девается, не совсем ясно. В этом столкновении ветров должны возникать загадочные явления, с которыми в последние годы как раз встречаются аппараты «Вояджер» .
Как и ожидали ученые, на некотором расстоянии от Солнца солнечный ветер начал стихать - это так называемая граница ударной волны, граница гелиосферы. Аппарат «Вояджер-1» пересекал ее несколько раз, т.к. она оказалась очень запутанной. К декабрю 2010 года на расстоянии 17,4 млрд км от Солнца для «Вояджера-1» солнечный ветер стих совершенно. Вместо него почувствовалось мощное дуновение межзвездного, галактического ветра: к 2012 году в 100 раз возросло число электронов, сталкивающихся с аппаратом со стороны межзвездного пространства. Соответственно, проявился мощный электрический ток и создаваемое им магнитное поле. Видимо, «Вояджер-1» достиг гелиопаузы. Однако, вопреки ожиданиям, аппарат обнаруживает не четкую границу двух сталкивающихся потоков частиц, а хаотическое нагромождение огромных пузырей. Потоки частиц на их поверхностях создают мощные электрические токи и магнитные поля.
«Вояджер» и «Пионер» - послания инопланетянам
Все упомянутые аппараты несут послания для инопланетян. На борту «Пионеров» закреплены металлические пластины, на которых схематически изображены: сам аппарат; в том же масштабе - мужчина и женщина; два атома водорода как мера времени и длины; Солнце и планеты (еще включая Плутон); траектория аппарата с Земли мимо Юпитера и своеобразная космическая карта, на которой показаны направления с Земли, 14 пульсаров и центр Галактики. Пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звезды, в Галактике довольно редки, а частота их излучения является уникальной характеристикой, своеобразным «паспортом» каждого из них. Эта частота закодирована на табличке «Пионеров». Следовательно, космическая карта с пульсарами однозначно покажет инопланетянам, где в Галактике находится Солнечная система. Более того, со временем частота пульсара меняется вполне закономерно, и, сверив текущую частоту с указанной на карте, инопланетяне смогут определить, сколько времени прошло с момента запуска найденного ими аппарата «Пионер».
На борту аппаратов «Вояджер» установлены золотые пластинки в футлярах. На пластинках записаны звуки Земли (ветер, гром, сверчки, птицы, поезд, трактор и т.д.), приветствия на разных языках (по-русски «Здравствуйте, приветствую вас»), музыка (Бах, Чак Берри, Моцарт, Луи Армстронг, Бетховен, Стравинский и фольклор) и 122 изображения (по математике, физике, химии, планетам, анатомии человека, жизни людей и т. д. - полный список можно найти на сайте НАСА http://уоуаеег.ipl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html. Прилагается устройство для воспроизведения этих звуков и изображений. На футляре пластинок - рисунок, в котором закодированы: два атома водорода для масштаба времени и длины; та же космическая карта с пульсарами и объяснение, как воспроизвести звуки и изображения.
Аномалия «Пионеров»
В 1997 году, через несколько месяцев после исчезновения сигнала «Пионера-11», один из ученых, анализируя данные, вскочил с кресла с криком: «Нас не пускают за пределы Солнечной системы!». Он обнаружил торможение аппарата после пересечения им орбиты Юпитера. У «Пионера-10» и долетавших до Юпитера аппаратов «Улисс» (Ulysses) и «Галилео» (Galileo) нашли такое же торможение. Только «Вояджеры» торможения не испытывали, поскольку при малейшем отклонении от графика полета разгонялись двигателями. Особый ажиотаж вокруг торможения «Пионеров» поднялся, когда выяснилось, что оно равно постоянной Хаббла, умноженной на скорость света. Выходит, что аппараты теряют энергию (тормозятся) точно так же, как частицы излучения (фотоны). И версия № 1: если фотоны теряют энергию из-за расширения Вселенной, значит, и «Пионеры» по той же причине. Другие объяснения: 2) ученые не учли какой-то вполне прозаичный источник потерь энергии (тогда, правда, совпадение с постоянной Хаббла чисто случайное) или 3) Вселенная наполнена субстанцией, отнимающей энергию при движении сквозь нее как у «Пионеров», так и у фотонов.
По космическим меркам «торможение «Пионеров» - очень маленькая величина: 1/1 ООО ООО ООО м/с2. Каждые сутки аппарат пролетает на 1,5 километра меньше, чем положенный миллион километров! Чтобы это объяснить, ученые 15 лет пытались учесть все остальные потери энергии и вещества, все силы, действующие на аппараты. Но поиски объяснения № 2 провалились. Правда, американский ученый Слава Турищев обнаружил, что тепло рассеивается аппаратами преимущественно в сторону от Солнца, т.е. в тень,- это и является непосредственной причиной торможения «Пионеров». Частица теплового излучения (фотон) имеет импульс, следовательно, покидая объект, излучение создает реактивную тягу в противоположном направлении (на этом основаны проекты аннигиляционных фотонных двигателей для межзвездных ракет). Но загадкой осталось, ЧТО именно заставляет аппараты так рассеивать тепло? И главное - аппараты разной конструкции!
Анализируя, с чем вообще в, казалось бы, пустом космосе взаимодействуют аппараты, ученые обнаружили, что по ним довольно часто стучат космические пылинки и льдинки. Приборы смогли определять направление и силу этих ударов. Оказалось, что Солнечную систему пронизывают мелкие твердые частицы двух сортов: одни летят вокруг Солнца, другие - к Солнцу из межзвездных далей. Именно вторые тормозят космические аппараты. При ударе кинетическая энергия пылинки становится внутренней, т.е.- теплом. Если пылинка остановлена аппаратом (что логично), то весь ее импульс передается аппарату. А ее энергия рассеивается в направлении ее прилета, т.е. в направлении от Солнца. Аппараты зарегистрировали немало ударов сравнительно крупными пылинками - порядка 10 микрон. И для объяснения торможения «Пионеров» им достаточно стукаться о такие пылинки в среднем каждые 10 км пути. Именно такую плотность пыли в межзвездном космосе увидели современные инфракрасные телескопы.
Вообще внешние области Солнечной системы (за Сатурном) оказались запылены, заснежены и загазованы гораздо сильнее, чем внутренние. Около Солнца пылинки, снежинки и газ когда-то слиплись в планеты, спутники и астероиды. Немало вещества осело и на Солнце. Но большинство пылинок, льдинок и атомов газов было изгнано Солнцем на периферию системы. К тому же, на периферию проникает межзвездная пыль, рождающаяся в оболочках других звезд. Значит, за Нептуном и далее в межзвездном и межгалактическом пространстве пылинок, льдинок и газа должно быть еще больше. Вполне возможно, что межзвездная среда, равномерно заполняющая Вселенную, действительно отнимает энергию как у космических аппаратов, так и у фотонов. Основную роль при этом играют крупные (10 микрон) пылинки и льдинки, а также молекулы водорода, которые другим образом себя не проявляют.
Please enable JavaScript to view theС момента первых практических полетов ракет в космос, за пределы Земли было доставлено свыше 3 тысяч объектов различного назначения, и лишь 5 аппаратов направляются далеко за пределы Солнечной системы. Речь идет о легендарных зондах, совершивших в свое время, уникальные открытия в области астрономии. Аппараты: Вояджер 1 и 2, Пионер 10 и 11, Новые Горизонты. Им удалось во всех деталях показать нам миры с расстояния вытянутой руки, которые раньше представлялись нам мерцающими крошечными точками в небе. Мы отлично помним о совершенной ими титанической работе в прошлом, но по большей части мы совершенно не в курсе, где эти аппараты находятся сегодня, а ведь некоторые из них функционируют и передают данные до сих пор.
Пионер-10
Этот зонд полностью оправдывает свое название «Пионер». Запущенный в далеком 1972 году, он был первым во многом, но самым главным его достижением было преодоления силы гравитации , за счет маневра у .
Пионер-10 стал первым аппаратом, направившийся в межзвездное пространство, неся на своем борту первое «вещественное» послание внеземным цивилизациям.
Сегодня (зима 2017 года), Пионер 10 находиться на расстоянии 115 а. е. от Земли. Космическое агентство НАСА еще в середине 90-х годов потеряло всякий контроль над аппаратом, но ответный сигнал об активном состоянии бортового компьютера Пионера продолжал улавливаться на Земле еще вплоть до лета 2003 года.
Считается что и сейчас корабль имеет слабое питание компьютера, и исправный передатчик, но мощности сигнала радиостанции недостаточно чтобы даже самая большая антенна на Земле смогла его «услышать». Проще говоря, у Пионера-10 просто сели батарейки.
Пионер-11
Следующий аппарат, той же серии, был отправлен к , для изучения планеты, его колец и спутников. Корабль передал массу снимков не только Сатурна, но и транзитного для его полета — Юпитера. После чего, Пионер-11 был выброшен в открытый космос силами «гравитационной рогатки» планет гигантов.
Сейчас Пионер-11 находиться на расстоянии 105 а. е. от Земли. Последний успешный радиообмен с зондом был произведен в 1995 году, но из-за того, что передающая тарелка Пионера-11 со временем утратила точную ориентацию на Землю, дальнейшая передача сигнала стала невозможной. Как и Пионер-10, Пионер-11 скорей всего находиться в рабочем состоянии, и продолжает передавать слабый сигнал (отчет о работе бортового компьютера) мимо Земли за пределы солнечной системы.
Вояджер-1
Самый дальний от нашей планеты объект искусственного происхождения. Сейчас Вояджер-1 находиться на расстоянии 142 а. е. от Земли. Аппарат и сегодня имеет прямую связь с Землей, однако некоторая часть оборудования корабля за 38 лет полета вышла из строя, вполне возможно следствием этого могли стать мощные столкновения зонда с космической пылью.
Вояджер-1 настолько удалился от Солнца, что будь у него возможность оглянуться назад, и наше родное светило выглядело как яркая звезда, не дающая аппарату практически никакого тепла. Вояджер-1 сейчас находиться в практически полной темноте, температура за бортом приближается к температуре реликтового излучения и на данный момент составляет не более 12 Кельвинов. Хотя Вояджер-1 формально покинул известную нам Солнечную систему, однако на него все еще оказывает влияние гравитация Солнца, то есть аппарат может «встречается» с объектами, вращающимися вокруг Солнца. А вот микроскопическое вещество, окружающее Вояджер-1 уже, имеет мало общего с нашей Системой и является частью межзвездной среды – продуктом других звезд и газопылевых облаков.
Вояджер-2
Наверное, самый удачный космический зонд, который был отправлен человеком для изучения Солнечной системы. Вояджер посетил сразу 4 планеты, открыл множество новых объектов и с огромной скоростью вылетел за пределы системы Солнца.
Сейчас Вояджер-2 находится на расстоянии 120 а. е. от Земли. Его оборудование полностью исправно, хотя находиться в режиме пониженного потребления энергии бортовых реакторов. Примерно один раз в год, производиться сеанс связи с аппаратом. Вояджер-2 продолжает отвечать на любую команду с с задержкой сигнала более 23 часов. Ожидается, что до момента критического исчерпания уровня генерации тока, оба Вояджера еще около 10 лет смогут держать связь с Землей.
47 лет, 2 месяца, 17 дней
Сайт проекта ]
Конструкция
- источник энергии -
- отсек с электроникой.
- связь с Землёй - через параболическую антенну диаметром 2,75 метра
Аппарат нёс следующие научные приборы:
- анализатор плазмы ,
- детектор заряженных частиц ,
- комплект счетчиков Гейгера ,
- детектор космического излучения ,
- радиационный детектор, ультрафиолетовый фотометр ,
- изображающий фотополяриметр,
- инфракрасный радиометр ,
- комплект для наблюдения метеорного вещества и комплект детекторов метеорных частиц.
Масса аппарата составляла 260 кг, в том числе 30 кг научных приборов; высота - 2,9 м, максимальный поперечный размер (диаметр отражателя остронаправленной антенны) - 2,75 м.
Изображения, переданные аппаратом, имели небольшое разрешение, поскольку сняты они были не камерой, а фотополяриметром, который имел очень узкое поле зрения (0,03 градуса). Развёртка по одной координате происходила за счёт вращения космического аппарата, а по другой - за счёт движения его по орбите.
«Межзвездное письмо» Пионера-10
На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава. Размеры пластинки 220х152 миллиметров. Автором рисунка является Карл Саган .
На пластине изображены:
- молекула нейтрального водорода;
- две человеческие фигуры, мужчины и женщины, на фоне контура аппарата;
- относительное положение Солнца относительно центра Галактики и четырнадцати пульсаров ;
- схематическое изображение Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет.
Рисунок молекулы водорода показан состоящим из двух атомов с разным спином. Расстояние между центрами пропорционально длине волны излучения нейтрального водорода (21 сантиметр). Это число является масштабной линейкой для нахождения других линейных величин на пластинке. Рост людей на пластинке можно найти, умножив число 8 (в двоичном коде выгравировано рядом с фигурой женщины в квадратных скобках) на 21. Размеры аппарата на втором плане даны в том же масштабе.
Пятнадцать расходящихся из единой точки линий позволяет вычислить звезду, от которой прилетел аппарат и время старта. Рядом с четырнадцатью линиями нанесен двоичный код, который указывает период пульсаров, находящихся в окрестностях Солнечной системы. Поскольку со временем период пульсаров увеличивается по известному закону, можно вычислить время запуска аппарата.
На схеме Солнечной системы рядом с планетами в двоичном виде указаны относительные расстояния от планеты до Солнца.
Критика послания
Многие символы на картинке могут оказаться непонятными иному разуму . В частности, такими символами могут стать квадратные скобки, обрамляющие двоичные числа, знак стрелы на траектории отлета Пионера и приветственно поднятая рука мужчины.
Дальнейшая судьба аппарата
В 1976 году аппарат пересёк орбиту Сатурна , а в 1979 году - орбиту Урана . 25 апреля 1983 года станция миновала орбиту Плутона , который был в то время ближе Нептуна к Солнцу. 13 июня 1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна. Официально миссия Пионера-10 закончилась 31 марта 1997 года , когда он достиг расстояния 67 а.е. от Солнца, хотя аппарат продолжал передавать данные. 17 февраля 1998 года, на расстоянии 69,419 а.е. Пионер-10 перестал быть самым удалённым от Земли рукотворным объектом, так как его обогнал космический аппарат Вояджер-1 . В 2002 году были получены последние данные телеметрии , с тех пор уловить полезные сигналы Пионера-10 не удалось. К 2009 году аппарат удалился на 100 а.е. от Солнца .
Вылетев довольно далеко за пределы орбиты Нептуна, аппарат начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую очень слабое торможение. Данное явление было названо эффектом «Пионера» . Высказывалось много предположений, вплоть до неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Некоторые говорили просто о систематической ошибке измерения . Причиной же постоянного ускорения оказалась асимметричность теплового излучения самого Пионера-10 .
Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года , когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. Сообщалось, что аппарат направляется в сторону Альдебарана . Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет .
См. также
Напишите отзыв о статье "Пионер-10"
Ссылки
- - Онлайновая книга о Пионере-10 и Пионере-11 с фотографиями и диаграммами.
- - статья в CNN, 19 декабря, 2002
Примечания
|
||||||||||||||||||||||||||
| ||||||
Специалистам НАСА удалось определить причину загадочного торможения космических зондов "Pioneer 10" и "Pioneer 11", которое даже списывали на действие неизвестных законов физики. Оказалось, этот процесс связан с техническими особенностями самих аппаратов, оборудование которых порождает электрические и тепловые эффекты, создающие реактивную тягу.
"Pioneer-10" стал первым космическим аппаратом, достигшим третьей космической скорости и сфотографировавшим планету Юпитер. Он был запущен 2 марта 1972 года. На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава, на которой изображено послание потенциальным внеземным цивилизациям: молекула нейтрального водорода, две человеческие фигуры на фоне контура летательного аппарата, схема Солнечной системы и пр.
В 1973 году зонд пересек астероидный пояс и пролетел на расстоянии 132 тысяч километров от облаков Юпитера, благодаря чему были получены данные о составе атмосферы планеты, ее массе, параметрах магнитного поля и прочих характеристиках, включая плотность четырех крупнейших спутников Юпитера.
В 1976 году космическая станция пересекла орбиту Сатурна, в 1979 году — орбиту Урана, а в апреле 1983 года — Плутона. 13 июня 1983 года аппарат впервые перелетел через орбиту самой дальней от Солнца планеты Нептун. Официально миссия "Пионера-10" завершилась 31 марта 1997 года, но аппарат продолжал передачу данных. В феврале 2012 года корабль стал отдаляться от Солнца со скоростью около 12,046 километра в секунду, вполне достаточной для того, чтобы выйти в межзвездное пространство.
В свою очередь, "Пионер-11" был запущен 6 апреля 1973 года. От "близнеца" его отличало лишь наличие индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет. В декабре 1974 года он пролетел на расстоянии 40 тысяч километров от кромки облаков Юпитера и передал на Землю подробные снимки планеты. В сентябре 1979 года зонд прошел на расстоянии порядка 20 тысяч километров от облачной поверхности Сатурна, произвел различные измерения и передал на Землю фотографии планеты и ее спутника Титан. После выполнения исследовательской миссии зонд покинул пределы Солнечной системы и сейчас должен находиться на пути к созвездию Щит. В 1995 году контакт с аппаратом был утерян. Известно, что в феврале 2012 года он отдалялся от Солнца со скоростью 11,391 километра в секунду.
Аномалия была обнаружена еще в 1998 году, когда оба зонда отдалились на 13 миллиардов километров от Солнца. Тогда исследователи НАСА обратили внимание на то, что их скорость начала замедляться с ускорением 0,9 нанометра в секунду в квадрате. После пересечения орбиты Плутона зонды стали отклоняться от заданной траектории. Специалисты пришли к выводу, что это не могло быть вызвано влиянием солнечной гравитации.
Известные законы физики не давали ответа на вопрос о причинах происходящего — было даже выдвинуто предположение, что данное явление противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Возможно, на спутники воздействует "темная материя"! Речь идет об искривлении пространства, что означает фактически переход в иное измерение! Так ликовали любители научной фантастики, получившие массу пищи для ума.
Впрочем, эксперты вспомнили и о том, что нечто подобное уже наблюдалось в начале 1980-х, когда некая неведомая сила начала "тянуть" аппараты назад к Солнцу. Правда, тогда было найдено объяснение: мол, все дело в остатках топлива, которые улетучивались из баков во время пролета мимо Сатурна. Однако сейчас в баках "Пионеров" нет ни капли горючего, и тем не менее, их скорость продолжает замедляться.
В 2004 году ученые начали сбор архивной информации, касающейся "Пионеров" и другой аналогичной аппаратуры. В ход шли не только компьютерные данные, но и бумажные носители, а также магнитофонные записи. Как выяснилось, "аномалия" наблюдалась только у "Пионеров". К примеру, зонд Voyager не показывал никакого торможения…
В конце концов, причина странности была выявлена. Оказалось, что электрический ток научных инструментов и тепловых генераторов, находящихся на борту аппаратов, создает очень слабую реактивную тягу, которую почти невозможно заметить в обычных условиях.
| Как сообщил Исследовательский центр имени Эймса в своем очередном бюллетене, в декабре 2002 года и в январе 2003 года состоялись очередные сеансы связи с аппаратом. К сожалению, не удалось получить никакой телеметрической информации с борта, но сам факт приема ответного сигнала свидетельствует о том, что зонд "еще жив". 4 декабря 2002 года сигнал на зонд был отправлен со станции дальней космической связи DSS-14 в Голдстоуне, шт. Калифорния, а на следующий день ответный сигнал был зафиксирован станцией дальней космической связи DSS-63 под Мадридом, Испания. На прохождение радиосигнала с Земли к зонду и обратно потребовалось 22 часа 24 минуты. Аналогичная операция была осуществлена 1,5 месяца спустя. 22 января 2003 года на борт станции был отправлен сигнал, а ответ пришел на следующий день спустя 22 часа 35 минут. По данным группы управления полетом, в настоящее время “Пионер-10” находится на удалении 82,19 астрономических единиц от Солнца и движется со скоростью 12.2 км/с относительно нашего светила. От Земли зонд отделяют 12.2 миллиарда километров. На прохождение радиосигнала "туда-обратно" требуется 22 часа 38 минут. Видеозапись запуска “Пионера-10” можно посмотреть . |
Инженеры готовят “Пионер-10” к запуску | Запущенный 2 марта 1972 года “Пионер-10” стал первым искусственным зондом, исследовавшим Юпитер. Он достиг цели только в декабре 1973 г. Основной его задачей было изучение условий в окрестностях Юпитера и получение фотографий. Радиоизлучение с Юпитера (совершенно случайно обнаруженное в 1955 г. Б.Ф.Бэрком и В.Франклином, США) указало на существование очень сильного магнитного поля. Считалось, что у Юпитера должны быть зоны повышенной интенсивности космического илучения, подобные радиационным поясам Земли. Ученые опасались воздействия радиации Юпитера на приборы, установленные на корабле, особенно потому, что "Пионера-10" должен был пролететь над экваториальными районами Юпитера, где интенсивность радиации должна была бы быть наибольшей. На самом деле аппаратура "Пионера-10" работала прекрасно. Он прошел на расстоянии менее 132,000 км от Юпитера и передал данные о магнитном поле, которое оказалось хотя и мощным, но иным по структуре, чем земное, а также о зонах радиации. Приборы космического аппарата почти зашкаливало. Если "Пионер-10" подошел бы ближе, радиация совсем вывела бы их из строя. После встречи с Юпитером "Пионер-10" начал свое бесконечное путешествие в пространстве. |
Спустя 5 лет он покинул пределы Солнечной системы и даже, когда научная программа исследований была завершена (произошло это 31 марта 1997 года), все еще продолжал передавать данные о межпланетной радиации и величине магнитного поля. NASA приняло решение не отключать автоматическую систему зонда, учитывая тот факт, что его радиоизотопный источник питания все еще продолжал вырабатывать электроэнергию.
В апреле 1973 г., был запущен "Пионер-11", который достиг окрестностей Юпитера в декабре 1974 г. На этот раз сближение с планетой происходило со стороны ее полюса; космический корабль сравнительно быстро прошел через экваториальные районы, успешно избежав опасного воздействия радиации. Полученные данные подтвердили результаты "Пионера-10". Затем, пройдя мимо Юпитера, "Пионер-11" вышел на другую орбиту для встречи с Сатурном в 1979 г.
"Пионер-10" - полет в межпланетном пространстве.
То, как "Пионер-10" передвигается в пространстве, представляет для ученых огромный интерес, поскольку наблюдаемое замедление “Пионера” одним лишь гравитационным притяжением Солнечной системы, как выяснилось, объяснить нельзя. А значит, это обстоятельство может либо служить свидетельством существования неизвестной пока науке силы, либо быть связанным с какими-то свойствами самого космического аппарата. К сожалению, связь с точной копией этого зонда, “Пионером-11”, прервалась в 1995 г.
“Пионер-10” был первым космическим аппаратом, пересекшим пояс астероидов и исследовавшим внешние области Солнечной системы, первым аппаратом, сблизившимся с Юпитером и первым, использовавшим тяготение планеты, для изменения своей траектории и достижения 3-й космической скорости (Третья космическая скорость – скорость, необходимая для того, чтобы космический аппарат смог покинуть пределы Солнечной системы и уйти в Галактику. При этой скорости КА выходит из сферы притяжения Солнца и покидает Солнечную систему. Третья космическая скорость (у поверхности Земли) ~ 16,67 км/с. Прим. «АиТ»).
Примерное местоположение в пространстве космических аппаратов
“Пионер-10”, “Пионер-11”, "Вояджер-1" и "Вояджер-2" на 26 февраля 2003 г.
|
Миссия "Пионера-10" приближается к концу. Исследуя сейчас отдаленные области гелиосферы, он скоро исчерпает запасы электроэнергии, необходимые для питания научных приборов. Но и после этого космический аппарат, массой 570 фунтов (230 килограммов) продолжит движение и через 30 тысяч лет пройдет примерно в 3 световых годах от звезды Ross 248 - слабого красного карлика в созвездии Телца, находящегося от нас на расстоянии чуть больше 10 световых лет. На сегодняшний момент этот второй по удаленности объект из всех созданных человеком продолжает находиться в межзвездном космическом пространстве, двигаясь по направлению к звезде Альдебаран (созвездие Тельца). В 1998 году "Вояджер-1", запущенный пятью годами позже "Пионера-10", но двигающийся быстрее, стал наиболее отдаленным человеческим космическим аппаратом.
На борту “Пионера-10” находится пластина размером 15х23 см из алюминия, анодированного золотом, с выгравированной пиктограммой. Закреплена она на стойках, поддерживающих антенну аппарата так, чтобы защитить ее поверхность от эрозии, вызываемой межзвездной пылью. По замыслу разработчиков, с ее помощью предполагаемые жители других звездных систем, которых, возможно, отделяют от нас миллионы лет, смогут узнать, когда, откуда и кем был запущен этот аппарат.
Пластина с пиктограммой на борту "Пионера-10".
Вверху схематично изображены два атома водорода с противоположными спинами электронов. Длина волны излучения атомарного водорода и его частота являются базовыми единицами для всех данных на схеме. Все числовые данные записаны в двоичной форме («|» - единица, «–» - ноль). Пучок расходящихся радиальных линий показывает 14 пульсаров, по расположению которых можно понять, что родиной аппарата является Солнечная система. Горизонтальные и вертикальные штрихи на концах лучей соответствуют двоичным записям расстояний от Солнца до каждого пульсара и период его излучения. Так как период излучения пульсаров уменьшается с постоянной скоростью, можно определить момент, когда был запущен “Пионер”. Длинный горизонтальный луч, проходящий через фигуры людей, показывает расстояние от Солнца до центра нашей Галактики. Внизу пластины представлены само Солнце (большая окружность) и 9 планет (штриховые записи под и над ними соответствуют двоичной записи расстояний до Солнца), а также траектория движения аппарата, удаляющегося от Земли, минующего Марс и огибающего Юпитер. Горизонтальные штрихи вверху и внизу правее женской фигуры показывают ее рост (168 см) и соответствуют длине волны водорода (21 см), умноженной на 8, двоичная запись которой (один горизонтальный и три вертикальных штриха) находится справа от центра женской фигуры. Рядом с мужской фигурой схематично показан сам “Пионер” (базовый блок в виде прямоугольника и антенна в виде сегмента круга). Это дает возможность представить физические размеры и внешний облик существ, создавших “Пионер”. Рука мужчины поднята вверх, означая и приветствие, и доброжелательность. Зонд “Пионер-11” несет на своем борту аналогичную пластину.
Интересно, что две межпланетные космические станции "Вояджер", которые завершив исследование Юпитера, Сатурна и Урана, продолжают свой необратимый полет, несут на борту две одинаковые "посылки" для инопланетян. Каждая "посылка" - это небольшой контейнер, внутри которого размещены позолоченная граммофонная пластинка из специально созданного сплава и алмазная игла для считывания информации. На диске - приветствия землян на 55 языках, классическая и современная музыка, звуки природы, шум поезда и скрип тормозов автомобиля. В "посылке" еще более сотни изображений, отразивших структуру ДНК и анатомию человека, вид наших животных и растений, лик Земли и ее место в Галактике. Гарантийный срок такого проигрывателя составляет миллионы лет!