Voyager 1

Voyager 1 ( eng.  Voyager-1 ) er en amerikansk rumsonde , der har udforsket solsystemet siden 5. september 1977. Hovedmissionen for Voyager -rumprogrammet var at udforske Jupiter og Saturn. Voyager 1 var den første rumsonde, der tog detaljerede billeder af disse planeters måner. Efter afslutningen af ​​hovedmissionen påbegyndte han en yderligere mission for at udforske de ydre områder af solsystemet, inklusive Kuiperbæltet og kanten af ​​heliosfæren .

Voyager 1 er den hurtigste rumsonde, der nogensinde har forladt solsystemet, og det menneskeskabte objekt, der er længst væk fra Jorden. Voyager 1's aktuelle afstand fra Jorden og fra Solen, dens hastighed og status for videnskabeligt udstyr vises i realtid på NASAs hjemmeside [1] .

Til rumfartøjet er knyttet en sag med en guldplade , som angiver Jordens placering for påståede rumvæsener, samt en række billeder og lyde.

Historie

Grundforskning

Voyager 1 blev lanceret den 5. september 1977. Missionens varighed var oprindeligt fastsat til 5 år . Dens tvilling, Voyager 2 rumsonden , blev opsendt 16 dage for tidligt, men den vil aldrig indhente Voyager 1. Den væsentligste forskel på Voyager 1-programmet er, at der blev valgt en kortere rute for det end for Voyager 2: Voyager 1 skulle kun besøge Jupiter og Saturn [2] .

Enheden transmitterede detaljerede billeder af Jupiter og Saturn (såvel som en række af deres måner) og andre videnskabelige data for første gang ( Pioneer -billederne var mindre detaljerede).

Beyond the heliosphere

Den sidste videnskabelige opgave for Voyager 1 er at studere udkanten af ​​heliosfæren , heliopausen , der begrænser den, og området af det interstellare medium, der er placeret ud over denne grænse. Voyager 1 blev den første sonde til at transmittere information om forholdene i det interstellare medium.

I 2004, i en afstand på 94 AU. fra Solen krydsede Voyager 1 grænsen for chokbølgen skabt af faldet i solvindens hastighed under lydens hastighed i dens konstituerende plasma. Apparatet endte i et område kaldet heliosfærisk kappe ( eng.  heliosheath ) [3] , hvor solvinden opfører sig som en elastisk gas, der komprimerer og opvarmes fra interaktion med det interstellare medium.

Da vi bevægede os væk fra stødbølgegrænsen, faldt den registrerede radiale hastighed af solvindpartikler støt. Fra april til juni 2010 krydsede Voyager 1 regionen, der lå i en afstand på 113,5-115,7 AU. fra Solen, hvor den radiale komponent af solvindens hastighed faldt til nul. For at tydeliggøre oplysningerne (for første gang siden 1990) blev der foretaget manøvrer for at omorientere apparatet. Forskere er nået til den konklusion, at i dette område afbøjes solvinden til siden af ​​trykket fra det interstellare medium [4] .

I december 2011 var Voyager 1 gået på pension til 119  AU. ( 17,8 milliarder km ) fra Solen og nåede den såkaldte "stagnationsregion". Denne region er karakteriseret ved en fordobling af magnetfeltstyrken, hvilket forklares ved fortætningen af ​​solvindstoffet, som stopper og endda vender tilbage af trykket fra det interstellare medium. Antallet af højenergielektroner, der trænger ind fra det interstellare rum på dette tidspunkt, er steget med omkring 100 gange sammenlignet med 2010 [5] [6] .

Omtrent på samme tid gjorde en ny metode til behandling af data fra Voyager ultraviolette detektorer, udviklet af Rosina Lalleman fra Paris Observatory , det muligt at detektere Lyman-alfa ultraviolet stråling udsendt af brintatomer i Mælkevejens områder uden for solsystemet for første gang i historien. Observationer fra Jordens kredsløb tillader ikke dette, da den ydre stråling overdøves af en stærkere analog emission af brint fra det nær-sol rum [7] .

Fra januar til begyndelsen af ​​juni 2012 registrerede Voyager 1's sensorer en stigning i niveauet af galaktiske kosmiske stråler - højenergiladede partikler af interstellar oprindelse - med 25 %. Disse data indikerede for forskerne, at Voyager 1 nærmede sig kanten af ​​heliosfæren og snart ville trænge ind i det interstellare medium [8] .

28. juli i en afstand af omkring 121 AU. fra Solen registrerede Voyager 1-sensorerne et kraftigt fald i antallet af partikler og kosmiske stråler relateret til heliosfæren, med en samtidig stigning i intensiteten af ​​galaktiske kosmiske stråler. Snart vendte aflæsningerne tilbage til deres tidligere værdier. Sådanne ændringer fandt sted fem gange, og efter den 25. august var der ingen tilbagevenden til de tidligere værdier [3] .

Tidligere mente man, at det at gå ud over heliosfæren skulle ledsages af en ændring i magnetfeltets retning, men kun en ændring i dets intensitet blev registreret uden en væsentlig retningsændring. Dette rejste tvivl om, hvorvidt Voyager 1 faktisk krydsede heliopausen og er i det interstellare medium. Spørgsmålet forblev diskutabelt indtil den 12. september 2013, hvor en gruppe videnskabsmænd ledet af Donald Garnett offentliggjorde resultaterne af en undersøgelse af oscillationerne af plasmaet omkring apparatet, hvilket beviste, at dets elektrontæthed svarer til det, der forventes for interstellaren medium. Selvom manglen på ændring i magnetfeltets retning forblev uforklaret, blev det accepteret, at Voyager 1 passerede kanten af ​​heliosfæren omkring den 25. august 2012 [3] [9] .

Enhedsenhed

Enhedens masse ved starten var 798 kg , nyttelastmassen var 86 kg . Længde - 2,5 m . Apparatets krop er et ti-sidet prisme med en central åbning. En reflektor af en retningsbestemt antenne med en diameter på 3,66 meter [10] er monteret på kroppen . Strøm leveres af tre radioisotop termoelektriske generatorer placeret på stangen , ved hjælp af plutonium-238 i form af oxid (på grund af afstanden fra Solen ville solpaneler være ubrugelige). På tidspunktet for lanceringen var den samlede varmeafledning af generatorerne omkring 7 kilowatt, deres silicium-germanium termoelementer leverede 470 watt elektrisk effekt [11] . Efterhånden som plutonium-238 henfalder (dets halveringstid er 87,7 år ) og termoelementer nedbrydes, falder effekten af ​​termoelektriske generatorer. Fra 11/03/2022 er balancen af ​​plutonium-238 plutonium 70% af den oprindelige, i 2025 vil varmeafgivelsen falde til 68,8% af den oprindelige. Ud over stangen af ​​elektriske generatorer er to mere fastgjort til kroppen: en stang med videnskabelige instrumenter og en separat magnetometerstang [10] .

Voyager styres af tre computersystemer. Disse systemer kan omprogrammeres fra Jorden, hvilket gjorde det muligt at ændre det videnskabelige program og omgå nye fejlfunktioner [12] . Hovedrollen spilles af computerkommando-  undersystemet , som indeholder to uafhængige RAM-blokke med hver 4096  maskinord og to processorer, der enten kan duplikere hinanden eller uafhængigt [13] . Kapaciteten af ​​en lagerenhed baseret på magnetbånd er omkring 536  megabit (op til 100 billeder fra fjernsynskameraer) [14] . Det triaksiale orienteringssystem bruger to solsensorer, en Canopus -stjernesensor , en inertimåleenhed og 16 jetmikromotorer. Banekorrektionssystemet bruger fire af disse mikromotorer. De er designet til otte korrektioner med en samlet hastighedsstigning på 200 m/s .

Der er to antenner: rundstrålende og retningsbestemte. Begge antenner fungerer ved en frekvens på 2113 MHz til modtagelse og 2295 MHz til transmission ( S-bånd ), og retningsantennen fungerer også ved 8415 MHz til transmission ( X-bånd ) [10] . Strålingseffekt - 28 W i S-båndet, 23 W i X-båndet. Voyager-radiosystemet transmitterede en strøm af information med 115,2 kbps fra Jupiter og 45 kbps  fra Saturn. På et bestemt tidspunkt af missionen blev der implementeret en billedkomprimeringsordning , som den indbyggede computer blev omprogrammeret til. Den eksperimentelle datakoder, der er tilgængelig på Voyager, blev også brugt: fejlkorrektionsskemaet i de modtagne og transmitterede data blev ændret fra den binære Golay-kode til Reed-Solomon-koden , hvilket reducerede antallet af fejl med en faktor på 200 [15] .

En guldplade er fastgjort om bord på enheden , hvorpå solsystemets koordinater er angivet for potentielle rumvæsener, og en række terrestriske lyde og billeder er optaget.

Sættet af videnskabeligt udstyr inkluderer følgende instrumenter:

• Et vidvinkel-tv-kamera og et tele-tv-kamera, hver ramme indeholder 125 kB information.
• Et infrarødt spektrometer designet til at studere planeters energibalance, sammensætningen af ​​planeternes atmosfære og deres satellitter og fordelingen af ​​temperaturfelter.
• Et ultraviolet spektrometer designet til at studere temperaturen og sammensætningen af ​​den øvre atmosfære samt nogle parametre for det interplanetariske og interstellare medium.
• Fotopolarimeter , designet til at studere fordelingen af ​​metan, molekylært brint og ammoniak over skydækket, samt at få information om aerosoler i planeternes atmosfære og på overfladen af ​​deres satellitter.
• To interplanetariske plasmadetektorer designet til at detektere både varmt subsonisk plasma i den planetariske magnetosfære og koldt supersonisk plasma i solvinden. Plasmabølgedetektorer er også blevet installeret.
• Lavenergiladede partikeldetektorer designet til at studere energispektret og isotopsammensætningen af ​​partikler i planetariske magnetosfærer såvel som i interplanetarisk rum.
• Detektorer af kosmiske stråler (højenergipartikler).
• Magnetometre til måling af magnetiske felter.
• Modtageren til registrering af radioemission af planeter, Solen og stjerner. Modtageren bruger to indbyrdes vinkelrette antenner på 10 meter lange.

De fleste af enhederne er placeret på en speciel stang, nogle af dem er installeret på en drejeskive [10] . Enhedens krop og enhederne er udstyret med forskellige termisk isolering, varmeskjolde, plastikhætter.

Rækkevidde og hastighedsrekorder

Den 17. februar 1998, Voyager 1 i en afstand af 69.419 AU. e. (ca. 10,4 milliarder km ) fra Solen "overhalede" [Komm. 1] apparatet " Pioneer-10 ", indtil det øjeblik den fjerneste af de rumobjekter skabt af mennesker [16] [17] .

I slutningen af ​​2017 var Voyager 1 det hurtigste rumfartøj til at forlade solsystemet [18] . Skønt det blev opsendt den 19. januar 2006 mod Pluto, havde New Horizons- køretøjet en højere affyringshastighed, men i sidste ende bevæger det sig langsommere end begge Voyagers på grund af sidstnævntes vellykkede gravitationsmanøvrer [19] .

Den 18. august 2021 passerede Voyager 1 23 milliarder kilometer fra Solen.

I visse perioder af året falder afstanden mellem Voyager 1 og Jorden, dette skyldes, at hastigheden af ​​Jordens kredsløb omkring Solen (ca. 30 km/s) er højere end den hastighed, Voyager 1 bevæger sig med. væk fra det [20] .

Effektivitet og den påståede fremtidige skæbne for enheden

Selvom begge Voyagers for længst er udløbet, fortsætter nogle af deres videnskabelige instrumenter med at fungere. Udstyret modtager energi fra tre radioisotop termoelektriske generatorer, der kører på plutonium-238 . Ved starten var den samlede elektriske effekt af generatorerne 470 watt . Gradvist falder det på grund af henfaldet af plutonium og nedbrydningen af ​​termoelementer . I 2012 var den elektriske effekt faldet med omkring 45%. Det forventes dog, at den minimale strømforsyning, der kræves til forskning, vil blive opretholdt indtil cirka 2025 [21] .

Den 28. november 2017 blev fire MR-103 banekorrektions-thrustere, som ikke havde været tændt i mere end 37 år, med succes testet med 10 millisekunders affyringer siden den 8. november 1980, da Voyager 1 var nær Saturn. Hvis det er nødvendigt, er det meningen, at disse motorer skal bruges i stedet for et sæt orienteringsmotorer (af samme type), som siden 2014 viser tegn på forringelse af ydeevnen [22] [23] .

I maj 2022 rapporterede Jet Propulsion Laboratory (JPL), som overvåger og kontrollerer Voyagers, en telemetrifejl i Voyager 1-attitudekontrolsystemet, som begyndte at producere kaotiske data. Samtidig indikerede stabil kommunikation gennem en stærkt retningsbestemt antenne, at selve orienteringssystemet fungerede korrekt. Fejlen udløste ikke beskyttelsessystemerne og igangsatte ikke en overgang til "sikker tilstand". Resten af ​​Voyager 1-systemerne fungerede også normalt, enheden fortsatte med at transmittere videnskabelige data [24] . I slutningen af ​​august fandt JPL-eksperter ud af, at holdningskontrolsystemet transmitterer telemetri gennem en indbygget computer, der fejlede for mange år siden, som et resultat af, at dataene forvrænges. På kommando fra Jorden blev telemetribehandlingen skiftet til en fungerende computer, og dette løste problemet. Grundårsagen til orienteringssystemets reference til den defekte computer er endnu ikke fastlagt. Det spekuleres i, at den fejlagtige kommando kan være resultatet af en fejl i et af Voyager 1's computersystemer. Undersøgelsen af ​​de mulige årsager til en sådan fejl er i gang, og et komplet billede af orienteringssystemets hukommelse er planlagt til at blive overført til Jorden for dets undersøgelse. Ifølge Voyager-projektteamet hos JPL er fejlen ikke en trussel mod enhedens videre funktion [25] .

Voyager 1 bevæger sig langs en hyperbolsk bane i forhold til solsystemets massecenter, så den vil ikke vende tilbage til det omgivende solrum under påvirkning af gravitationstiltrækning [26] . Hvis der ikke sker ham noget undervejs, skulle han om cirka 40.000 år flyve 1,6  lysår (15 billioner km) fra stjernen Gliese 445 i stjernebilledet Giraf , som bevæger sig mod stjernebilledet Ophiuchus . I fremtiden er det sandsynligt, at Voyager 1 vil strejfe rundt i Mælkevejsgalaksen for evigt [27] .

Noter

1. ↑ Voyager 1 og Pioneer 10 bevæger sig væk fra Solen i næsten modsatte retninger [16] , så vi taler kun om at sammenligne afstande.

1. ↑ Voyager - Missionsstatus  . voyager.jpl.nasa.gov. Dato for adgang: 30. december 2017. Arkiveret fra originalen 1. januar 2018.
2. ↑ Voyager - Faktaark  . voyager.jpl.nasa.gov. Hentet 22. december 2017. Arkiveret fra originalen 13. april 2020.
3. ↑ 1 2 3 N. F. Ness, L. F. Burlaga, W. S. Kurth, D. A. Gurnett. In situ observationer af interstellar plasma med Voyager 1   // Videnskab . — 2013-09-27. — Bd. 341 , udg. 6153 . - S. 1489-1492 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1241681 . Arkiveret fra originalen den 6. november 2019.
4. ↑ Matthew E. Hill, Robert B. Decker, Edmond C. Roelof, Stamatios M. Krimigis. Nul udadgående strømningshastighed for plasma i et heliosheath overgangslag   // Nature . – 2011-06. — Bd. 474 , udg. 7351 . - S. 359-361 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature10115 . Arkiveret fra originalen den 18. januar 2019.
5. ↑ Jia-Rui C. Cook, Alan Buis, Steve Cole. NASAs Voyager rammer ny region ved solsystemets kant  . NASA (5. december 2011). Hentet 19. september 2019. Arkiveret fra originalen 26. september 2019.
6. ↑ Voyager 1 når den sidste grænse af solsystemet . Videnskab og teknologi . Lenta.ru (6. december 2011). Dato for adgang: 31. oktober 2013. Arkiveret fra originalen 2. november 2013. (ubestemt)
7. ↑ David Castelvecchi. Voyager-sonder registrerer "usynlig " mælkevejsglød  . National Geographic News (3. december 2011). Hentet 13. januar 2022. Arkiveret fra originalen 2. februar 2020.
8. ↑ Voyager-sonden nåede kanten af ​​det interstellare rum . Videnskab . RIA Novosti (15. juni 2012). Dato for adgang: 31. oktober 2013. Arkiveret fra originalen 1. november 2013. (ubestemt)
9. ↑ Ron Cowen. Voyager 1 har nået det interstellare rum  . Nyheder & Kommentar . Natur (12. september 2013). Dato for adgang: 31. oktober 2013. Arkiveret fra originalen 2. november 2013.
10. ↑ 1 2 3 4 Kosmonautik, encyklopædi. M., 1985.
11. ↑ Voyager 2 Værtsinformation. (utilgængeligt link) . Arkiveret fra originalen den 11. november 2014.  (ubestemt) JPL
12. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. en.
13. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. 15-16.
14. ↑ Voyager Backgrounder, 1980 , s. 12.
15. ↑ Ludwig, R., Taylor J. Voyager Telecommunications  . NASA. Hentet 20. juli 2021. Arkiveret fra originalen 18. marts 2021.
16. ↑ 1 2 Mary A. Hardin. Voyager 1, nu fjerneste menneskeskabte objekt i  rummet . Jet Propulsion Laboratory, NASA (13. februar 1998). Hentet 16. april 2019. Arkiveret fra originalen 9. september 2018.
17. ↑ JA Van Allen. Opdatering på Pioneer  10 . University of Iowa (17. februar 1998). Hentet 31. maj 2019. Arkiveret fra originalen 11. oktober 2018.
18. ↑ Rumfartøjer forlader solsystemet . heavens-above.com. Hentet 30. december 2017. Arkiveret fra originalen 5. januar 2018. (Russisk)
19. ↑ Scharf, Caleb A Det hurtigste rumfartøj nogensinde?  (engelsk) . Scientific American Blog Network (25. februar 2013). Hentet 30. december 2017. Arkiveret fra originalen 27. december 2021.
20. ↑ Voyager - ofte stillede  spørgsmål . voyager.jpl.nasa.gov. Hentet: 30. december 2017.
21. ↑ Ingeniører forlænger Voyager-stationens levetid indtil 2025 (utilgængeligt link) . Membrana.ru (19. januar 2012). Dato for adgang: 22. januar 2012. Arkiveret fra originalen 8. februar 2012. (ubestemt) 
22. ↑ Elizabeth Landau. Voyager 1 affyrer thrustere efter 37 år Arkiveret 19. februar 2021 på Wayback Machine . NASA.gov. 1. december 2017
23. ↑ NASA formåede at starte Voyager 1-motorerne, der blev slukket for 37 år siden (utilgængeligt link) . Hentet 3. december 2017. Arkiveret fra originalen 3. december 2017.  (ubestemt)  , RBC , 2. december 2017.
24. ↑ Calla Cofield. Tony Greicius, Naomi Hartono: Ingeniører, der undersøger NASA's Voyager 1  -telemetridata . Jet Propulsion Laboratory . Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien: Caltech (California Institute of Technology) (18. maj 2022). Hentet 19. maj 2022. Arkiveret fra originalen 19. maj 2022.
25. ↑ Ingeniører løser datafejl på NASAs Voyager  1 . NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (30. august 2022). Hentet: 2. september 2022.
26. ↑ Den første mission nogensinde til Pluto (utilgængeligt link) . Rum Nyheder . Hentet 2. december 2019. Arkiveret fra originalen 14. marts 2012. (ubestemt) 
27. ↑ Voyager-Mission- Interstellar Mission  . NASA / JPL . Hentet 20. marts 2012. Arkiveret fra originalen 27. maj 2012.

Litteratur

• Voyager Backgrounder (NASA News Release 80-160)  (engelsk) . - NASA, 1980. - 42 s.

Links

• voyager.jpl.nasa.gov - officiel hjemmeside for Voyager-projektet  (engelsk)
• Efter 37 års dvale korrigerede Voyager 1-motorerne med succes sondens position

Ordbøger og encyklopædier	kroatisk
I bibliografiske kataloger	GND : 4658791-3