Вояджер-2

Ученые рассказали о последних находках «Вояджеров»

5 ноября 2018 года «Вояджер-2» стал вторым в истории функционирующим космическим зондом, покинувшим пределы гелиосферы (области вокруг Солнца, в которой доминируют солнечный ветер и магнитные поля) и вышедшим в межзвездное пространство. Вряд ли конструкторы станции даже в самых смелых мечтах рассчитывали на подобное долголетие, ведь номинальный срок работы аппаратов «Вояджер» составлял всего 4 года. И, тем не менее, оба зонда все еще в строю и поддерживают связь с Землей.

https://kiri2ll.livejournal.com/1118040.html

Станции «Вояджер» создавались с вполне определенной целью: для исследования планет-гигантов. Тем не менее, на их борту имеется несколько инструментов, которые можно использовать для изучения параметров окружающей среды. Передаваемые ими данными являются уникальными — ведь аппараты находятся там, где раньше никогда не бывал ни один земной посланец. 27 марта на сайте NASA был опубликован пресс-релиз, рассказывающий о том, что же обнаружили «Вояджеры» в межзвездном пространстве.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/the-voyage-to-inte...

Одним из основных рабочих инструментов миссии является магнитометр. Опубликованный NASA график демонстрирует, что когда «Вояджер-1» еще находился внутри гелиосферы, аппарат регистрировал значительные колебания магнитных полей. Они были вызваны солнечной активностью. Однако после того, как «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство, колебания прекратились. Измеряемая аппаратом сила магнитных полей почти не изменилась, однако Солнце больше не оказывает на них никакого влияния. По словам ученых, после того, как «Вояджер-2» вышел в межзвездное пространство, он зафиксировал аналогичный эффект.

Другой важный инструмент на борту «Вояджеров», используемый для определения характеристик окружающей среды — детектор частиц CRS (Cosmic Ray Subsystem). Он определяет количество заряженных частиц низких энергий (5 МэВ) и частиц высоких энергий (70 МэВ). Основным источником первых является Солнце, вторые попадают в Солнечную систему из межзвездного пространства.

Построенные на основании данных CRS графики демонстрируют, что по мере приближения к границе межзвездного пространства, количество частиц низких энергий начало уменьшаться, а высоких энергий наоборот, увеличиваться. После того, как аппараты покинули гелиосферу, произошел резкий «обрыв». Сейчас приборы «Вояджеров» практически не регистрируют частиц низких энергий.

В отличие от «Вояджер-1», у «Вояджер-2» имеется функционирующий инструмент для изучения плазмы PLS (Plasma Spectrometer). Ученые с нетерпением ждали результатов его первых измерений за пределами гелиосферы. PLS продемонстрировал, что плазма межзвездного происхождения имеет большую плотность, но меньшую скорость и температуру, нежели производимая Солнцем плазма. Это связано с тем, что поток набегающей межпланетной плазмы скапливается у границ гелиосферы.

Также PLS показал, что происходит с солнечной плазмой по мере приближения к границе межзвездного пространства. Верхний график демонстрирует, что скорость исходящей от Солнца плазмы уменьшается и падает до нуля. Затем поток плазмы отклоняется наружу. Это видно по двум нижним графикам, показывающим скорость вверх/вниз и поперечную скорость. Грубо говоря, поток солнечного ветра сталкивается с межзвездной средой и отбрасывается обратно, подобно волнам, ударяющим по склонам скал.

У «Вояджера-1» и «Вояджера-2» в запасе имеется еще несколько лет работы в межзвездном пространстве. По оценкам инженеров, вырабатываемой их радиоизотопными генераторами энергии хватит, чтобы станции смогли поддерживать связь с Землей где-то до 2025 года.

Предложен проект пролетной миссии для исследования Тритона

Тритон является одним из самых необычных спутников планет в Солнечной системе. Он движется по ретроградной орбите, которая сильно наклонена к плоскостям эклиптики и экватора Нептуна. Это говорит о том, что Тритон сформировался как отдельное небесное тело (вероятнее всего в поясе Койпера) и уже позднее был захвачен гравитацией восьмой планеты.

Данное событие привело к разрушению изначально существовавшего спутникового семейства Нептуна. Гравитационные возмущения, вызванные захватом Тритона, внесли разлад в их орбиты. В результате все «оригинальные» спутники планеты погибли в столкновениях друг с другом. Все что от них осталось — лишь несколько крупных обломков, сформировавших луны второго поколения.

Но Тритон интересен не только своей историей и происхождением. Снимки, сделанные аппаратом «Вояджер-2» в 1989 году показывают, что на спутнике имеются образования, напоминающие замерзшие озера с берегами в виде ступенчатых террас. Предполагается, из-за приливного взаимодействия с Нептуном его поверхность несколько раз расплавлялась и затем замерзала. Кроме того, Voyager 2 удалось обнаружить действующие криовулканы на Тритоне. Это, а также некоторые особенности рельефа спутника свидетельствуют о том, что под его поверхностью может скрываться океан.

Все это делает Тритон очень привлекательной целью для изучения. К сожалению, по сей день «Вояджер-2» остается единственным аппаратом, побывавшим в окрестностях Нептуна. Основным фактором, мешающим отправить новую станцию к восьмой планете, является дороговизна подобной миссии, а также длительное время полета. По предварительным подсчетам, стоимость отправки аппарата, который сумеет выйти на орбиту вокруг Нептуна, составляет не менее 2 миллиардов долларов. На данный момент в бюджете NASA нет денег для финансирования подобного проекта.

В этой ситуации ученые из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) предложили избрать другой подход. На недавно прошедшей в Техасе 50-й Лунно-планетной научной конференции они представили проект «бюджетного» аппарата Trident, предназначенного для исследования Тритона с пролетной траектории.

https://www.nytimes.com/2019/03/19/science/triton-neptune-na...

По замыслу авторов проекта, архитектура Trident будет базироваться на основных инженерных решениях миссии New Horizons. Это позволит существенно уменьшить расходы на создание аппарата. В JPL хотят уложиться в сумму в 500 миллионов долларов (без учета стоимости носителя и дальнейшего сопровождения), что даст возможность профинансировать проект в рамках программы Discovery.

В случае одобрения, Trident будет запущен в конце 2020-х. Он совершит гравитационный маневр в окрестностях Юпитера, что позволит ему выполнить пролет Тритона в 2038 году Trident пройдет на расстоянии 500 км от спутника. Он сделает подробные изображения поверхности Тритона, изучит его атмосферу и то, как он взаимодействует с магнитным полем Нептуна. Это позволит установить основные характеристики подповерхностного океана спутника. Для выполнения поставленных задач Trident оснастят комплектом приборов, включающим магнитометр, инфракрасный и плазменный спектрометр, а также набор из нескольких камер.

Авторы проекта признают, что в рамках следующего отбора по программе Discovery он столкнется с жесткой конкуренцией в лице миссий, предназначенных для изучения Луны, Венеры и Ио. Но все же, в JPL надеются, что руководство NASA воспользуется шансом изучить один из дальних уголков Солнечной системы.

«Вояджер-2» в масштабе Солнечной системы

Представленный концепт демонстрирует (https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA22921) масштабы Солнечной системы и положение «Вояджера-2», недавно ставшего вторым в истории (https://kiri2ll.livejournal.com/1118040.html) функционирующим космическим аппаратом, вышедшим в межзвездное пространство. Для показа расстояний выбрана астрономическая единица. Она соответствует дистанции в 149.6 миллиона км.

На данный момент «Вояджер-2» находится на расстоянии 119 а. е. от Солнца. Его сигналам требуется свыше 16.5 часов, чтобы дойти до Земли. Для сравнения, орбита Нептуна проходит на расстоянии около 30 а. е. от Солнца. Границы пояса ледяных тел, известного как пояс Койпера (Плутон является его крупнейшим объектом), пролегают на дистанции от 30 до 55 а. е. от Солнца.

Граница между гелиосферой (областью, в которой доминируют солнечный ветер и его магнитные поля) и межзвездным пространство не является постоянной величиной. Под влиянием 11-летнего цикла солнечной активности она может приближаться или удаляться от Солнца. «Вояджер-1» покинул пределы гелиосферы и вышел в межзвездное пространство в августе 2012 года находясь на расстоянии в 121 а.е. от Солнца. «Вояджер-2» преодолел эту границу на дистанции в 119 а.е. от Солнца.

Однако, Солнечная система не заканчивается на этом. Она окружена сферической областью, наполненной большим количеством ледяных обломков, оставшихся со времен формирования Солнца. Этот регион известен под названием облако Оорта. Оно является источником долгопериодических комет. По современным оценкам, внутренняя граница облака Оорта пролегает на расстоянии около 1000 а.е. от Солнца. Внешняя граница — на расстоянии около 100 тысяч а.е. от Солнца. Она совпадает с гравитационной границей Солнечной системы, определяющей область, в которой ее гравитация способна удерживать спутники.

«Вояджер-2» движется со скоростью 3.24 а. е. в год. Таким образом, ему потребуется около 270 лет, чтобы добраться до внутренней границы облака Оорта и еще около 30 тысяч лет, чтобы его пересечь и по-настоящему покинуть Солнечную систему. «Вояджер-1» движется чуть быстрее. Ему потребуется 240 лет, чтобы добраться до внутренней границы облака Оорта и еще 27 тысяч лет, чтобы пройти его.

Через 40 тысяч лет «Вояджер-2» приблизится на дистанцию в 107 тысяч а.е. (1.7 световых года) к красному карлику Росс 248. Через 296 тыс. лет аппарат пройдет на расстоянии в 270 тысяч а.е. (4.3 световых года) от Сириуса. Никто не знает, куда занесет межзвездного путешественника потом.

Выход в межзвездную среду американской автоматической межпланетной станции с посланием инопланетянам "Вояджер-2", исследующей Солнечную систему, ожидается в декабре, сообщил РИА Новости главный научный сотрудник Института проблем механики РАН Владимир Баранов.Ранее Космический центр Годдарда (США) опубликовал графики космических частиц, с которыми столкнулся во время полета "Вояджер-2". Согласно графику за 8 ноября, резко выросла фиксация высокоэнергетических космических частиц, а малоэнергетических, идущих от Солнца — снизилась до минимума.

"Вояджер-2" еще находится внутри солнечного ветра — в солнечной системе, он еще не вышел в межзвездную среду. Его аппаратура должна подтвердить данные, полученные ранее "Вояджером-1", который уже вышел в межзвездное пространство. "Вояджер-2" покинет солнечную систему ориентировочно в декабре. Если этого не произойдет, то придется поправлять действующую математическую модель", — сказал Баранов."Вояджер-1" был запущен 5 сентября 1977 года, "Вояджер-2" — 20 августа того же года. На каждом аппарате закреплено послание внеземным цивилизациям — "Золотая пластинка" — медная поверхность, на которой представлены 115 слайдов с фотографиями жизни на Земле, записи звуков природы, музыка и приветствия на 55 языках. На ней также отмечено расположение Солнечной системы.

https://ria.ru/science/20181111/1532543884.html

«Вояджер-2» приблизился к границе межзвездного пространства

В 1977 году NASA запустило пару идентичных аппаратов «Вояджер». Их целью являлось изучение планет-гигантов Солнечной системы. Номинальный срок службы миссии составлял 4 года, но станции намного его превзошли. Спустя 41 год после запуска, оба аппарата находятся в строю и по-прежнему передают информацию на Землю.

«Вояджер-1» движется быстрее, чем его «собрат». Сейчас он находится на расстоянии 143.5 а. е. от Солнца (23 миллиарда км) и ежегодно увеличивает его на 3.58 а. е. «Вояджер-2» успел удалиться от Солнца на 118.7 а.е. (17.8 миллиарда км). Ежегодно эта дистанция возрастает еще на 3.26 а. е.

С конца августа детекторы «Вояджер-2» зафиксировали 5% (https://ic.pics.livejournal.com/kiri2ll/55258202/289047/2890...) увеличение энергии космических лучей — высокоэнергетических заряженных частиц межзвездного происхождения. По мнению специалистов, это может свидетельствовать о том, что станция близка к выходу за пределы гелиосферы — области околосолнечного пространства, в которой доминируют солнечный ветер и магнитные поля.

Дело в том, что в мае 2012 года приборы «Вояджера-1» зарегистрировали схожее увеличение интенсивности космического излучения. Через три месяца после этого станция прошла гелиопаузу (границу, на которой происходит перемешивание солнечного ветра с межзвездным веществом) и вышла в межзвездное пространство. На тот момент «Вояджер-1» находился на расстоянии около 121 а.е. от Солнца.

Специалисты миссии надеются, что уже в ближайшее время «Вояджер-2» повторит это достижение и пройдет гелиопаузу, став вторым в истории работающим аппаратом в межзвездном пространстве. Дело в том, что в отличие от «Вояджера-1», на борту станции все еще функционирует детектор плазмы. Этот прибор позволит провести прямые измерения характеристик межзвездной среды. Ученые с нетерпением ждут этих данных.

В то же время, необходимо учитывать, что станции находятся в разных областях гелиосферы, а ее размер не является постоянным. Под влиянием 11-летнего цикла солнечной активности гелиопауза может приближаться или удаляться от Солнца. Поэтому специалисты пока что не берутся называть примерное время, когда именно «Вояджер-2» пройдет этот рубеж. Им остается лишь ждать и следить за показаниями инструментов станции.