С 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.
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 theУправление по исследованию космического пространства в 2013 году дало официальное подтверждение невероятного факта. На протяжении какого-то времени это предположение выдвигали многие планетологи. Теперь информация имеет официальный статус. В августе 2012 года зонд Voyager-1 совершил исторический прорыв. Он стал первым рукотворным объектом, покинувшим границу Солнечной системы. Отныне человечеству подвластно межзвездное пространство.
Это лишь первый шаг, но исследователи космоса уже сейчас уверены в вероятности новых прорывов. На момент распространения информации космический аппарат Voyager-1 бороздил просторы вселенной 36 лет. За это время зонд НАСА преодолел 14 миллиардов километров, двигаясь со скоростью более 61 тысячи километров в час.
Почему подтверждения пришлось ждать целый год
Более года некоторые члены научного сообщества утверждали, что космический аппарат достиг пределов гелиосферы. Это было ясно, исходя из математических расчетов и движения зонда по прогнозируемой траектории. Однако официальные лица НАСА не спешили с выводами. Создатели зонда полагали, что аппарату понадобится еще некоторое время для того, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. И это время вполне может затянуться на год.
Наше светило образует вокруг себя гелиосферу, так называемый пузырь, наполненный солнечной плазмой и отражающей магнитное поле. Поэтому движение зонда по выходу в межзвездное пространство могло быть сопряжено с определенными сложностями. Ученые полагают, что за пределами гелиосферы частицы пространства более плотные, а это значит, что может измениться скорость движения космического аппарата.
Обнаружение изменений
В августе 2012 года сотрудникам НАСА удалось отследить изменение концентрации частиц пространства, окружающих космические аппараты «Вояджер». В 1977 году с Земли были запущены сразу два зонда-близнеца в рамках проекта по изучению отдаленных планет и окраин гелиосферы. Поначалу все указывало на то, что один из двух аппаратов вышел в межзвездное пространство. И уже следующая сводка внесла путаницу в данные исследователей. Новые данные не показали существенных изменений. Спустя год ученые поняли, что магнитные поля внутри Солнечной системы и за ее пределами на самом деле могут функционировать одинаково. Поэтому был проделан контрольный тест, который и определил истинное местоположение зонда. Относительная плотность и большое количество других высоко заряженных частиц явно указывали на нахождение его в солнечной плазме.
Счастливая случайность
Удивительно, но усилия НАСА могли бы и не увенчаться успехом. Вернее, человечество не узнало столь скоро об истинном положении дел. Еще в 80-х годах встроенные приборы, предназначенные для измерения плотности частиц в плазме, вышли из строя. Космическая миссия могла встать под угрозу срыва, ведь теперь надежда ученых возлагалась только лишь на снятые с внешних антенн зонда показания. Исследователям космоса помог счастливый случай. В марте 2012 года был отмечен выброс коронарной массы на Солнце. Солнечная плазма достигла точки, где находился зонд НАСА в апреле 2013 года. Это и помогло добыть новые показатели плотности частиц вокруг космического корабля.
Ученые были поражены: плотность плазмы, находящейся в непосредственной близости от «Вояджера», в 40 раз превышала показатели коронарных выбросов в самой гелиосфере. Подняв архивы, ученые обнаружили еще два колебания в уровнях плотности плазмы, окружающей зонд. Наконец было получено официальное подтверждение того, что зонд покинул пределы Солнечной системы и вышел на новый уровень освоения межзвездного пространства. Эксперты определили точную дату - 25 августа 2012 года.
Осторожность в заявлениях
И все же, несмотря на официальное заявление НАСА, некоторые ученые по-прежнему осторожны в своих высказываниях. Термин «Солнечная система» может включать в себя и непостижимо далекие кометы, вращающиеся в гипотетической сферической области, именуемой облаком Оорта. С научной точки зрения существование этого объекта еще не подтверждено. Но если гипотеза получит обоснование, зонду понадобится более 30 тысяч лет для того, чтобы достичь этого далекого объекта.
Несмотря на то что физические компоненты «Вояджера» (приблизительно 65 тысяч отдельных частей) могут продолжить странствие на протяжении миллионов лет, научное оборудование, находящееся внутри космического объекта, имеет гораздо меньший срок службы. Ожидается, что в течение ближайших 20 лет инструменты придут в негодность.
Фотографии, полученные с зонда
В 1980 году с целью экономии электроэнергии камеры Voyager-1 были отключены и запущены снова только лишь спустя десять лет. Все это время не было необходимости делать снимки в космическом пространстве, которое уже и так хорошо изучено. У аппарата была иная миссия. И вот, когда зонд подошел к самым отдаленным уголкам Солнечной системы, были сделаны уникальные снимки. Заключительная партия из 60 фотографий была получена НАСА 14 февраля 1990 года. 
Среди снимков был уникальный - вид на Солнце в окружении нескольких планет. И вот уже почти четыре десятилетия зонд посылает на землю данные через передатчик, который по мощности не превосходит лампочку, встроенную в холодильник. Именно поэтому данные, полученные с космического аппарата, содержат менее 1МБ памяти. Для того чтобы послать сигнал на Землю, уходит около 16 часов.
Заключение
Стоит отметить, что второй зонд довольно быстро отошел от собрата и путешествует по другому маршруту. В его цели входит наблюдение за отдаленными крупными планетами Солнечной системы - Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном, а уже затем выход в межзвездное пространство. Ожидается, что это произойдет в ближайшие несколько лет.
Большинство из того что создал человек останется на планете Земля. От величайших произведений искусства до новейших технических и инженерных изобретений. Но кое-что, созданное людьми, все же никогда уже не будет находиться ни на нашей планете ни даже в пределах солнечной системы. Как например космические аппараты или модули на других планетах и спутниках, правда, некоторые из последних всё же будут в пределах солнечной системы. Это высокоавтономные роботы, цель которых - изучение внутренних и внешних планет солнечной системы, а так же того, что находится за ней. Они пока – единственные материальные объекты, что создали люди, которые находятся за пределами нашей планеты. И в данный момент некоторые из этих роботов совершают межзвездные перелёты. Здесь будет рассказано о том, что сейчас улетает прочь от Земли, Солнца, нашего мира и больше никогда не вернётся в пределы гравитации и света красного карлика - нашей звезды.
Для начала стоит вообще узнать, что вам нужно чтобы безвозвратно покинуть солнечную систему?
Время
Под релятивистским замедлением времени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.
Дело в том, что это не так быстро. Точнее было бы сказать "терпение". Свету, например, нужно целых 18 часов 48 минут, чтобы долететь от границы гелиосферной ударной волны Солнечного ветра до Солнца. Согласно СТО (специальной теории относительности) летать со скоростью и быстрее скорости света мы не можем в силу физических ограничений для материи с положительным квадратом массы. Двигатели из сериала Стартрек сейчас тоже не изобретены. Поэтому американскому аппарату, речь о котором пойдёт ниже, потребовалось на преодоление такого расстояния 38 лет и 7 месяцев.
Скорость
Движение выше скорости света невозможно для объектов в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.
Если вы будете очень медленно плестись в межпланетном пространстве, вскоре гравитационное поле Солнца (или другой звезды) вас захватит, и вы будете постепенно возвращаться назад. Существует 4 вида космических скоростей. 1-ая - чтобы преодолеть гравитацию небесного тела и стать его спутником. 2-ая - чтобы покинуть небесное тело. 3-ая покинуть звездную систему, преодолев притяжение звезды. 4-ая - покинуть галактику. Итак, чтобы покинуть нашу солнечную систему нужна третья космическая скорость. Она равна 47 км/с. Земля вращается со скоростью 30 км/с и когда вы выбрали правильный вектор и момент нужно включить двигатели и добавить 17 км/с. Но это не так просто. Для такого разгона потребуется колоссальное количество топлива. Сейчас так летать не принято. Однако, чтобы развить такую скорость используют гравитационные манёвры вокруг других небесных тел. Но это тоже не так просто. В разный момент времени планеты находятся в разных точках относительно траектории полёта зонда. Нужно рассчитать траекторию так, чтобы другие планеты были на пути следования и их гравитацию можно было использовать для набора скорости.
Траектория
Исходя из этого необходима и нужная траектория других небесных тел. 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 о которых мы вам сейчас и расскажем:
«Пионер-10»
Pioneer 10
Время старта:
Задачи:
Исследование внешних областей Солнечной системы и гелиосферы
Длительность полёта:
44 года, 1 месяц, 10 дней
Расстояние от Солнца:
106,960 а. е. (16,001 млрд км.)
Масса:
Пионер 10 стал первым аппаратом, который пролетел вблизи Юпитера и сфотографировал планету, а так же первым аппаратом, развившим достаточную скорость для преодоления силы притяжения Солнца.
Аппарат позволил узнать много нового о Юпитере: его магнитное поле, тепловой поток, массу планеты, состав атмосферы и утончил плотность четырёх его крупнейших спутников. Мы узнали, что Юпитер, несмотря на свои размеры и массу является самой быстровращающейся планетой в Солнечной системе – полное вращение он совершает за 10 часов, это обусловленно огромной радиацией и магнитным фоном этой планеты
Фотография, сделанная Пионером 10 для NASA
1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы - Нептуна.
На Пионере 10 и 11 установлены две идентичные пластинки, авторами которых был Карл Саган. Они сделаны из анодированного алюминия с символьной информацией о человеке, Земле и её местоположении. Предполагается, что если их обнаружат получатели, те, кто найдёт этот аппарат, они смогут определить откуда он был послан и где находится Земля, а так же получить минимальные представления о людях.
Первоначальный проект рисунка содержал изображение мужчины и женщины, держущихся за руки. Карл Саган, однако, быстро осознал факт того, что инопланетяне воспримут это как рисунок одного живого существа, рисунок был откорректирован. Несмотря на то, что на изначальном варианте рисунка гениталии были изображены как у мужчины, так и у женщины, руководство NASA подвергло рисунок цензуре. Рисунок вообще почему-то многим не понравился, так например много негативных реакций вызвал тот факт, что мужчина и женщина были изображены голыми, NASA обвиняли в трате денег налогоплательщиков на отправку «непристойности» в космос. Можно ожидать, что в космосе пока ещё не распространен закон "436", в любом случае, Пионер 10 от него благополучно улетел.
“Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет.”
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. В данный момент аппарат направляется от законов земной цензуры в сторону свободного и независимого Альдебарана и несёт туда на своём корпусе сквозь время и пространство одну маленькую непристойность с планеты Земля. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет. Пожелаем удачи маленькому фривольному пионеру, потому что получить от него вестей мы уже не сможем.
«Пионер-11»
Pioneer 11
Время старта:
Задачи:
Изучение Юпитера и Сатурна, спутника Титана
Длительность полёта:
43 года, 11 месяцев, 27 дней
Расстояние от Солнца:
86,662 а. е. (12,964 млрд км.)
Масса:
От Пионера 10 аппарат отличается только наличием индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет, а больше и ничем. Он первым пролетел вблизи Сатурна, и передал подробные снимки планеты. 1 сентября 1979 года он прошёл около Сатурна, произведя различные измерения и передав фотографии планеты и её спутника Титана.
Фотография Сатурна и Титана, сделанная Пионером 11 для NASA
После того как он завершил свою исследовательскую миссию, его направили к созвездию Щит, которое видно со всей территории России в июле. Пионер 11 покидает пределы Солнечной Системы несколько медленнее, чем его “близнец”. На Пионере 11 установлена аналогичная пластика с информацией о нашей планете.
В сентябре 1995 года контакт с аппаратом был потерян.
На самом деле программа "Пионер" довольно крупномасштабная, если рассматривать только её, то ранние аппараты летали и до Венеры, Меркурия, Луны, астероидов и только 10-ый и 11-ый (формально) были запущены на дальние рубежи. По всей видимости такая же судьба покинуть С.С. ждёт и "Новые горизонты", после окончания их основной миссии, а пока что они изучают Плутон.
"Вояджер-2"
Voyager-2
Время старта:
Задачи:
Длительность полёта:
38 лет, 8 месяцев, 3 дня
Расстояние от Солнца:
110,338 а. е. (16,5 млрд км)
Масса:
Как и два "пионера", внешне и конструктивно аппараты Вояджер 1 и Вояджер 2 идентичны друг-другу. Вояджер 2 должен был стартовать после первого, но из-за отложенного пуска последнего, он покинул планету раньше. Тем не менее, по скорости удаления и расстоянию Вояджер 2 уступает своему аналогу. Он не совершал гравитационного манёвра вокруг Нептуна, этим и обусловлена его более низкая скорость. Однако, зачёт гравитационных манёвров вокруг Юпитера и Сатурна он на 20 лет сократил время полёта к Нептуну. Этот аппарат исследовал крупнейшие спутники Юпитера и благодаря нему мы знаем, что под льдом Европы есть океан. Так же аппаратом были открыты два новых кольца вокруг Сатурна и 9 его спутников. А ещё он установил, что температура на полюсах Урана одинаковая, несмотря на то, что лишь один полюс освещён. Именно благодаря ему учёным удалось увидеть гейзеры на Тритоне - спутнике Нептуна. Предполагалось, что на таком удаленном от Солнца расстоянии это невозможно.
Фотография Энцелада, сделанная Вояджером 2 в 1979 году
Ожидается, что аппарат будет работать ещё не менее 10 лет. А когда он выйдет за пределы Солнечной системы и окажется в межзвёздном пространстве, то навсегда потеряет связь с Землёй - мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Время поражает, но через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248. Это слишком далеко, чтобы быть “затянутым” гравитацией этой звезды, поэтому, на его пути следования следующим объектом будет Сириус, до которого ему лететь ещё 296 тыс. лет.
Предположительно, Вояджер 2 будет вечно летать по Галактике.
"Вояджер-1"
Voyager-1
Время старта:
Задачи:
Исследование дальних планет Солнечной системы
Длительность полёта:
38 лет, 7 месяцев, 18 дней
Расстояние от Солнца:
134,75 а. е. (20,16 млрд км)
Масса:
Как и свой собрат уже почти 40 лет этот аппарат находится в рабочем состоянии и передаёт ценные научные знания на землю с 18-ти часовой задержкой. Именно за столько времени свет преодолевает расстояние, которое прошёл Вояджер. При том, что миссия официально была рассчитана на 5 лет. Сейчас это самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком.
Посмотрите. Это наша планета с расстояния 6 миллиардов километров. 14 февраля 1990 года НАСА развернули камеры аппарата в сторону и получили от него вот такую "фото-валентинку". Карл Саган назвал этот снимок Pale Blue Dot. Изображение Земли на нём занимает всего 0,12 пикселя.
О том, что использует орбитальный телескоп Hubble для исследования свойств межзвездной среды, в которую вышла станция Voyager 1. Этот самый быстро движущийся и самый удаленный от Земли аппарат, созданный человеком, вместе с Voyager 2, несмотря на свою технологическую, с современной точки зрения, простоту, уже в течение почти 40 лет изучает Солнечную систему. О последних результатах и будущем миссии рассказывает .
В настоящее время Voyager 1 в 138 астрономических единицах (около 21 миллиарда километров) от Земли. Это расстояние свет преодолевает чуть более чем за 19 часов. К рекордам первой станции приближается вторая - Voyager 2 находится на удалении более 114 астрономических единиц (примерно 17 миллиардов километров) от Земли. Свет проходит это расстояние за 16 часов. Скорость движения станций превышает 3,3 астрономической единицы в год.
Станции Voyager движутся почти в полтора раза быстрее запущенных еще в начале 1970-х аппаратов Pioneer, связь с которыми НАСА не поддерживает. Примерно через пару лет Voyager 2 удалится дальше от Солнца, чем Pioneer 10.
Миссии Voyager 1 и Voyager 2 отличаются траекторией полета - вторая станция пролетела мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, тогда как первый аппарат посетил только Юпитер и Сатурн.
Voyager 1 опередил не только Voyager 2, первым пролетев мимо Юпитера и Сатурна в конце 1970-х - начале 1980-х, но и Pioneer 11 - в 1998 году, на расстоянии около 70 астрономических единиц от Солнца. Pioneer 11 вместе с Pioneer 10 и двумя станциями Voyager - первые рукотворные объекты, покинувшие пределы пояса Койпера.
Технически Voyager 1 и Voyager 2 идентичны. Стартовая масса вместе с гидразином, который использовался для управления ориентацией аппаратов, составляла 815 килограммов. Каждая из станций целиком, с развернутыми антеннами, помещается в куб со стороной четыре метра. Оба аппарата запущены в 1977 году, второй - на 16 суток раньше.
Основной целью миссии Voyager являлось пролетное исследование газовых гигантов Солнечной системы, с чем две станции успешно справились.
Эта область Солнечной системы, представляющая собой скопление ледяных небесных тел, начинается за орбитой Нептуна, на расстоянии 30 астрономических единиц от звезды и заканчивается за орбитой Макемаке, третьей по величине карликовой планеты Солнечной системы, в 60 астрономических единицах от светила. В настоящее время в поясе Койпера находится только один рукотворный аппарат - зонд New Horizons, который в 2015 году пролетал мимо Плутона, крупнейшей известной карликовой планеты.
Станция Voyager 1 - первый рукотворный объект, вышедший в межзвездное пространство. В декабре 2011 года, через 35 лет после старта, аппарат покинул пределы гелиосферы - магнитного аналога атмосферы планет и оказался в районе гелиопаузы, отделяющей гелиосферу от межзвездного пространства.
Граница Солнечной системы, кроме гелиопаузы, также часто определяется сферой Хилла. Так называют область пространства, в котором определяющее гравитационное влияние оказывает центральное небесное тело. Для Солнца радиус сферы Хилла оценивается в один-два световых года. С этой точки зрения, станция Voyager 1 еще нескоро покинет пределы Солнечной системы.
В тот момент научные инструменты Voyager 1 зарегистрировали стократное увеличение количества высокоэнергетических электронов, летящих в сторону Солнца из межзвездного пространства, и сокращение числа низкоэнергетических частиц, прилетающих от светила. В первом полугодии 2012-го станция зафиксировала усиление интенсивности галактических космических лучей. В конце августа того же года аппарат, отметив практически полное угасание солнечного ветра, покинул гелиосферу и вышел в межзвездное пространство.
Однако нашлись ученые, заявившие, что Voyager 1 еще не преодолел гелиопаузу, где происходит торможение солнечного ветра межзвездными частицами. Они полагали, что такой переход должен сопровождаться значительным сдвигом в характеристиках магнитного поля, чего не наблюдалось. Кроме того, направление магнитного поля в районе пребывания Voyager 1 отклоняется на 40 градусов от ожидаемого.
Впоследствии эти аргументы были . Измерения, проведенные при помощи спутника IBEX (Interstellar Boundary Explorer), предназначенного для изучения границ Солнечной системы, показали, что фиксируемое аппаратом направление магнитных линий связано с возмущением, оказываемым Солнечной системой на глобальное галактическое магнитное поле. По расчетам, в 2025 году Voyager 1 покинет пределы возмущенного поля.
Что будет дальше с миссией Voyager? Три радиоизотопных термоэлектрических генератора, установленных на каждом из аппаратов, позволят им поддерживать связь с Землей еще примерно десять лет. За это время ученые надеются тщательнее исследовать межзвездное пространство, в частности структуру гелиопаузы, в том числе и с целью планирования миссий к альфе Центавра.
Как показали данные Hubble, окружающее Солнечную систему первое межзвездное газовое облако Voyager 2 покинет через две тысячи лет. Еще 90 тысяч лет станции потребуется, чтобы пройти второе облако и попасть в третье. Эти межзвездные структуры Маловероятно, что вблизи Gliese 445 и Ross 248 существуют пригодные для жизни планеты. Эти звезды слишком малы, а Ross 248 еще и вспыхивающая - ее светимость может меняться нерегулярным образом сразу во всех диапазонах электромагнитного спектра. Интересно, что эта звезда, а не Проксима Центавра, через примерно 36 тысяч лет на короткое время, около 6 тысяч лет, станет ближайшим к Солнцу светилом.
В общем, станции Voyager, как и Pioneer, скорее всего, станут вечными странниками в межзвездном пространстве. Вряд ли установленные на станциях Voyager золотые пластины с указанием местонахождения Земли, а также несколькими изображениями и аудиозаписями, будут обнаружены возможными обитателями других миров и тем более правильно поняты ими.
