«Величайшее достижение человечества в исследовании космоса». Как «Вояджеры» изменили наши представления о Солнечной системе

В ноябре этого года «Вояджер-1», один из двух зондов-близнецов, запущенных НАСА в 1977 году, достигнет расстояния в один световой день от Земли. Это расстояние, которое свет проходит за сутки — почти 26 миллиардов километров. «Вояджер-1» превзошел по дальности полета любой другой искусственный космический аппарат в истории человечества.

Еще более примечательным является не только расстояние, которое он преодолел, но и тот факт, что НАСА до сих пор продолжает получать информацию непосредственно от самого зонда.

«Вояджер-1» и «Вояджер-2», как рассчитывали их создатели, должны были проработать в космосе пять лет, однако они до сих пор работают после почти 50 лет пребывания в космосе и предоставляют астрономам бесценную информацию о Вселенной. И это при том, что при их создании были использованы технологии, которые в наше время кажутся примитивными.

«В вашем брелоке-контроллере [для автомобиля] столько же памяти, сколько и в компьютерах „Вояджера“. Это действительно было замечательным достижением для своего времени», — говорит в интервью Би-би-си научный руководитель проекта Линда Спилкер.

«Большое путешествие»

Космические аппараты «Вояджер» появились на этапе бурного развития космических технологий и исследования Солнечной системы.

За 15 лет до запуска «Вояджера» НАСА уже завершило первую успешную миссию к другой планете. Тогда в 1962 году «Маринер-2» пролетел рядом с Венерой.

Три года спустя «Маринер-4» пролетел мимо Марса и сделал первые в истории снимки этой планеты с близкого расстояния.

Планы добраться до четырех гигантских «внешних» (находящихся от Солнца на большем расстоянии, чем Земля) планет Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — появились после того, как американский инженер аэрокосмической отрасли Гари Фландро предсказал редкое явление — «парад планет-гигантов» (когда планеты находятся на одной или почти на одной линии относительно Солнца). Это явление, по его прогнозу, должно было наблюдаться с «внешними планетами» во второй половине 1970-х годов. Такое расположение планет упрощало задачу и давало космическому аппарату уникальную возможность добраться до этих планет за гораздо более короткое время. Эту программу ученые назвали «Гранд-тур» — «Большое путешествие».

Наши знания о той области Солнечной системы, где находятся внешние планеты, до начала миссии «Вояджер» были довольно поверхностными.

«Древние греки знали о Юпитере и Сатурне… но для них это были лишь точечки света», — говорит специалист по истории изучения космоса, писательница Эми Шира Тейтель.

Благодаря миссии «Вояджер» «внезапно мы перешли от этого расплывчатого представления о планетах… к знакомым для каждого школьника графическим изображениям», — говорит она.

Первая миссия НАСА к планетам-гигантам — космический зонд «Пионер-10», который пролетел мимо Юпитера в 1973 году, доказав, что космический аппарат может успешно пересечь пояс астероидов между Марсом и Юпитером и поддерживать связь с Землей на расстоянии миллионов километров. Его младший брат — зонд «Пионер-11» — пролетел мимо Сатурна шесть лет спустя.

Оба зонда были чрезвычайно простыми по сравнению с «Вояджерами».

После того, как США в 1969 году опередили Советский Союз с высадкой на Луну, НАСА столкнулось с нехваткой финансирования будущих миссий и недостаточной политической поддержкой.

Первоначальные планы программы «Большое путешествие» «Вояджера» пришлось изменить, предложив более короткий полет — всего лишь к двум внешним планетам.

Однако за кулисами ученые готовили «Вояджеры» к гораздо более смелому и длительному исследованию космоса.

«Официально мы проектировали зонды для пятилетней миссии к Юпитеру и Сатурну, но, скажем так, мы создали их с запасом на случай, если они прослужат немного дольше», — признается доктор Каммингс, астрофизик, который до сих пор работает над миссией «Вояджер».

Созданные как идентичные космические аппараты, «Вояджер-2» был запущен в августе 1977 года, а «Вояджер-1» — в сентябре того же года. Они двигались по разным траекториям, и к концу 1977 года «Вояджер-1» обогнал своего близнеца.

«Вояджер» показал человечеству новый мир

Весь мир был поражен, когда зонды начали переписывать то, что астрономы, как им казалось, знали о Солнечной системе.

Например, «Вояджер-1» обнаружил первые действующие вулканы за пределами Земли — на спутнике Юпитера Ио. Он также зафиксировал молнии на Юпитере — еще одно первое подобное открытие в Солнечной системе за пределами нашей планеты.

Изображения, переданные с «Вояджера-2», свидетельствовали о том, что на поверхности еще одного спутника Юпитера — Европы — может быть океан жидкой воды под потрескавшимся слоем льда. Вода и океан подо льдом — все это заставляет астрономов предполагать, что на этой планете может существовать жизнь.

Каммингс вспоминает, как впервые увидел Ио. По его словам, при виде поверхности планеты у него побежали мурашки по коже.

«Я был в кампусе, и там шла видеотрансляция. На экране показывали Ио во всей своей красе, и я не мог поверить… Наша собственная Луна очень серая и неинтересная, и… я тогда еще не понимал, насколько разными могут быть спутники планет», — вспоминает он.

Через четыре года после начала миссии НАСА решило, что «Вояджер-2» станет первым космическим кораблем, посетившим Уран и Нептун. По расчетам ученых, он должен был пролететь мимо них в 1986 и 1989 годах и завершить программу «Большое путешествие».

«Бледно-голубая точка»

«Вояджеры» достигли своих целей благодаря сочетанию технологий и изобретательности команды на Земле.

Так называемые маневры «гравитационной рогатки» позволили зондам использовать гравитацию каждой из планет для набора скорости и изменения направления, чтобы достичь следующей цели. Это сократило время в пути до Нептуна с 30 лет до 12.

Зонды оснащены радиоизотопными термоэлектрическими генераторами. Но они тратили порядка 4 ватт энергии каждый год. Для экономии энергии постепенно отключались приборы, которыми оснащен зонд. На данный момент отключено большинство приборов.

Незадолго до того, как в 1990 году «Вояджер-1» окончательно отключил свою камеру, удалившись от Нептуна, он развернулся в обратном направлении и сфотографировал Землю. Наша планета на этом снимке предстала в виде крошечной бледно-голубой точки в бескрайних просторах космоса.

Идея фото принадлежала покойному астроному Карлу Сагану.

«Карл Саган [сказал], что на этой бледно-голубой точке изображен каждый человек, когда-либо живший на Земле, каждый человек, которого вы когда-либо знали… и это чувство, что мы должны заботиться о нашей планете», — сказала Линда Спилкер.

Межзвездная среда

В августе 2012 года «Вояджер-1» стал первым созданным человеком аппаратом, который совершил переход в межзвездную среду, выйдя за пределы гелиосферы. Его двойник последовал за ним шесть лет спустя.

Оба аппарата до сих пор передают на Землю данные о таких параметрах, как магнитные поля, принося новые сведения из ранее неисследованной области космоса.

«Сейчас „Вояджер“ — единственный инструмент, который проводит наблюдения за межзвездной средой непосредственно на месте. Нет ничего лучше, чем окунуться в океан, чтобы понять, что он собой представляет», — говорит Билл Курц, работающий над одним из исследований «Вояджера».

НАСА предполагает, что оба зонда будут продолжать работать как минимум с одним научным прибором до 2030-х годов.

«Мы просто будем продолжать делать все возможное, чтобы миссия продолжалась. Мы не будем нажимать кнопку выключения. Вместо этого мы позволим „Вояджеру“ самому решить, когда придет время», — обещает Спилкер.

«Невероятная находка»

«„Вояджер“ представляет собой величайшее достижение человечества в исследовании космоса… Это поистине приключение для человечества, стремящегося понять свое место во Вселенной», — говорит Курт.

Он считает, что «Вояджер» показал, что внешние планеты «не так просты, как мы изначально предполагали», что прокладывает путь к дальнейшим миссиям.

В настоящее время космический аппарат НАСА «Европа Клипер» направляется к спутнику Юпитера — Европе, а автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства Juice держит путь к Юпитеру и должна достичь своей цели в 2031 году.

Что касается зондов «Вояджер», то речь идет не только о передаче данных на Землю.

На корпусах двух зондов закреплено по футляру с позолоченным 12-дюймовым диском, где содержатся приветствия на 55 языках народов Земли, а также 115 изображений, множество звуков, которые рассказывают о Земле и жизни на нашей планете. В том числе — записи музыки и звуков грома.

Диски были установлены в качестве писем внеземным обитателям для знакомства с человечеством — на тот случай, если зонды будут когда-то обнаружены жителями других планет.

Это была бы «невероятная находка» для какой-нибудь другой разумной жизни, которая могла бы «возможно, вернуться и посмотреть, какой может стать к тому времени Земля», говорит Спилкер.

«Эта позолоченная табличка может просуществовать, возможно, миллиард лет и вполне может пережить само человечество», — предполагает она.

И если эти инопланетяне все-таки наткнутся на «Вояджер», они могут обнаружить еще одно таинственное послание.

В 1970-х годах Каммингс не смог устоять перед искушением выгравировать свои инициалы на одном из инструментов, в разработке которого он принимал участие.

«Это было запрещено. Но что они теперь со мной сделают?» — смеется он.