Podróżnik 1

Podróżnik 1
Model of the Voyager spacecraft, a small-bodied spacecraft with a large, central dish and many arms and antennas extending from it
Model projektu statku kosmicznego Voyager
Typ misji Eksploracja zewnętrznych planet, heliosfery i ośrodków międzygwiezdnych
Operator NASA / Laboratorium Napędów Odrzutowych
IDENTYFIKATOR COSPAR 1977-084A
SATCAT nr. 10321
Strona internetowa voyager .jpl .nasa .gov
Czas trwania misji
  • Minęło 45 lat, 6 miesięcy, 14 dni
  • Misja planetarna: 3 lata, 3 miesiące, 9 dni
  • Misja międzygwiezdna: upłynęły 42 lata, 3 miesiące, 5 dni
Właściwości statków kosmicznych
Typ statku kosmicznego Mariner Jowisz-Saturn
Producent Laboratorium Napędów Odrzutowych
Uruchom masę 721,9 kg (1592 funtów)
Moc 470 watów (na starcie)
Początek misji
Data uruchomienia 5 września 1977, 12:56:00 ( 1977-09-05UTC12:56Z ) UTC
Rakieta Tytan IIIE
Uruchom witrynę Kompleks startowy Cape Canaveral 41
Koniec misji
Ostatni kontakt DO USTALENIA
Przelot Jowisza
Najbliższe podejście 5 marca 1979
Dystans 349 000 km (217 000 mil)
Przelot Saturna
Najbliższe podejście 12 listopada 1980
Dystans 124 000 km (77 000 mil)
Przelot Tytana (badanie atmosfery)
Najbliższe podejście 12 listopada 1980
Dystans 6490 km (4030 mil)
 



Pozycje heliocentryczne pięciu sond międzygwiezdnych (kwadraty) i innych ciał (kręgi) do 2020 roku, z datami wystrzelenia i przelotu. Znaczniki oznaczają pozycje w dniu 1 stycznia każdego roku, z oznaczeniem co pięć lat. Działka 1 jest widziana z północnego bieguna ekliptyki w skali. Wykresy od 2 do 4 to rzuty trzeciego kąta w skali 20%. W pliku SVG najedź kursorem na trajektorię lub orbitę, aby podświetlić ją oraz powiązane z nią starty i przeloty.

Voyager 1 to sonda kosmiczna wystrzelona przez NASA 5 września 1977 r. w ramach programu Voyager mającego na celu badanie zewnętrznego Układu Słonecznego i przestrzeni międzygwiezdnej poza heliosferą Słońca . Wystrzelony 16 dni po swoim bliźniaczym Voyagerze 2 , Voyager 1 działa od 45 lat, 6 miesięcy i 14 dni od 19 marca 2023 UTC . Komunikuje się za pośrednictwem Deep Space Network NASA   do otrzymywania rutynowych poleceń i przesyłania danych na Ziemię. Dane dotyczące odległości i prędkości w czasie rzeczywistym są dostarczane przez NASA i JPL . W odległości 159,39 AU (23,844 miliarda km ; 14,816 miliarda mil ) od Ziemi na dzień 8 lutego 2023 r. Jest to najbardziej oddalony od Ziemi obiekt stworzony przez człowieka.

Sonda wykonała przelot obok Jowisza , Saturna i największego księżyca Saturna , Tytana . NASA miała do wyboru przelot obok Plutona lub Tytana; eksploracja Księżyca była priorytetem, ponieważ wiadomo było, że ma on znaczną atmosferę. Voyager 1 badał pogodę, pola magnetyczne i pierścienie dwóch gazowych olbrzymów i był pierwszą sondą, która dostarczyła szczegółowych zdjęć ich księżyców.

W ramach programu Voyager i podobnie jak jego siostrzana sonda Voyager 2 , rozszerzona misja sondy polega na zlokalizowaniu i zbadaniu regionów i granic zewnętrznej heliosfery oraz rozpoczęciu eksploracji ośrodka międzygwiezdnego . Voyager 1 przekroczył heliopauzę i wszedł w przestrzeń międzygwiezdną 25 sierpnia 2012 roku, co czyni go pierwszym statkiem kosmicznym, który to zrobił. Dwa lata później Voyager 1 zaczął doświadczać trzeciej „fali tsunami” koronalnych wyrzutów masy ze Słońca trwało to co najmniej do 15 grudnia 2014 r., dodatkowo potwierdzając, że sonda rzeczywiście znajduje się w przestrzeni międzygwiezdnej.

W kolejnym świadectwie solidności Voyagera 1 , zespół Voyagera przetestował silniki manewru korekcji trajektorii (TCM) statku kosmicznego pod koniec 2017 r. (Pierwszy raz od 1980 r. do trzech lat. Oczekuje się, że przedłużona misja sondy Voyager 1 potrwa do około 2025 r., kiedy jej radioizotopowe generatory termoelektryczne (RTG) nie będą już dostarczać wystarczającej ilości energii elektrycznej do obsługi instrumentów naukowych.

Tło misji

Historia

W latach sześćdziesiątych XX wieku zaproponowano Wielką Wycieczkę w celu zbadania planet zewnętrznych, co skłoniło NASA do rozpoczęcia pracy nad misją na początku lat siedemdziesiątych. Informacje zebrane przez sondę Pioneer 10 pomogły inżynierom Voyagera zaprojektować Voyagera, aby skuteczniej radził sobie z intensywnym promieniowaniem środowiska wokół Jowisza. Jednak na krótko przed uruchomieniem niektórych kabli nałożono paski folii aluminiowej do zastosowań kuchennych, aby jeszcze bardziej poprawić ekranowanie przed promieniowaniem.

Początkowo Voyager 1 był planowany jako „ Mariner 11 ” programu Mariner . Z powodu cięć budżetowych misja została zmniejszona do przelotu obok Jowisza i Saturna i przemianowana na sondy Mariner Jupiter-Saturn. W miarę postępu programu nazwa została później zmieniona na Voyager, ponieważ projekty sond zaczęły znacznie różnić się od poprzednich misji Mariner.

Elementy statku kosmicznego

Antena talerzowa o dużym wzmocnieniu o średnicy 3,7 m (12 stóp) używana na statku Voyager

Voyager 1 został skonstruowany przez Jet Propulsion Laboratory . Ma 16 silników hydrazynowych , trójosiowe żyroskopy stabilizacyjne i przyrządy odniesienia , które utrzymują antenę radiową sondy skierowaną w stronę Ziemi. Łącznie instrumenty te są częścią podsystemu kontroli położenia i artykulacji (AACS), wraz z redundantnymi jednostkami większości instrumentów i 8 zapasowymi silnikami odrzutowymi. Statek kosmiczny zawierał również 11 instrumentów naukowych do badania obiektów niebieskich, takich jak planety , podczas podróży w kosmosie.

System komunikacji

System komunikacji radiowej Voyagera 1 został zaprojektowany do użytku w granicach Układu Słonecznego i poza nimi . System komunikacyjny obejmuje antenę Cassegraina o dużym wzmocnieniu i średnicy 3,7 metra (12 stóp), która umożliwia wysyłanie i odbieranie fal radiowych za pośrednictwem trzech stacji Deep Space Network na Ziemi. Statek zwykle przesyła dane na Ziemię przez kanał Deep Space Network Channel 18, używając częstotliwości 2,3 GHz lub 8,4 GHz, podczas gdy sygnały z Ziemi do Voyagera są przesyłane z częstotliwością 2,1 GHz.

Kiedy Voyager 1 nie może komunikować się bezpośrednio z Ziemią, jego cyfrowy magnetofon (DTR) może nagrać około 67 megabajtów danych do późniejszego przesłania. Od 2021 roku sygnały z Voyagera 1 docierają do Ziemi w ciągu 21 godzin.

Moc

Voyager 1 ma trzy radioizotopowe generatory termoelektryczne (RTG) zamontowane na wysięgniku. Każdy MHW-RTG zawiera 24 sprasowane kulki tlenku plutonu-238 . RTG generowały około 470 W energii elektrycznej w momencie startu, a pozostała część była rozpraszana jako ciepło odpadowe. Moc wyjściowa RTG spada z czasem ze względu na 87,7-letni okres półtrwania paliwa i degradację termopar, ale RTG jednostki będą nadal wspierać niektóre operacje do 2025 roku.

Komputery

W przeciwieństwie do innych przyrządów pokładowych, działanie kamer światła widzialnego nie jest autonomiczne, ale jest kontrolowane przez tabelę parametrów obrazowania zawartą w jednym z pokładowych komputerów cyfrowych , Flight Data Subsystem (FDS). Od lat 90. większość sond kosmicznych jest wyposażona w całkowicie autonomiczne kamery.

Podsystem sterowania komputerem (CCS) steruje kamerami. CCS zawiera stałe programy komputerowe, takie jak dekodowanie poleceń, procedury wykrywania i korygowania błędów, procedury wskazywania anteny i procedury sekwencjonowania statków kosmicznych. Ten komputer jest ulepszoną wersją tego, który był używany w orbiterach Wikingów z lat 70 .

Podsystem kontroli położenia i artykulacji (AACS) kontroluje orientację statku kosmicznego (jego położenie ). Utrzymuje antenę o dużym wzmocnieniu skierowaną w stronę Ziemi , kontroluje zmiany położenia i wskazuje platformę skanowania. Specjalnie zbudowane systemy AACS na obu Voyagerach są takie same.

Instrumenty naukowe

Nazwa instrumentu Abr. Opis

System nauki o obrazowaniu (wyłączony)
(ISS) Wykorzystano system dwóch kamer (wąskokątny/szerokokątny), aby uzyskać obrazy Jowisza, Saturna i innych obiektów wzdłuż trajektorii. Więcej
Filtry
Aparat wąskokątny
Nazwa Długość fali Widmo Wrażliwość
0 - Wyczyść 280–640 nm
Voyager - Filters - Clear.png
4 - Jasne 280–640 nm
Voyager - Filters - Clear.png
7 - UV 280-370 nm
Voyager - Filters - UV.png
1 - Fioletowy 350–450 nm
Voyager - Filters - Violet.png
2 - Niebieski 430–530 nm
Voyager - Filters - Blue.png
5 - Zielony 530-640 nm
Voyager - Filters - Green.png
6 - Zielony 530-640 nm
Voyager - Filters - Green.png
3 - Pomarańczowy 590-640 nm
Voyager - Filters - Orange.png
Aparat szerokokątny
Nazwa Długość fali Widmo Wrażliwość
2 - Jasne 280–640 nm
Voyager - Filters - Clear.png
3 - Fioletowy 350–450 nm
Voyager - Filters - Violet.png
1 - Niebieski 430–530 nm
Voyager - Filters - Blue.png
6 - CH 4 -U 536-546 nm
Voyager - Filters - CH4U.png
5 - Zielony 530-640 nm
Voyager - Filters - Green.png
4 - Na -D 588-590 nm
Voyager - Filters - NaD.png
7 - Pomarańczowy 590-640 nm
Voyager - Filters - Orange.png
0 - CH 4 -JST 614-624 nm
Voyager - Filters - CH4JST.png
  • Główny badacz: Bradford Smith / University of Arizona (strona internetowa PDS/PRN)
  • Dane: katalog danych PDS/PDI, katalog danych PDS/PRN

System nauki radiowej (wyłączony)
(RSS) Wykorzystał system telekomunikacyjny sondy Voyager do określenia właściwości fizycznych planet i satelitów (jonosfery, atmosfery, masy, pola grawitacyjne, gęstości) oraz ilości i rozkładu wielkości materii w pierścieniach Saturna oraz wymiarów pierścieni. Więcej
  • Główny badacz: G. Tyler / Przegląd PDS/PRN Uniwersytetu Stanforda
  • Dane: katalog danych PDS/PPI, katalog danych PDS/PRN (VG_2803), archiwum danych NSSDC

Spektrometr interferometru na podczerwień (wyłączony)
(IRYS) Bada globalny i lokalny bilans energetyczny oraz skład atmosfery. Pionowe profile temperatury są również uzyskiwane z planet i satelitów, a także składu, właściwości termicznych i wielkości cząstek w pierścieniach Saturna . Więcej
  • Główny badacz: Rudolf Hanel / NASA Goddard Space Flight Center (strona internetowa PDS/PRN)
  • Dane: katalog danych PDS/PRN, rozszerzony katalog danych PDS/PRN (VGIRIS_0001, VGIRIS_002), archiwum danych NSSDC Jupiter

Spektrometr ultrafioletowy (wyłączony)
(UVS) Zaprojektowany do pomiaru właściwości atmosferycznych i do pomiaru promieniowania. Więcej
  • Kierownik projektu: A. Broadfoot / University of Southern California (strona internetowa PDS/PRN)
  • Dane: katalog danych PDS/PRN

Trójosiowy magnetometr Fluxgate (aktywny)
(MAG) Zaprojektowany do badania pól magnetycznych Jowisza i Saturna, interakcji wiatru słonecznego z magnetosferami tych planet oraz pola magnetycznego przestrzeni międzyplanetarnej aż do granicy między wiatrem słonecznym a polem magnetycznym przestrzeni międzygwiezdnej . Więcej
  • Główny badacz: Norman F. Ness / NASA Goddard Space Flight Center (strona internetowa)
  • Dane: katalog danych PDS/PPI, archiwum danych NSSDC

Spektrometr plazmowy (uszkodzony)
(PLS) Bada właściwości mikroskopowe jonów plazmy i mierzy elektrony w zakresie energii od 5 eV do 1 keV. Więcej
  • Główny badacz: John Richardson / MIT (strona internetowa)
  • Dane: katalog danych PDS/PPI, archiwum danych NSSDC

Instrument cząstek naładowanych o niskiej energii (aktywny)
(LECP) Mierzy różnicę w strumieniach energii i rozkładzie kątowym jonów, elektronów oraz różnicę w składzie energii jonów. Więcej
  • Kierownik projektu: Stamatios Krimigis / JHU / APL / University of Maryland (strona JHU/APL / strona UMD / strona KU)
  • Dane: wykreślanie danych UMD, katalog danych PDS/PPI, archiwum danych NSSDC

System promieni kosmicznych (aktywny)
(CRS) Określa pochodzenie i proces przyspieszania, historię życia i dynamiczny wkład międzygwiazdowego promieniowania kosmicznego, nukleosyntezę pierwiastków w źródłach promieniowania kosmicznego, zachowanie promieni kosmicznych w ośrodku międzyplanetarnym oraz uwięzione planetarne środowisko cząstek energetycznych. Więcej
  • Główny badacz: Edward Stone / Caltech / NASA Goddard Space Flight Center (strona internetowa)
  • Dane: katalog danych PDS/PPI, archiwum danych NSSDC

Badanie radioastronomii planetarnej (wyłączone)
(PR) Wykorzystuje odbiornik radiowy o częstotliwości przemiatania do badania sygnałów emisji radiowej z Jowisza i Saturna. Więcej
  • Główny badacz: James Warwick / University of Colorado
  • Dane: katalog danych PDS/PPI, archiwum danych NSSDC

System fotopolarymetryczny (uszkodzony)
(PPS) Wykorzystał teleskop z polaryzatorem do zebrania informacji na temat tekstury i składu powierzchni Jowisza i Saturna oraz informacji na temat właściwości rozpraszania atmosferycznego i gęstości obu planet. Więcej
  • Główny badacz: Arthur Lane / JPL (strona internetowa PDS/PRN)
  • Dane: katalog danych PDS/PRN

Podsystem fali plazmowej (aktywny)
(PWS) Zapewnia ciągłe, niezależne od powłoki pomiary profili gęstości elektronów na Jowiszu i Saturnie, a także podstawowe informacje na temat lokalnych interakcji fala-cząstka, przydatne w badaniu magnetosfer. Więcej
  • Kierownik projektu: William Kurth / University of Iowa (strona internetowa)
  • Dane: katalog danych PDS/PPI

Aby uzyskać więcej informacji na temat identycznych pakietów instrumentów sond kosmicznych Voyager, zobacz osobny artykuł na temat całego programu Voyager .

Profil misji

Kalendarium podróży

Voyager 1 skypath 1977-2030.png
sondy Voyager 1 widziana z Ziemi, odbiegająca od ekliptyki w 1981 roku na Saturnie, a teraz kierująca się w konstelację Wężownika
Data Wydarzenie
1977-09-05 Statek kosmiczny wystartował o 12:56:00 UTC.
1977-12-10 Wszedł do pasa asteroid .
1977-12-19 Voyager 1 wyprzedza Voyagera 2 . ( patrz diagram )
1978-09-08 Opuścił pas asteroid.
1979-01-06 Rozpocznij fazę obserwacji Jowisza.
1979-03-05 Spotkanie z układem Jowisza .
0006:54 Amalteą na 420 200 km.
0012:05:26 Jowisza w odległości 348 890 km od środka masy.
0015:14 Io na 20 570 km.
0018:19 Europą na 733 760 km.
1979-03-06
0002:15 Ganimedesa na 114 710 km.
0017:08 Kallisto na 126 400 km.
1979-04-13 Koniec fazy
1980-08-22 Rozpocznij fazę obserwacji Saturna.
1980-11-12 Spotkanie z systemem Saturna .
0005:41:21 Tytana na 6490 km.
0022:16:32 Tetydy na 415 670 km.
0023:46:30 Saturna w odległości 184 300 km od środka masy.
1980-11-13
0001:43:12 Mimasa na 88 440 km.
0001:51:16 Enceladusa na 202 040 km.
0006:21:53 Przelot Rhea na 73 980 km.
0016:44:41 Hyperiona na 880 440 km.
1980-11-14 Koniec fazy
1980-11-14 Rozpocznij rozszerzoną misję.
Rozszerzona misja
1990-02-14 Ostateczne obrazy programu Voyager uzyskane przez Voyagera 1 w celu stworzenia portretu rodzinnego Układu Słonecznego .
1998-02-17 Voyager 1 wyprzedza Pioneera 10 jako najdalszy statek kosmiczny od Słońca , w odległości 69,419 AU. Voyager 1 oddala się od Słońca o ponad 1 jednostkę astronomiczną rocznie szybciej niż Pioneer 10 .
2004-12-17 Przeszedł szok kończący na 94 AU i wszedł do heliosheatha .
2007-02-02 Zakończono operacje podsystemu plazmy.
2007-04-11 Zakończona grzałka podsystemu plazmy.
2008-01-16 Zakończono operacje planetarnego eksperymentu radioastronomicznego.
2012-08-25 Przekroczył heliopauzę na 121 AU i wszedł w przestrzeń międzygwiezdną .
2014-07-07 Dalsza sonda potwierdzająca znajduje się w przestrzeni międzygwiezdnej .
2016-04-19 Zakończono operacje spektrometru ultrafioletowego.
2017-11-28 Silniki strumieniowe „Manewr korekcji trajektorii” (TCM) są testowane podczas pierwszego użycia od listopada 1980 r.
2022-07-14    Voyager 1 osiągnął odległość 23,381 miliarda km (14,528 miliarda mil ; 156,29 AU ) od Ziemi i 23,483 miliarda km (14,592 miliarda mil ; 156,97 AU ) od Słońca.

Start i trajektoria

Voyager 1 wystartował ze szczytu Titan IIIE .

        Animacja trajektorii sondy Voyager 1 od września 1977 do 31 grudnia 1981.    Voyager 1 ·    Ziemia ·    Jowisz ·    Saturn ·    Słońce

Voyager 1 została wystrzelona 5 września 1977 roku z Launch Complex 41 na Cape Canaveral Air Force Station na pokładzie rakiety nośnej Titan IIIE . Sonda Voyager 2 została wystrzelona dwa tygodnie wcześniej, 20 sierpnia 1977 roku. Pomimo późniejszego wystrzelenia, Voyager 1 dotarł zarówno do Jowisza, jak i Saturna wcześniej, podążając krótszą trajektorią.

Początkowa orbita Voyagera 1 miała aphelium 8,9 AU (830 milionów mil), niewiele mniej niż orbita Saturna 9,5 AU (880 milionów mil). Początkowa orbita Voyagera 2 miała aphelium 6,2 AU (580 milionów mil), znacznie poniżej orbity Saturna.

Przelot Jowisza


          Animacja trajektorii sondy Voyager 1 wokół Jowisza    Voyager 1 ·   Jowisz ·   Io ·   Europa ·   Ganymede ·   Callisto
Trajektoria sondy Voyager 1 przez układ Jowisza

Voyager 1 zaczął fotografować Jowisza w styczniu 1979 roku. Najbliższe zbliżenie do Jowisza miało miejsce 5 marca 1979 roku, w odległości około 349 000 kilometrów (217 000 mil) od centrum planety. Ze względu na większą rozdzielczość fotograficzną, na którą pozwala bliższe podejście, większość obserwacji księżyców, pierścieni, pól magnetycznych i środowiska pasa promieniowania układu Jowisza wykonano w okresie 48 godzin, który obejmował najbliższe podejście. Voyager 1 zakończył fotografowanie układu Jowisza w kwietniu 1979 roku.

Odkrycie trwającej aktywności wulkanicznej na księżycu Io było prawdopodobnie największą niespodzianką. Po raz pierwszy zaobserwowano aktywne wulkany na innym ciele w Układzie Słonecznym . Wydaje się, że aktywność na Io wpływa na cały system Jowisza . Wydaje się, że Io jest głównym źródłem materii, która przenika magnetosferę Jowisza – obszar przestrzeni otaczający planetę, na który wpływa jej silne pole magnetyczne . Siarka , tlen i sód , najwyraźniej wyrzucone przez wulkany Io i wyrzucone z powierzchni w wyniku uderzenia wysokoenergetycznych cząstek, zostały wykryte na zewnętrznej krawędzi magnetosfery Jowisza .

Dwie sondy kosmiczne Voyager dokonały wielu ważnych odkryć dotyczących Jowisza, jego satelitów, pasów promieniowania i nigdy wcześniej nie widzianych pierścieni planetarnych .

Media związane ze spotkaniem sondy Voyager 1 Jowisz w Wikimedia Commons

Przelot Saturna


            Animacja Voyagera 1 wokół Saturna   Voyager 1 ·   Saturn ·   Mimas ·   Enceladus ·   Tetyda ·   Rhea ·   Tytan

Trajektorie wspomagania grawitacyjnego na Jowiszu zostały pomyślnie przeprowadzone przez oba Voyagery, a oba statki kosmiczne udały się do Saturna i jego systemu księżyców i pierścieni. Voyager 1 napotkał Saturna w listopadzie 1980 r., A najbliższe podejście miało miejsce 12 listopada 1980 r., Kiedy sonda kosmiczna znalazła się na odległość 124 000 kilometrów (77 000 mil) od wierzchołków chmur Saturna. Kamery sondy kosmicznej wykryły złożone struktury w pierścieniach Saturna , a jej teledetekcyjne instrumenty badały atmosferę Saturna i jego gigantycznego księżyca Tytana .

Voyager 1 odkrył, że około siedem procent objętości górnej atmosfery Saturna to hel (w porównaniu z 11 procentami atmosfery Jowisza), podczas gdy prawie cała reszta to wodór . Ponieważ spodziewano się, że wewnętrzna obfitość helu na Saturnie będzie taka sama jak na Jowiszu i Słońcu, mniejsza obfitość helu w górnych warstwach atmosfery może sugerować, że cięższy hel może powoli tonąć przez wodór Saturna; to może wyjaśniać nadwyżkę ciepła, którą Saturn emituje w stosunku do energii, którą otrzymuje od Słońca. Na Saturnie wiatry wieją z dużą prędkością. W pobliżu równika Voyagery zmierzyły wiatry o prędkości około 500 m/s (1100 mil na godzinę). Wiatr wieje głównie w kierunku wschodnim.

Sonda Voyagers odkryła podobne do zorzy polarnej emisje wodoru w ultrafiolecie na średnich szerokościach geograficznych w atmosferze oraz zorze polarne (powyżej 65 stopni). Wysoki poziom aktywności zórz polarnych może prowadzić do powstawania złożonych cząsteczek węglowodorów , które są przenoszone w kierunku równika . Zorze polarne na średnich szerokościach geograficznych, które występują tylko w regionach nasłonecznionych, pozostają zagadką, ponieważ bombardowanie elektronami i jonami, o których wiadomo, że powodują zorze polarne na Ziemi, występuje głównie na dużych szerokościach geograficznych. Oba Voyagery zmierzyły rotację Saturna (długość dnia) po 10 godzinach, 39 minutach i 24 sekundach.

Voyagera 1 obejmowała przelot obok Tytana, największego księżyca Saturna, o którym od dawna wiadomo, że ma atmosferę. Zdjęcia wykonane przez Pioneera 11 w 1979 roku wskazywały, że atmosfera była gęsta i złożona, co jeszcze bardziej zwiększyło zainteresowanie. Przelot Tytana miał miejsce, gdy statek kosmiczny wszedł do systemu, aby uniknąć jakiejkolwiek możliwości uszkodzenia bliżej Saturna, utrudniając obserwacje, i zbliżył się na odległość 6400 km (4000 mil), mijając Tytana, jak widać z Ziemi i Słońca. Do określenia składu, gęstości i ciśnienia atmosfery wykorzystano pomiary wpływu atmosfery na światło słoneczne wykonane przez Voyagera oraz ziemskie pomiary jej wpływu na sygnał radiowy sondy. Zmierzono również masę Tytana, obserwując jego wpływ na trajektorię sondy. Gęsta mgła uniemożliwiła wizualną obserwację powierzchni, ale pomiary składu atmosfery, temperatury i ciśnienia doprowadziły do ​​spekulacji, że na powierzchni mogą istnieć jeziora ciekłych węglowodorów.

Ponieważ obserwacje Tytana uznano za kluczowe, trajektoria wybrana dla Voyagera 1 została zaprojektowana wokół optymalnego przelotu Tytana, który zabrał go poniżej południowego bieguna Saturna i poza płaszczyznę ekliptyki , kończąc jego naukową misję planetarną. Gdyby Voyager 1 zawiódł lub nie był w stanie obserwować Tytana, trajektoria Voyagera 2 zostałaby zmieniona, aby uwzględnić przelot Tytana, wykluczając jakąkolwiek wizytę na Uranie i Neptunie. Trajektoria lotu sondy Voyager 1 został wystrzelony, nie pozwoliłby mu kontynuować podróży do Urana i Neptuna, ale mógł zostać zmieniony, aby uniknąć przelotu Tytana i podróżować z Saturna do Plutona , docierając w 1986 roku.

Media związane ze spotkaniem sondy Voyager 1 Saturn w Wikimedia Commons

Wyjście z heliosfery

A set of grey squares trace roughly left to right. A few are labeled with single letters associated with a nearby colored square. J is near to a square labeled Jupiter; E to Earth; V to Venus; S to Saturn; U to Uranus; N to Neptune. A small spot appears at the center of each colored square
Portret rodzinny Układu Słonecznego nabyty przez sondę Voyager 1 (14 lutego 1990)
Zaktualizowana wersja Portretu rodzinnego (12 lutego 2020)
Pozycja sondy Voyager 1 nad płaszczyzną ekliptyki w dniu 14 lutego 1990 r., w dniu wykonania portretu rodzinnego .
Prędkość i odległość Voyagera 1 i 2 od Słońca
Obraz bladoniebieskiej kropki przedstawiający Ziemię z odległości 6 miliardów kilometrów (3,7 miliarda mil) wyglądającą jako maleńka kropka (niebieskawo-biała plamka mniej więcej w połowie jasnego pasma po prawej stronie) w ciemności głębokiego kosmosu.

14 lutego 1990 r. sonda Voyager 1 wykonała pierwszy „ rodzinny portret ” Układu Słonecznego widzianego z zewnątrz, na którym znalazło się zdjęcie planety Ziemia znanej jako bladoniebieska kropka . Wkrótce potem jego kamery zostały wyłączone, aby oszczędzać energię i zasoby komputera dla innego sprzętu. Oprogramowanie aparatu zostało usunięte ze statku kosmicznego, więc przywrócenie ich działania byłoby teraz skomplikowane. Ziemskie oprogramowanie i komputery do odczytywania obrazów również nie są już dostępne.

17 lutego 1998 r. Voyager 1 osiągnął odległość 69 AU (6,4 miliarda mil; 10,3 miliarda km) od Słońca i wyprzedził Pioneera 10 jako najdalszy statek kosmiczny od Ziemi. Podróżując z prędkością około 17 km / s (11 mil / s), ma największą prędkość recesji heliocentrycznej ze wszystkich statków kosmicznych.

Gdy Voyager 1 skierował się w przestrzeń międzygwiezdną, jego instrumenty kontynuowały badanie Układu Słonecznego. Naukowcy z Jet Propulsion Laboratory wykorzystali eksperymenty z falami plazmy na pokładzie sond Voyager 1 i 2 do poszukiwania heliopauzy , granicy, na której wiatr słoneczny przechodzi w ośrodek międzygwiezdny . Od 2013 roku sonda poruszała się z prędkością względną względem Słońca około 61 197 kilometrów na godzinę (38 026 mil na godzinę). Przy prędkości, jaką sonda aktualnie utrzymuje, Voyager 1 podróżuje około 523 milionów km (325 milionów mil) rocznie, czyli około jednego roku świetlnego na 18 000 lat.

Szok zakończenia

Bliskie przeloty gazowych olbrzymów zapewniły asystę grawitacyjną obu Voyagerom

Naukowcy z Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa uważają, że Voyager 1 wszedł w szok terminacyjny w lutym 2003 roku. Oznacza to moment, w którym wiatr słoneczny zwalnia do prędkości poddźwiękowych. Niektórzy inni naukowcy wyrazili wątpliwości i omówili to w czasopiśmie Nature z 6 listopada 2003 r. Problem nie zostanie rozwiązany, dopóki nie będą dostępne inne dane, ponieważ sonda Voyager 1 detektor wiatru słonecznego przestał działać w 1990 r. Ta awaria oznaczała, że ​​wykrycie wstrząsu końcowego musiało zostać wywnioskowane z danych z innych instrumentów na pokładzie.

W maju 2005 roku w komunikacie prasowym NASA stwierdzono, że konsensus był taki, że Voyager 1 znajdował się wówczas w osłonie heliosa . Podczas sesji naukowej na spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej w Nowym Orleanie 25 maja 2005 r. Ed Stone przedstawił dowody na to, że statek przekroczył szok końcowy pod koniec 2004 r. Szacuje się, że zdarzenie to miało miejsce 15 grudnia 2004 r. z odległości 94 AU (8700 milionów mil) od Słońca.

Heliosheath

31 marca 2006 r. radioamatorzy z AMSAT w Niemczech śledzili i odbierali fale radiowe z sondy Voyager 1 przy użyciu 20-metrowej anteny w Bochum z techniką długiej integracji. Pobrane dane zostały sprawdzone i zweryfikowane z danymi ze Deep Space Network w Madrycie w Hiszpanii. Wydaje się, że jest to pierwsze takie amatorskie śledzenie Voyagera 1 .

Potwierdzono 13 grudnia 2010 r., że Voyager 1 przekroczył zasięg promieniowego przepływu wiatru słonecznego na zewnątrz , jak zmierzono za pomocą urządzenia Low Energy Charged Particle. Podejrzewa się, że wiatr słoneczny w tej odległości obraca się na boki z powodu wiatru międzygwiazdowego napierającego na heliosferę. Od czerwca 2010 r. wykrywalność wiatru słonecznego była konsekwentnie zerowa, dostarczając rozstrzygających dowodów na to zdarzenie. W tym dniu statek kosmiczny znajdował się około 116 jednostek astronomicznych (17,4 miliarda km; 10,8 miliarda mil) od Słońca.

Voyager 1 otrzymał polecenie zmiany orientacji, aby zmierzyć boczny ruch wiatru słonecznego w tym miejscu w kosmosie w marcu 2011 r. (~ 33 lata 6 miesięcy od startu). Rolka testowa przeprowadzona w lutym potwierdziła zdolność statku kosmicznego do manewrowania i zmiany orientacji. Kurs statku kosmicznego nie uległ zmianie. Obrócił się o 70 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara względem Ziemi, aby wykryć wiatr słoneczny. To był pierwszy raz, kiedy statek kosmiczny wykonał jakikolwiek większy manewr od czasu zdjęcia portretu rodzinnego planet w 1990 roku. Po pierwszym obrocie statek kosmiczny nie miał problemu ze zmianą orientacji z Alpha Centauri , gwiazda przewodnia sondy Voyager 1 , i wznowiła wysyłanie transmisji z powrotem na Ziemię. Spodziewano się, że Voyager 1 wejdzie w przestrzeń międzygwiezdną „w dowolnym momencie”. W tym momencie Voyager 2 nadal wykrywał przepływ wiatru słonecznego na zewnątrz, ale oszacowano, że w następnych miesiącach lub latach będzie doświadczał tych samych warunków, co Voyager 1 .

Sonda została zgłoszona przy 12,44 ° deklinacji i 17,163 godziny rektascensji oraz na ekliptycznej szerokości geograficznej 34,9 ° (szerokość ekliptyki zmienia się bardzo powoli), umieszczając ją w konstelacji Ophiuchus, obserwowanej z Ziemi 21 maja 2011 r .

1 grudnia 2011 roku ogłoszono, że Voyager 1 wykrył pierwsze promieniowanie Lyman-alfa pochodzące z galaktyki Drogi Mlecznej . Promieniowanie Lyman-alfa zostało wcześniej wykryte z innych galaktyk, ale z powodu interferencji ze Słońca promieniowanie z Drogi Mlecznej nie było wykrywalne.

NASA ogłosiła 5 grudnia 2011 r., Że Voyager 1 wszedł do nowego regionu zwanego „kosmicznym czyśćcem”. W tym obszarze stagnacji naładowane cząstki płynące ze Słońca zwalniają i zwracają się do wewnątrz, a pole magnetyczne Układu Słonecznego podwaja swoją siłę, ponieważ przestrzeń międzygwiezdna wydaje się wywierać ciśnienie. Energetyczne cząstki pochodzące z Układu Słonecznego zmniejszają się prawie o połowę, podczas gdy wykrywanie wysokoenergetycznych elektronów z zewnątrz wzrasta 100-krotnie. Wewnętrzna krawędź obszaru stagnacji znajduje się około 113 jednostek astronomicznych od Słońca.

Heliopauza

NASA ogłosiła w czerwcu 2012 r., że sonda wykrywa zmiany w środowisku, które, jak podejrzewano, korelują z przybyciem do heliopauzy . Voyager 1 zgłosił znaczny wzrost wykrywalności naładowanych cząstek z przestrzeni międzygwiezdnej, które normalnie są odchylane od Słońca przez wiatry słoneczne w heliosferze . W ten sposób statek zaczął wchodzić w ośrodek międzygwiezdny na skraju Układu Słonecznego.

Voyager 1 jako pierwszy statek kosmiczny przekroczył heliopauzę w sierpniu 2012 r., A następnie w odległości 121 AU (1,12 × 10 10 mil; 1,81 × 10 10 km) od Słońca, chociaż nie zostało to potwierdzone przez kolejny rok.

We wrześniu 2012 roku światło słoneczne potrzebowało 16,89 godziny, aby dotrzeć do sondy Voyager 1 , która znajdowała się w odległości 121 jednostek astronomicznych. Pozorna jasność Słońca ze statku kosmicznego wynosiła -16,3 (około 30 razy jaśniejsza niż Księżyc w pełni). Sonda poruszała się z prędkością 17,043 km/s (10,590 mil/s) względem Słońca. roku świetlnego zajęłoby około 17 565 lat z tą prędkością . Dla porównania, Proxima Centauri , najbliższa Słońcu gwiazda, ma około 4,2 lat świetlnych ( 2,65 × 10 5 AU) . ) odległy. Gdyby statek kosmiczny leciał w kierunku tej gwiazdy, dotarcie do niej zajęłoby 73 775 lat. ( Voyager 1 zmierza w kierunku gwiazdozbioru Wężownika .)

Pod koniec 2012 roku naukowcy poinformowali, że dane cząstek ze statku kosmicznego sugerowały, że sonda przeszła przez heliopauzę. Pomiary wykonane przez sondę wykazały stały wzrost od maja w zderzeniach z cząstkami o wysokiej energii (powyżej 70 MeV), które uważa się za promienie kosmiczne pochodzące z wybuchów supernowych daleko poza Układem Słonecznym , z gwałtownym wzrostem tych zderzeń pod koniec sierpnia. Jednocześnie pod koniec sierpnia nastąpił dramatyczny spadek zderzeń z niskoenergetycznymi cząstkami, które prawdopodobnie pochodzą ze Słońca.

Ed Roelof, naukowiec kosmiczny z Johns Hopkins University i główny badacz instrumentu Low-Energy Charged Particle na statku kosmicznym, oświadczył, że „większość naukowców zaangażowanych w Voyager 1 zgodziłaby się, że [te dwa kryteria] zostały wystarczająco spełnione”. Jednak ostatnim kryterium oficjalnego stwierdzenia, że ​​Voyager 1 przekroczył granicę, nie zaobserwowano oczekiwanej zmiany kierunku pola magnetycznego (ze Słońca na pole międzygwiazdowe dalej), nie zaobserwowano (pole zmieniło kierunek tylko o 2 stopnie), co sugerowało niektórym, że natura krawędzi heliosfery została błędnie oceniona.

3 grudnia 2012 r. naukowiec projektu Voyager, Ed Stone z California Institute of Technology , powiedział: „Voyager odkrył nowy region heliosfery, o którego istnieniu nie zdawaliśmy sobie sprawy. Najwyraźniej nadal jesteśmy w środku. jest połączony z otoczeniem. To jest jak autostrada, przez którą cząstki wchodzą i wychodzą”. Pole magnetyczne w tym regionie było 10 razy silniejsze niż Voyager 1 napotkany przed szokiem końcowym. Oczekiwano, że będzie to ostatnia bariera przed całkowitym opuszczeniem Układu Słonecznego i wejściem w przestrzeń międzygwiezdną.

Ośrodek międzygwiezdny

W marcu 2013 roku ogłoszono, że Voyager 1 mógł stać się pierwszym statkiem kosmicznym, który wszedł w przestrzeń międzygwiezdną, po wykryciu wyraźnej zmiany w środowisku plazmy 25 sierpnia 2012 roku. Jednak do 12 września 2013 roku było to nadal pytanie otwarte co do tego, czy nowy region był przestrzenią międzygwiezdną, czy też nieznanym regionem Układu Słonecznego. Wtedy oficjalnie potwierdzono poprzednią alternatywę.

W 2013 roku Voyager 1 opuszczał Układ Słoneczny z prędkością około 3,6 AU (330 milionów mil; 540 milionów km) rocznie, podczas gdy Voyager 2 jedzie wolniej, opuszczając Układ Słoneczny z prędkością 3,3 AU (310 milionów mil; 490 milionów km ) na rok. Z każdym rokiem Voyager 1 zwiększa swoją przewagę nad Voyagerem 2 .

Voyager 1 osiągnął odległość 135 AU (12,5 miliarda mil; 20,2 miliarda km) od Słońca 18 maja 2016 r. 5 września 2017 r. Odległość ta wzrosła do około 139,64 AU (12,980 miliarda mil; 20,890 miliarda km) od Słońce, czyli nieco ponad 19 godzin świetlnych; w tym czasie Voyager 2 znajdował się 115,32 AU (10,720 miliardów mil; 17,252 miliardów km) od Słońca.

Jej postępy można śledzić na stronie internetowej NASA (patrz § Linki zewnętrzne ).

Voyager 1 i inne sondy, które są w przestrzeni międzygwiezdnej lub są w drodze do niej, z wyjątkiem New Horizons .
Voyager 1 transmitował sygnały dźwiękowe generowane przez fale plazmowe z przestrzeni międzygwiezdnej

12 września 2013 r. NASA oficjalnie potwierdziła, że ​​Voyager 1 dotarł do ośrodka międzygwiazdowego w sierpniu 2012 r., Jak zaobserwowano wcześniej. Ogólnie przyjętą datą przylotu jest 25 sierpnia 2012 r. (około 10 dni przed 35. rocznicą jego wystrzelenia), data pierwszego wykrycia trwałych zmian gęstości cząstek energetycznych. W tym momencie większość naukowców zajmujących się kosmosem porzuciła hipotezę, że zmianie kierunku pola magnetycznego musi towarzyszyć przekroczenie heliopauzy; nowy model heliopauzy przewidywał, że nie zostanie znaleziona żadna taka zmiana.

Kluczowym odkryciem, które przekonało wielu naukowców, że heliopauza została przekroczona, był pośredni pomiar 80-krotnego wzrostu gęstości elektronów, oparty na częstotliwości oscylacji plazmy obserwowanych od 9 kwietnia 2013 r., wywołanych wybuchem słonecznym , który miał miejsce w marcu 2012 r. (oczekuje się, że gęstość elektronów będzie o dwa rzędy wielkości większa poza heliopauzą niż w jej obrębie). Słabsze zestawy oscylacji zmierzone w październiku i listopadzie 2012 dostarczyły dodatkowych danych. Pośredni pomiar był wymagany, ponieważ Voyager 1 spektrometr plazmowy przestał działać w 1980 r. We wrześniu 2013 r. NASA udostępniła nagrania transdukcji audio tych fal plazmowych, które jako pierwsze zostały zmierzone w przestrzeni międzygwiezdnej.

Chociaż powszechnie mówi się, że Voyager 1 opuścił Układ Słoneczny jednocześnie z heliosferą, to nie jest to samo. Układ Słoneczny jest zwykle definiowany jako znacznie większy obszar przestrzeni zamieszkany przez ciała krążące wokół Słońca. Sonda znajduje się obecnie w odległości mniejszej niż jedna siódma odległości od aphelium Sedny i nie weszła jeszcze w obłok Oorta , źródłowy obszar komet długookresowych , uważany przez astronomów za najbardziej zewnętrzną strefę Układu Słonecznego.

W październiku 2020 roku astronomowie zgłosili znaczny nieoczekiwany wzrost gęstości w przestrzeni poza Układem Słonecznym , wykryty przez sondy kosmiczne Voyager 1 i Voyager 2 . Zdaniem naukowców oznacza to, że „gradient gęstości jest wielkoskalową cechą VLISM (bardzo lokalnego ośrodka międzygwiazdowego ) w ogólnym kierunku heliosferycznego nosa ”.

W maju 2021 roku NASA poinformowała o pierwszym w historii ciągłym pomiarze gęstości materii w przestrzeni międzygwiazdowej, a także o pierwszym wykryciu dźwięków międzygwiazdowych.

W maju 2022 roku NASA poinformowała, że ​​​​Voyager 1 zaczął przesyłać „tajemnicze” i „osobliwe” dane telemetryczne do Deep Space Network (DSN). Potwierdzono, że status operacyjny jednostki pozostał niezmieniony, ale problem wynikał z systemu artykulacji i kontroli położenia (AACS). Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL) opublikował 18 maja 2022 r. oświadczenie, że AACS działa, ale wysyła nieprawidłowe dane. Ostatecznie problem został przypisany do wysyłania danych telemetrycznych przez AACS przez komputer, który nie działał od lat, co spowodowało uszkodzenie danych. W sierpniu 2022 roku NASA przekazała AACS polecenie wykorzystania innego komputera, co rozwiązało problem. Trwa dochodzenie w sprawie przyczyny początkowej zmiany, chociaż inżynierowie postawili hipotezę, że AACS wykonał złe polecenie z innego komputera pokładowego.

Przyszłość sondy

prędkość międzygwiazdowa ( )
Sonda prędkość ( )
Pionier 10 11,8 km / s (2,49 au / rok)
Pionier 11 11,1 km / s (2,34 au / rok)
Podróżnik 1 16,9 km / s (3,57 au / rok)
Podróżnik 2 15,2 km / s (3,21 au / rok)
Nowe Horyzonty 12,6 km / s (2,66 au / rok)

Pozostała żywotność

Zdjęcie sygnału radiowego sondy Voyager 1 w dniu 21 lutego 2013 r

W grudniu 2017 r. NASA po raz pierwszy od 1980 r. z powodzeniem wystrzeliła wszystkie cztery silniki manewru korekcji trajektorii (TCM) sondy Voyager 1. Silniki TCM zostały użyte w miejscu zdegradowanego zestawu dysz, aby pomóc utrzymać antenę sondy skierowaną w stronę Ziemia. Użycie silników TCM pozwoliło Voyagerowi 1 na dalsze przesyłanie danych do NASA przez kolejne dwa do trzech lat.

Ze względu na zmniejszającą się dostępną moc elektryczną zespół Voyagera musiał ustalić priorytety, które instrumenty mają być włączone, a które wyłączone. Grzejniki i inne systemy statków kosmicznych zostały wyłączone jeden po drugim w ramach zarządzania energią. Instrumenty polowe i cząsteczkowe, które z największym prawdopodobieństwem prześlą kluczowe dane o heliosferze i przestrzeni międzygwiezdnej, zostały potraktowane priorytetowo, aby mogły nadal działać. Inżynierowie spodziewają się, że statek kosmiczny będzie nadal obsługiwał co najmniej jeden instrument naukowy do około 2025 roku.

Rok Koniec określonych możliwości w wyniku dostępnych ograniczeń mocy elektrycznej
1998 Terminacja spektrometru ultrafioletowego (UVS)
2007 Terminacja podsystemu plazmy (PLS)
2008 Wyłącz planetarny eksperyment radioastronomiczny (PRA)
2016 Zakończenie obserwacji platformy skanującej i spektrometru ultrafioletowego (UVS).
Nieznana data Rozpoczęcie wyłączania instrumentów naukowych (na dzień 18 października 2010 r. Kolejność jest niezdecydowana, jednak oczekuje się, że instrumenty niskoenergetycznie naładowanych cząstek, podsystemu promieniowania kosmicznego, magnetometru i podsystemu fali plazmowej nadal będą działać)
Nieznana data Zakończenie operacji Data Tape Recorder (DTR) (ograniczone możliwością przechwytywania danych 1,4 kbit / s przy użyciu układu anten 70 m / 34 m; jest to minimalna szybkość, z jaką DTR może odczytywać dane).
Nieznana data Zakończenie operacji żyroskopowych (wcześniej 2017, ale zapasowe silniki odrzutowe aktywne do kontynuacji operacji żyroskopowych).
2025–2036 Nie będzie już w stanie zasilić nawet jednego instrumentu. Po 2036 roku obie sondy znajdą się poza zasięgiem Deep Space Network.

Daleka przyszłość

Pod warunkiem, że Voyager 1 nie zderzy się z niczym i nie zostanie odzyskany, sonda kosmiczna New Horizons nigdy go nie minie, mimo że została wystrzelona z Ziemi z większą prędkością niż którykolwiek ze statków kosmicznych Voyager. Sonda Voyager skorzystała z wielu przelotów planetarnych, aby zwiększyć swoje prędkości heliocentryczne, podczas gdy New Horizons otrzymał tylko jeden taki impuls, z przelotu obok Jowisza. Od 2018 roku New Horizons porusza się z prędkością około 14 km / s (8,7 mil / s), 3 km / s (1,9 mil / s) wolniej niż Voyager 1 i nadal zwalnia.

Voyager 1 dotrze do teoretycznego obłoku Oorta za około 300 lat, a przejście przez niego zajmie około 30 000 lat. Chociaż nie zmierza w kierunku żadnej konkretnej gwiazdy, za około 40 000 lat minie w odległości 1,6 lat świetlnych (0,49 parseków ) od gwiazdy Gliese 445 , która obecnie znajduje się w gwiazdozbiorze Camelopardalis i 17,1 lat świetlnych od Ziemi. Ta gwiazda na ogół porusza się w kierunku Układu Słonecznego przy około 119 km / s (430 000 km / h; 270 000 mil / h). NASA mówi, że „Przeznaczeniem Voyagerów jest — być może wiecznie — wędrowanie po Drodze Mlecznej”. Za 300 000 lat przeleci w odległości mniejszej niż 1 rok świetlny od gwiazdy M3V TYC 3135-52-1.

Złoty rekord

Złota płyta Voyagera
Powitanie dziecka (głos Nicka Sagana ) w języku angielskim nagrane na złotej płycie Voyager

Każda sonda kosmiczna Voyager zawiera pozłacany dysk audiowizualny , gdyby statek kosmiczny został kiedykolwiek odnaleziony przez inteligentne formy życia z innych systemów planetarnych. Dysk zawiera zdjęcia Ziemi i jej form życia, szereg informacji naukowych, ustne pozdrowienia od takich osób, jak Sekretarz Generalny Organizacji Narodów Zjednoczonych i prezydent Stanów Zjednoczonych, a także składankę „Sounds of Earth”, zawierającą m.in. odgłosy wielorybów, płacz dziecka, fale rozbijające się o brzeg oraz kolekcja muzyki zawierająca utwory Wolfganga Amadeusza Mozarta , Blind Williego Johnsona , Chuck Berry i Valya Balkanska . Uwzględniono inne klasyki Wschodu i Zachodu, a także różne wykonania rodzimej muzyki z całego świata. Płyta zawiera również pozdrowienia w 55 różnych językach.

Zobacz też

Linki zewnętrzne