«Вояджер» и «Пионер» - спутники покинувшие Солнечную систему. Где они сейчас? Забытые космические зонды Пионер 10 где он сейчас
Для преодоления силы притяжения Солнца. «Пионер-10» был спроектирован и изготовлен в TRW Inc. Оператором миссии являлся исследовательский центр Эймса в Калифорнии.
| «Пионер-10» | |
|---|---|
| Pioneer 10 | |
| Пролет «Пионера-10» вблизи Юпитера в представлении художника |
|
| Заказчик | НАСА |
| Производитель | TRW Inc. |
| Оператор | Исследовательский центр Эймса |
| Задачи | Исследование внешних областей Солнечной системы и гелиосферы |
| Пролёт | Пояс астероидов , Юпитер |
| Стартовая площадка | База ВВС США на мысе Канаверал LC-36 |
| Ракета-носитель | Атлас-Центавр |
| Запуск | март 3, 1972 (1972-03-03 ) 01:49:04 UTC |
| Длительность полёта | 47 лет, 1 месяц, 10 дней |
| NSSDC ID | 1972-012A |
| SCN | |
| Технические характеристики | |
| Масса | 258 кг |
| Логотип миссии | |
| Сайт проекта | |
| «Пионер-10» на Викискладе | |
Конструкция
- источник энергии -
- отсек с электроникой.
- связь с Землёй - через параболическую антенну диаметром 2,75 метра
Аппарат нёс следующие научные приборы:
- анализатор плазмы ,
- детектор заряженных частиц ,
- комплект счетчиков Гейгера ,
- детектор космического излучения ,
- радиационный детектор, ультрафиолетовый фотометр ,
- изображающий фотополяриметр,
- инфракрасный радиометр ,
- комплект для наблюдения метеорного вещества и комплект детекторов метеорных частиц.
Масса аппарата составляла 260 кг, в том числе 30 кг научных приборов; высота - 2,9 м, максимальный поперечный размер (диаметр отражателя остронаправленной антенны) - 2,75 м. Изображения, переданные аппаратом, имели небольшое разрешение, поскольку сняты они были не камерой, а фотополяриметром, который имел очень узкое поле зрения (0,03 градуса). Развёртка по одной координате происходила за счёт вращения космического аппарата, а по другой - за счёт движения его по орбите.
«Межзвездное письмо» «Пионера-10»
На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава. Размеры пластинки 220х152 миллиметров. Автором рисунка является Карл Саган .
На пластине изображены:
- молекула нейтрального водорода;
- две человеческие фигуры, мужчины и женщины, на фоне контура аппарата;
- относительное положение Солнца относительно центра Галактики и четырнадцати пульсаров ;
- схематическое изображение Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет.
Рисунок молекулы водорода показан состоящим из двух атомов с разным спином. Расстояние между центрами пропорционально длине волны излучения нейтрального водорода (21 сантиметр). Это число является масштабной линейкой для нахождения других линейных величин на пластинке. Рост людей на пластинке можно найти, умножив число 8 (в двоичном коде выгравировано рядом с фигурой женщины в квадратных скобках) на 21. Размеры аппарата на втором плане даны в том же масштабе.
Пятнадцать расходящихся из единой точки линий позволяет вычислить звезду, от которой прилетел аппарат, и время старта. Рядом с четырнадцатью линиями нанесен двоичный код, который указывает период пульсаров, находящихся в окрестностях Солнечной системы. Поскольку со временем период пульсаров увеличивается по известному закону, можно вычислить время запуска аппарата.
На схеме Солнечной системы рядом с планетами в двоичном виде указаны относительные расстояния от планеты до Солнца.
Критика послания
Многие символы на картинке могут оказаться непонятными иному разуму . В частности, такими символами могут стать квадратные скобки, обрамляющие двоичные числа, знак стрелы на траектории отлета «Пионера-10» и приветственно поднятая рука мужчины.
22 января 2003 года НАСА отправило последний удачный запрос "Пионеру-10" - космическому беспилотному аппарату, предназначенному для изучения Юпитера. На следующий день ответ был получен: в одну сторону сообщение шло 13 часов. С большой долей вероятности, на момент ответа "Пионер-10" находился в 12 миллиардах километров от Земли и мчался в сторону звезды Альдебаран. Сегодня "РГ" рассказывает об аппаратах, запущенных человечеством и потерявшихся в глубинах космоса.
"Пионер-10"
Аппарат был запущен в США 2 марта 1972 года. Помимо основной задачи, которую он с блеском выполнил, сделав первые фотографии Юпитера, "Пионер-10" имел более глобальную миссию.
На случай возможного контакта с инопланетным разумом на борту находился позолоченный диск из алюминия, содержащий в себе символьную информацию о человеке, Земле и ее местоположении, а, также рисунок мужчины и женщины. В свое время NASA было завалено критикой в адрес рисунка: люди были изображены нагими и ведомство обвиняли в трате денег налогоплательщиков на отправку "непристойности" в космос.
В последний раз "Пионер-10" вышел на связь 23 января 2003 года, на тот момент зонд приближался к краю Солнечной системы, направляясь в сторону звезды Альдебаран, которой он достигнет через 2 миллиона лет.
Deep Impact
Deep Impact можно перевести как "Столкновение с бездной". Собственно, в названии и была озвучена задача этого космического аппарата - ему следовало впервые в истории сбросить исследовательский зонд на кометы Темпеля 1 и 103P/Хартли.
Как и предыдущий корабль Deep Impact, а точнее спущенный с него зонд, справился с задачей на все 100 процентов, прислав уникальные фотографии с поверхностей комет, а также совершив множество химических анализов и экспериментов с их веществом.
Последний сеанс связи произошел 8 августа 2013 года, ученые предполагают, что обрыв соединения возник из-за потери ориентации аппарата в пространстве, вызванной сбоем в работе компьютерной программы зонда. На последующие многочисленные попытки восстановить связь аппарат не реагировал.
"Зонд-1"
"Зонд-1" - первый из советских космических аппаратов серии, предназначенных для изучения космического пространства и тестирования техники, которая могла использоваться в будущем для дальних космических полетов.
Аппарат был запущен 2 апреля 1964 года, непосредственной задачей зонда ставилась проверка бортовых систем и сбор научной информации о кратчайшем маршруте полета к Венере. С его помощью впервые в мире состоялось испытание система самостоятельной ориентации космического аппарата в пространстве.
Связь с "Зондом-1" была потеряна 14 мая 1964 года при его удалении от Земли на 14 миллионов километров. По предположениям ученых, 14 июля 1964 года "Зонд-1" осуществил неуправляемый пролет Венеры на расстоянии около 100 тысяч километров от нее и продолжил движение вокруг Солнца.
"Пионер-6"
Еще один аппарат, в отличие от своего младшего брата "Пионера-10", имел более скромную цель - изучение солнечной плазмы, микрометеоритных потоков, космических лучей, магнитных возмущений, солнечного ветра и физики частиц. Запуск состоялся 16 декабря 1965 года, а уже в 1973 аппарат исследовал комету Когоутека и передал данные о ее хвосте - для середины 70-х годов прошлого века результат был поистине триумфальным.
"Пионер-6" до сих пор зарегистрирован НАСА как "работоспособный". Например, в декабре 2000 с ним был проведен успешный сеанс связи в честь 35-летия его запуска. Правда, с тех пор все попытки выйти на связь заканчивались неудачей.
"Фобос-2"
"Фобос-2" - это советская автоматическая межпланетная станция, созданная для изучения поверхности Марса и его спутника Фобоса, для изучения Солнца в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах, исследования характеристик межпланетных ударных волн и определения состава солнечного ветра.
Запуск был произведен 12 июля 1988 года с космодрома Байконур. Конструкция и оснащение аппарата были поистине передовыми: радиолокаторы, телескопы, десантируемые исследовательские зонды.
Во время сближения зонда со спутником Марса наземные станции принимали очень слабый сигнал корабля, который позже пропал совсем. Спустя несколько часов аппарат попытался выйти на связь, но расшифровать его сигнал не удалось, скорее всего, это произошло из-за того, что "Фобос-2" не был стабилизирован и хаотично вращался на орбите. Последний сигнал от корабля был принят 27 марта 1989 года.
«Пионер 10» - это уникальный космический аппарат разработки НАСА, который обходится без управления человеком. Его масса составляла 260 килограмм, а высота 2,9 - метра. Предназначался он для детального изучения .
"Пионер-10"
Этот аппарат свое название «Пионер» оправдывает на все сто процентов, ведь это первый космический аппарат, который пролетел возле Юпитера настолько близко, что удалось сфотографировать планету. Немного позже он перестал быть единственным, так как появился практически его близнец - «Пионер-11» , который был создан для .
Впервые «Пионер-10» вышел в космос на носителе «Атлас-Центавр» 2-го марта в 1972 году. А уже в 1973 году аппарат в первый раз пересек астероидный пояс. Исследовал парочку астероидов и выявил пылевой пояс около Юпитера. Благодаря тому, что «Пионер-10» пролетел на расстоянии всего лишь 132 тысячи километров от облаков планеты, удалось узнать множество новых фактов о Юпитере. Была установлена точная масса планеты, измерено ее магнитное поле, проведен анализ состава атмосферы, а также было обнаружено, что количество получаемой энергии от Солнца в 2,5 раза уступает общему тепловому потоку Юпитера. «Пионер-10» был полезен не только в исследовании Юпитера, но и его спутников. Для четырех самых крупных «попутчиков» была установлена плотность.
«Межзвездное письмо» «Пионера-10»
На корпусе «Пионера-10» (а позже и «Пионера-11») была установлена пластинка, анодированная золотом алюминия, размером 220 на 152 миллиметра с символистическими данными о человеке, планете Земля и о ее расположении. Автором рисунка женщины и мужчины выступила первая жена Карла Сагана - Линда Саган.
На пластинке были изображены: человеческие фигуры в виде мужчины и женщины, два базовых состояния атома водорода, Солнце и его положение относительно центра Галактики и расстояние до ближайших четырнадцати пульсаров, схематически изображена Солнечная система.
Судьба аппарата
В дальнейшем маршрут «Пионера-10» был довольно насыщенным: в 1976 году пересек , в 1979 году была пересечена орбита Урана, в 1983 году 25-го апреля аппарат прошел орбиту Плутона, который был ближе к Солнцу, чем Нептун. В 1983 году 13-го июня станция пересекла орбиту самой отдаленной в Солнечной системе планеты - Нептуна.
Официальной датой прекращения миссии «Пионера-10» стало 31-е марта 1997 года. На то время он находился от Солнца на расстоянии 67 а.е., но при этом продолжал передавать данные. Последняя информация от аппарата была получена в 2002 году, и с тех пор стоящие сигналы с «Пионера-10» уловить не удавалось. На 2009 год расстояние от Солнца увеличилось до 100 а.е.
17-го февраля 1998 года «Пионер-10» прекратил быть самым отдаленным от планеты Земля космическим аппаратом, его «обошел» «Вояджер-1».
Отдалившись очень далеко от орбиты Нептуна, станция «Пионер-10» стала крайне медленно притормаживать под влиянием силы неизвестного происхождения. Впоследствии это явление было наречено «эффектом Пионера». После многих предположений и доводов было установлено, что причиной ускорения стало ассиметричное тепловое излучение «Пионера-10».
В последний раз был получен тихий сигнал от «Пионера-10» 23-го января 2003 года. На то время он находился в 80 а.е. (12 миллиардах километров) от Земли. Имеется информация, что он устремлен в сторону Альдебарана. Есть мнение, что он достигнет этой звезды через пару миллионов лет, если же, конечно, с ним ничего не произойдет.
При достижении 1-й космической скорости объект выйдет на замкнутую орбиту вокруг небесного тела и останется там. При достижении 2-й космической скорости объект сможет преодолеть гравитационное притяжение этого тела и отправиться к другим планетам. При достижении же 3-й космической скорости, объект сможет навсегда покинуть Солнечную систему и отправиться к звездам...
К настоящему моменту таких объектов немного - лишь пять аппаратов достигли 3-й космической скорости и трудно сказать, когда этот список может быть пополнен. Если на Земле случится какая-то глобальная катастрофа, то возможно что эти аппараты останутся единственным доказательством существования человеческой цивилизации.
Пионер-10 и Пионер-11
Итак. первым космическим аппаратом достигшим достаточной скорости чтобы навеки покинуть Солнечную систему стал Пионер-10 . Запущенный в марте 1973 года, он прошел по пролетной траектории вблизи Юпитера после чего направился в сторону созвездия Тельца. Связь с Пионером-10 была потеряна в 2003 году, сейчас он находится на расстоянии 108 а.е. от Солнца и продолжает удаляться от нас со скоростью 2.536 а.е. в год. Предполагается, что через 2 миллиона лет Пионер-10 может пройти вблизи одной из звезд входящих в рассеянное скопление Гиады (где кстати находится Альдебаран).
Вторым аппаратом стал Пионер-11 , который был запущен в апреле 1973 года. После изучения Юпитера, аппарат был отправлен к Сатурну, что первоначально не входило в планы NASA - коррективы были внесены уже во время полета. После прохождения в 1979 вблизи Сатурна, никаких дальнейших коррекций курса не производилось и аппарат отправился в вечное путешествие по направлению к созвездию Орла. Связь с аппаратом была потеряна в 1995 году. Сейчас он находится на расстоянии 88 а.е. от Солнца и продолжает ежегодно увеличивать его на 2.396 а.е., что делает его самым медленным из всей "пятерки". Предполагается, что примерно через 4 миллиона лет Пионер-11 может приблизиться к какой-то из звезд созвездия.
По настоянию Карла Сагана , незадолго до запуска на борт Пионеров была помещена алюминиевая пластинка с символьной информацией о Земле, её местоположении (для получения метрических и временны́х единиц на пластинке, воспроизведена схема излучения атома водорода, а также карта пульсаров, на которой помечено положение Солнца в Галактике), и схематичным рисунком человека на фоне аппарата, чтобы гипотетические пришельцы смогли лучше представить себе масштабы.
Пластинка прикрепленная к Пионеру
Что интересно, впоследствии авторы послания подверглись шквалу критики. Их обвиняли в расизме (ведь на картинке изображены белые люди), порнографии (ведь люди на картинке голые - изображение женщины кстати отцензурировали, лишив черточки обозначавшей вульву), в том, что пришельцы не смогут его прочесть, в том что не смогут понять смысл приветственного жеста мужчины на рисунке, и в конце концов в том, что не стоит отправлять такую информацию в космос, ибо это может быть опасно.
Собственно, тот самый выгравированный на пластинке рисунок
Стоит отметить, что на табличке нарисованы 9 планет солнечной системы (ведь тогда Плутон еще считался планетой), а в случае с Пионером-11 его траектория указана неверно. Ведь как уже говорилось, маневр к Сатурну не был запланирован, и в реальности аппарат покинул Солнечную систему по траектории, фактически противоположной указанной.
И тем не менее, случись что с Землей, и возможно эти пластинки все, что будет напоминать о нашем существовании. Кстати, Джеймс Ван Аллен в своей автобиографии в шутливой форме признавался, что незадолго до запуска намеренно оставил отпечатки своих пальцев на корпусе Пионера-10 в надежде что они еще миллионы лет будет кружить вокруг центра нашей галактики и возможно даже переживут Солнце.
Вояджер-1 и Вояджер-2
Третьим и четвертым аппаратами набравшими 3-ю космическую скорость стали знаменитые Вояджеры. Запущенные в 1977 году, они вначале изучали Юпитер и Сатурн. Последней целью Вояджера-1 был Титан - пролетев вблизи спутника, аппарат получил значительный прирост скорости за счет гравитационного поля, что в итоге сделало его самым быстрым из всей пятерки аппаратов. Сейчас Вояджер-1 находится на расстоянии 124 а.е. от Солнца и продолжает ежегодно удаляться от него на 3.593 а.е., двигаясь при этом в том же направлении что и Солнце. В 40 722 году аппарат пройдет на расстоянии 1.7 световых года от красного карлика AC+79 3888.
Что касается Вояджера-2 , то он потерял часть полученной от Сатурна прибавки скорости при пролете Урана, но потом частично компенсировал эти потери за счет гравитационного маневра у Нептуна. Сейчас он находится на расстоянии 102 а.е. от Земли и продолжает ежегодно удаляться еще на 3.253 а.е. За счет большей скорости со временем он обгонит Пионер-10 и станет вторым по удаленности от Солнца космическим аппаратом, но вот Вояджер-1 перегнать ему уже не суждено.Через 40 000 лет Вояджер-2 пройдет на расстоянии 1.7 световых года от звезды Росс 248, а еще через 256 000 лет подойдет на расстояние 4.3 световых года к Сириусу.
Миссия Вояджеров была намного амбициознее, нежели Пионеров. Неудивительно, что в этот раз ученые заранее готовили послание для возможных инопланетян.
На борту каждого из Вояджеров был размещен алюминиевый футляр внутри которого находится покрытая золотом 30 сантиметровая медная пластинка. Вместе с пластинкой в футляр упакованы фонографическая капсула и игла для воспроизведения записи, а на самом футляре выгравирована схема, изображающая установку иглы на поверхности записи, скорость проигрывания и способ преобразования видеосигналов в изображение. Кроме того, как и в случае с Пионерами, на поверхности футляра были указаны галактические координаты Солнца. На самой пластинке записана музыка, звуки Земли, приветствие на 50 языках, а также закодированы 116 изображений . Так как защитники морали и в этот раз не дремали, фотографий обнаженных людей на этих снимках тоже не было.
Слева сам футляр, справа находящаяся в нем пластинка со "Звуками земли". Существует предположение, что в течении миллионов лет космическая пыль так сильно повредит ее, что информацию с нее невозможно будет считать. Но уж лучше так, чем вообще ничего не делать.
А вот это инструкции NASA по тому, как надо расшифровывать изображение на футляре
Новые горизонты
И наконец, последним аппаратом достигшим к этому моменту 3-й космической скорости стал зонд Новые горизонты , запущенный в 2006 году для изучения Плутона. Поскольку его миссия еще продолжается и возможны коррекции курса, точная траектория по которой аппарат покинет Солнечную систему и его конечная скорость еще неизвестны. Понятно лишь, что скорость Новых горизонтов будет выше чем у Пионеров, и меньше чем у Вояджеров - а значит в списке самых удаленных рукотворных объектов от Земли он займет почетное третье место.
По каким-то причинам, в этот раз NASA решило не оставлять никаких посланий, адресованных внеземным цивилизациям. Но на борт аппарата все же попало несколько сувениров - два американских флага, две монеты, два компакта-диска на котором записаны имена 434 738 человек, участвовавших в акции «Send Your Name to Pluto», почтовая марка, кусочек первого частного космического корабля SpaceShipOne и капсула с частицей праха первооткрывателя Плутона Клайда Томбо . Если в будущем какие-то разумные особи перехватят аппарат, то вероятно они будут долго ломать голову над предназначением этих предметов.
Схематичное изображение траекторий всех пяти аппаратов, покидающих пределы Солнечной системы
Хочется отметить еще один любопытный факт - пока что возможности земной техники не позволяют достигнуть 3-й космической скорости при старте с Земли. Каждый из этой пятерки аппаратов добирал недостающую скорость за счет гравитационного маневра у Юпитера, который может дать приращение скорости до 40 км/с.
Другие объекты покидающие Солнечную систему
Завершая этот мини-обзор, необходимо упомянуть, что помимо данной "пятерки", существует еще одна группа объектов, которым суждено навсегда покинуть Солнечную систему. Речь идет о последних ступенях ракет носителей, выводивших все эти аппараты в космос. Так как они двигались по примерно таким же траекториям, что и сами корабли, то предполагается что пройдя возле Юпитера эти ступени достаточно ускорились, чтобы этого хватило для достижения 3-й космической скорости. Единственным исключением является последняя ступень ракеты, отправившей в космос Пионер-11, которая согласно расчетам должна была просто выйти на гелиоцентрическую орбиту.
Поневоле можно задаться вопросом - если в нашей галактике существуют другие разумные виды, которым суждено найти оставленные человечеством артефакты, то что из всего этого будет найдено с большей долей вероятности? И с другой стороны, если мы сами найдем артефакты внеземного происхождения, то чем они будут - какой-то сложной и продвинутой техникой, содержащей указания на то, кто ее создал или же просто космическим мусором? И не существуют ли у потенциальных пришельцев аналогов наших блюстителей морали, решающих за другие разумные виды что может считаться непристойностями и что не следует отправлять в космос?
Специалистам НАСА удалось определить причину загадочного торможения космических зондов "Pioneer 10" и "Pioneer 11", которое даже списывали на действие неизвестных законов физики. Оказалось, этот процесс связан с техническими особенностями самих аппаратов, оборудование которых порождает электрические и тепловые эффекты, создающие реактивную тягу.
"Pioneer-10" стал первым космическим аппаратом, достигшим третьей космической скорости и сфотографировавшим планету Юпитер. Он был запущен 2 марта 1972 года. На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава, на которой изображено послание потенциальным внеземным цивилизациям: молекула нейтрального водорода, две человеческие фигуры на фоне контура летательного аппарата, схема Солнечной системы и пр.
В 1973 году зонд пересек астероидный пояс и пролетел на расстоянии 132 тысяч километров от облаков Юпитера, благодаря чему были получены данные о составе атмосферы планеты, ее массе, параметрах магнитного поля и прочих характеристиках, включая плотность четырех крупнейших спутников Юпитера.
В 1976 году космическая станция пересекла орбиту Сатурна, в 1979 году — орбиту Урана, а в апреле 1983 года — Плутона. 13 июня 1983 года аппарат впервые перелетел через орбиту самой дальней от Солнца планеты Нептун. Официально миссия "Пионера-10" завершилась 31 марта 1997 года, но аппарат продолжал передачу данных. В феврале 2012 года корабль стал отдаляться от Солнца со скоростью около 12,046 километра в секунду, вполне достаточной для того, чтобы выйти в межзвездное пространство.
В свою очередь, "Пионер-11" был запущен 6 апреля 1973 года. От "близнеца" его отличало лишь наличие индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет. В декабре 1974 года он пролетел на расстоянии 40 тысяч километров от кромки облаков Юпитера и передал на Землю подробные снимки планеты. В сентябре 1979 года зонд прошел на расстоянии порядка 20 тысяч километров от облачной поверхности Сатурна, произвел различные измерения и передал на Землю фотографии планеты и ее спутника Титан. После выполнения исследовательской миссии зонд покинул пределы Солнечной системы и сейчас должен находиться на пути к созвездию Щит. В 1995 году контакт с аппаратом был утерян. Известно, что в феврале 2012 года он отдалялся от Солнца со скоростью 11,391 километра в секунду.
Аномалия была обнаружена еще в 1998 году, когда оба зонда отдалились на 13 миллиардов километров от Солнца. Тогда исследователи НАСА обратили внимание на то, что их скорость начала замедляться с ускорением 0,9 нанометра в секунду в квадрате. После пересечения орбиты Плутона зонды стали отклоняться от заданной траектории. Специалисты пришли к выводу, что это не могло быть вызвано влиянием солнечной гравитации.
Известные законы физики не давали ответа на вопрос о причинах происходящего — было даже выдвинуто предположение, что данное явление противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Возможно, на спутники воздействует "темная материя"! Речь идет об искривлении пространства, что означает фактически переход в иное измерение! Так ликовали любители научной фантастики, получившие массу пищи для ума.
Впрочем, эксперты вспомнили и о том, что нечто подобное уже наблюдалось в начале 1980-х, когда некая неведомая сила начала "тянуть" аппараты назад к Солнцу. Правда, тогда было найдено объяснение: мол, все дело в остатках топлива, которые улетучивались из баков во время пролета мимо Сатурна. Однако сейчас в баках "Пионеров" нет ни капли горючего, и тем не менее, их скорость продолжает замедляться.
В 2004 году ученые начали сбор архивной информации, касающейся "Пионеров" и другой аналогичной аппаратуры. В ход шли не только компьютерные данные, но и бумажные носители, а также магнитофонные записи. Как выяснилось, "аномалия" наблюдалась только у "Пионеров". К примеру, зонд Voyager не показывал никакого торможения…
В конце концов, причина странности была выявлена. Оказалось, что электрический ток научных инструментов и тепловых генераторов, находящихся на борту аппаратов, создает очень слабую реактивную тягу, которую почти невозможно заметить в обычных условиях.
