Покидая Солнечную систему…

Космический «зонд-ветеран» после 36-летней работы  в дальнем космосе  покидает пределы нашей  Солнечной системы.

Действительно, космический аппарат  НАСА  «Вояджер-1», который был запущен еще в 1977 году, достиг самых дальних окраин (условной границы) Солнечной системы и становится первым рукотворным научным зондом-исследователем в нашей галактике.  Об этом недавно заявили специалисты из американского  университета штата Мэриленд. Их вывод основан на построенной ими модели внешних границ нашей Солнечной системы.
В то же время ряд других ученых, в том числе и специалистов-астрофизиков НАСА, полагает, что   аппарат все еще находится в  переходной зоне между сферой влияния нашего светила и остальной галактики, поскольку пока еще приборами аппарата не зафиксирована смена направления магнитного поля.

Так или иначе,  но «Вояджер-1», стартовавший  5 сентября 1977 года, на сегодня является самым дальним действующим космическим аппаратом. Его расстояние от Солнца составляет более 125 а.е., радиосигнал с борта станции достигает приемных антенн наземного Центра управления более  чем через 17 часов. Среди других аппаратов  этот космический зонд в настоящее время имеет самую высокую скорость – около 17 км/с.

За прошедшие 36 лет активного существования аппарат «Вояджер-1» вместе со своим близнецом – космическим зондом «Вояджер-2» (который стартовал на две недели ранее) выполнил значительный объем научной работы в дальнем космическом пространстве.

Первоначальная задача аппарата состояла в исследовании планет Юпитера и Сатурна и их крупных спутников. Длительность космической миссии определялась в 5 лет. Уже в начале марта 1979 года космический зонд «Вояджер-1» достиг окрестностей Юпитера, а 5 марта на гиперболической траектории совершил облет планеты с минимальным расстоянием в перицентре – менее 350 тыс. км. Ввиду высокой скорости пролета  Юпитера основные наблюдения и исследования с борта станции проводились в довольно узком временном диапазоне (в пределах 2-х суток). Тем не менее, с помощью научных приборов удалось выявить сложный вихревой характер атмосферы планеты, мощные полярные сияния, были зафиксированы слабые кольца и радиационные пояса Юпитера, а также были получены снимки Большого Красного пятна на Юпитере — самого большого атмосферного вихря в Солнечной системе.

В процессе пролета планеты удалось также сделать снимки и провести дистанционные исследования четырех галилеевых (наиболее крупных) спутников планеты.- Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто.

В частности, были уточнены их массовые и геометрические характеристики, орбитальные параметры движения в гравитационном поле Юпитера. Впервые был установлен вулканизм на Ио и открыты 9 действующих вулканов. Данные, полученные зондом при пролете Европы, позволили выдвинуть гипотезу о существовании на этом юпитерианском спутнике Юпитера жидкого океана. Также были обнаружены 3 новых спутника Юпитера:
Адрастея, Метида и Фива (группы Амальтея).

Облетая Юпитер и совершив при этом гравитационный маневр вблизи планеты-гиганта, «Вояджер-1»  увеличил свою гелиоцентрическую скорость и  уже 12 ноября 1980 года сблизился с планетой Сатурн.    Здесь аппарат провел исследования атмосферы планеты, на подлете с разных дистанций были сделаны снимки Сатурна и его спутников.
На основе исследования снимков «Вояджера-1» впоследствии был обнаружен ряд новых  внутренних спутников Сатурна: Атлас, Янус, Эпиметей, Прометей и Пандора. Также «Вояджер-1»  провел довольно подробные исследования атмосферы Сатурна.

Одной из главных задач аппарата стало исследование крупного спутника Титана (второго по величине в Солнечной системе – после Ганимеда). И, что важно, - единственного спутника в Солнечной системе, имеющего весьма плотную атмосферу.

Траектория полета аппарата «Вояджер-1»  была выбрана таким образом, чтобы он прошел в непосредственной близи от спутника (менее 5000 км).  Были  проведен его съемки на пролетной траектории.  Однако плотная облачность  Титана не позволила  увидеть детали его поверхности на снимках.  

Благодаря использованию инфракрасных и ультрафиолетовых приборов, а также радиопросвечиванию атмосферы Титана удалось получить информацию о составе атмосферы, ее температуре и давлении, а также уточнить размеры этого крупнейшего спутника.

С помощью бортового спектрометра  были проведены исследования состава атмосферы Титана, которая, как оказалось, состоит не из метана, как предполагали ранее, а,  в основном, - из азота (не менее 95%) со следами водорода, кислорода, пропана, этана, этилена, ацетилена,  цианистого водорода. Содержание же метана в атмосфере самого крупного спутника Сатурна не превысило 1 %. Эта газовая смесь в известной мере напоминала  исследователям состав первичной атмосферы Земли и говорила о возможности образования на Титане сложных органических молекул. Сопоставление этих физико-химических параметров с температурными условиями атмосферы спутника позволило ученым впоследствии сделать предположение о «возможности существования  на Титане болот и озер из жидкого азота, метана и этана, с островами из твердого метана и из силикатов, поливаемые азотными дождями из азотных облаков и засыпаемые метановым снегом». Существование такого рода озер было подтверждено впоследствии открытиями автоматической станции «Cassini»  25 лет спустя.

На отлете от планеты «Вояджер-1»  прошел с небольшими интервалами недалеко от Мимаса, Энцелада, Дионы и Реи.

Успешно выполненная программа аппаратом вблизи Сатурна, позволила несколько изменить и дальнейшую научную программу станции «Вояджер-2», которая после выполнения гравитационного маневра у Сатурна была направлена к двум другим большим планетам – Урану и Нептуну. Надо сказать, что реализации такой схемы с гравитационными маневрами способствовал так называемый «парад планет» - весьма редкая планетная конфигурация (раз в 179 лет!),  когда большие планеты сходятся в одном секторе небесной сферы.

 Была расширена и научная программа станции «Вояджер-1».   Сохранившийся энергоресурс аппарата стал основанием для продления экспедиции и расширения спектра его научных исследований.  В результате было решено использовать «Вояджер-1» для исследования дальних областей Солнечной системы. Последней целью аппарата стало достижение так называемой гелиопаузы - условной границы Солнечной системы.

В настоящее время, преодолев расстояние около 18,7 млрд км,  "Вояджер-1" покидает пределы нашей Солнечной системы.   Если аппарат сохранит свою работоспособность и при полете в областях, где уже не властвует наше Солнце, то он может стать первым космическим зондом в галактике, который передаст научную информацию об условиях окружающей межзвёздной среды.

Хотя первоначально запланированный срок работы аппарата уже истек, бортовая аппаратура «Вояджера -1» продолжает снабжаться энергией от 3-х радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии-238. По оценкам специалистов они смогут производить требуемую минимальную энергию для проведения исследований примерно до 2025 года.