5 самых дальних космических аппаратов, направляющихся за пределы Солнечной системы, где они сегодня?
Ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра, примерно в 4,22 световых года от нас. Например, Плутон находится всего в 0,00079 световых годах от нас, то есть примерно в 33 астрономических единицах. В этой статье мы будем двигаться в астрономических единицах (AU) , русское обозначение: а.е. где одна а.е. — это расстояние от Земли до Солнца. Всего пять зондов, отправленных с Земли, достигли орбиты Плутона. В этой статье я познакомлю вас с этими самыми далекими рукотворными устройствами, которые стремительно движутся к границам Солнечной системы. Данные обновлены на февраль 2021 года.
Новые горизонты — 50 а.е.
Новые горизонты — единственный удаленный космический аппарат, запущенный в этом столетии (2006 г.), облетевший Плутон в 2015 г. и MU69 в начале 2019 г. В настоящее время (февраль 2021 г.) находится примерно в 50 а.е. от Земли. Космический корабль «Новые горизонты» покинул гравитационное поле Земли с самой высокой скоростью в истории, а также стал самым быстро движущимся искусственным телом вокруг Земли.
Пионер 11 — 105,5 а.е.
Четвертым по удаленности искусственным объектом в космосе является космический корабль «Пионер-11» , запущенный в апреле 1973 года. После орбиты Юпитера он стал первым искусственным спутником, достигшим Сатурна в 1979 году. Затем «Пионер-11» направился к звезде в созвездии Орла, находящейся на расстоянии 125 световых лет от нас. В феврале 2021 года зонд находится на расстоянии более 105 а.е. от Земли
Вояджер-2 — 127 а.е.
В 1977 году он отправился в путешествие к внешним планетам солнечной системы. «Вояджер-2» , также известной как «Маринер-12». Космический корабль исследовал 4 планеты и стал единственным человеческим устройством, посетившим Нептун и Уран — с тех пор никто не мог добраться до этих планет. Он не направляется к какой-либо конкретной звезде, но должен пролететь примерно в 4 световых годах от Сириуса.
Пионер 10 — 127 а.е.
Идентичный космическому кораблю Пионер 11, он также был запущен в 1973 году и имел аналогичные цели, но после облета Юпитера и Сатурна он направился в противоположном направлении. Сегодня Пионер 10 является вторым по удаленности рукотворным объектом во Вселенной и направляется к звезде Альдебарран в созвездии Тельца. Он должен достичь её через 2 миллиона лет при последней известной скорости. Последняя связь со спутником состоялся 22—23 января 2003 года.
Вояджер 1 — 152 а.е.
Вояджер-1 начал свое путешествие в сентябре 1977 года, разогнавшись до 61 000 километров в час после гравитационной помощи планет Юпитера и Сатурна, и стал самым быстро движущимся искусственным объектом на сегодняшний день. Сегодня это также самый далекий объект и постоянно собирает новую информацию о внешних слоях Солнечной системы. Космический корабль «Вояджер-1» также стал первым космическим аппаратом, покинувшим Солнечную систему, и теперь исследует межзвездное пространство.
Концепция будущего
Это пять послов человечества , которые покидают Солнечную систему в соседние миры. Ни один из зондов не достигнет их раньше, чем через сотни тысяч лет, и в настоящее время в разработке нет другого космического зонда, который должен был бы нацелиться на край Солнечной системы. Недавно появилась концепция космической миссии Trident , которая может облететь Нептун в 2038 году и направиться дальше к краю Солнечной системы.
В настоящее время разрабатываются концепции , с помощью которых космические зонды могли бы посещать соседние звезды, при нашей жизни. Одним из них является проект Breakthrough Starshot , в котором будут использоваться лазеры и солнечный парусник для отправки микрозонда к соседней звезде Альфа Центавра. Этот проект все еще находится в зачаточном состоянии, в настоящее время отдельные компоненты предлагаемой концепции все еще проходят проверку.
Технологические разработки постоянно развиваются , и постоянно появляются новые оригинальные концепции о том, как достичь звезд. В ближайшие годы нам определенно есть на что рассчитывать, когда речь идет о путешествиях за пределы Солнечной системы.
Пишите ваши комментарии, если статья была интересна подписывайтесь на канал , жмите палец вверх.
Источник
Как далеко улетели «вояджеры» и где они будут через 90.000 лет?
Вот уже 44 года с момента запуска «Вояджер-1» и «Вояджер-2» исследуют космическое пространство. С их помощью человечеству удалось узнать, как выглядят другие планеты Солнечной системы и из чего они состоят. Расстояние, которое преодолели зонды — поражает воображение, и дает понимание того, насколько безграничен космос.
Изучение Солнечной системы
Многие исследования в структуре планет проведены при помощи вояджеров, и кто знает, сколько феноменов и явлений могли остаться незамеченными без их помощи.
Именно вояджеры предоставили нам детальные снимки Юпитера и Сатурна, а также их спутников. Благодаря этому проекту был детально изучен Уран, что позволило ученым рассмотреть один из самых противоречивых объектов Солнечной системы, — спутник «Миранда»(Уран V).
Где сейчас находятся аппараты?
Основная миссия вояджеров по исследованию дальних планет Солнечной системы давно завершилась, и на данный момент главная задача обоих аппаратов, — изучение переходных областей между Солнечной и межзвездной плазмой.
Скорость космических зондов составляет 17.07 км/с(«Вояджер-1») и 15.64 км/с(«Вояджер-2»), а расстояние от Земли равняется 21.7млрд км и 17.9 млрд км соответственно.
Не смотря на то, что они были запущены с разницей в один месяц, — их задачи отличались, что привело к индивидуализации траекторий движения. «Вояджер-1» посетил только Юпитер и Сатурн, в то время как «Вояджер-2» не ограничился исследованием этих планет и пролетел мимо Урана и Нептуна. Именно по этой причине второй зонд никогда не сможет догнать своего «собрата».
В 2012 году «Вояджер-1» вышел за пределы гелиосферы в межзвездное пространство, а его движение по гиперболической траектории говорит о том, что зонд уже никогда не сможет вернуться в Солнечную систему под воздействием гравитационных сил.
Его брат—близнец «Вояджер-2» преодолел гелиопаузу лишь в 2018 году, но выход из гелиосферы совсем не предполагает выход из Солнечной системы, так как для этого необходимо достичь внешнего края «Облака Оорта» (гипотетическая область Солнечной системы и формирования ледяных комет).
Работоспособность зондов и их движение
Основным источником энергии для генераторов в Вояджерах является «Плутоний-238» , и за 44 года работоспособность аппаратов снизилась до 55%. Это не позволяет в полной мере использовать установленное оборудование, поэтому из 10 приборов поддерживаются лишь 5.
Проверив необходимое электроснабжение ученые сделали вывод, что аппараты смогут проработать до 2025 года. Данные, полученные за это время планируется направить на подробное исследование гелиосферы и межзвездных пространств. В дальнейшем их можно будет использовать для освоения самой близкой к нам звездной системе, — «Альфа Центавра» .
К 2030 году зонды перейдут в режим радиомаяков, а в 2036 отправят на Землю последний сигнал. Их срок жизни составит около 59 лет, что является одним из величайших достижений человечества, так как спланированный период работоспособности составлял лишь 5 лет.
Приблизительно через 300 лет «Вояджер-1» достигнет внутреннего края «Облака Оорта», и лишь через 30.000 лет полностью его преодолеет. По данным орбитального телескопа «Хаббл» — для преодоления межзвездного газового облака у «Вояджера-2» уйдет около 2.000 лет, а чтобы добраться до других газовых облаков аппаратам понадобится 90.000 лет.
Также предполагается, что зондам удастся долететь и до звезд. Через 40.000 лет «Вояджер-1» пролетит рядом с «Gliese 445» на расстоянии около 1.6 светового года. В это же время «Вояджер-2» приблизится к звезде «Ross 248» на расстояние 1.7 световых лет. При этом маловероятно, что они смогут найти жизнь на близлежащих к звездам планетах, так как они являются красными карликами .
Покинуть нашу галактику им не суждено, поэтому они обречены блуждать по Млечному пути до окончательного разрушения.
Источник
Где именно сейчас находятся далекие космические зонды?
Пока что Солнечную систему покинули (или в настоящее время покидают) пять космических аппаратов: » Вояджеры» 1 и 2, «Пионеры» 10 и 11 и более молодой «Новые горизонты». Мы знаем, как далеко они от нас, и где мы можем теоретически увидеть их в небе. У нас также есть контакт с тремя из них.
Эти объекты на самом деле все еще видны? Конечно, не на волнах видимого света. Это немного похоже на попытку определить места посадки кораблей Аполлона на Луне. Мы не увидим ни лунного модуля, ни каких-либо предметов, оставленных на поверхности, но с помощью телескопа или телескопа мы сможем взглянуть на всю окружающую среду — например, увидеть, будь то кратер, море или возвышенность. То же относится и к пяти зондам, которые уже находятся на краю или за границей Солнечной системы: «Вояджеры» 1 и 2, «Пионеры» 10 и 11 и зонд «Новые горизонты». Эти объекты слишком малы, чтобы их можно было заметить или сфотографировать с помощью обычного телескопа, но вы можете предпринять попытку найти их местоположение на небе в качестве интересного астрономического упражнения.
Зонд был отправлен в космос в 1972 году. Год спустя «Пионер 10» совершил свой первый проход рядом с Юпитером. За годы своей работы он изучал, среди прочего, радиационные пояса, луны и магнитное поле этой планеты. Намного позже он также наблюдал космические лучи и измерял другие физические значения в отдаленных уголках солнечной системы.
Этот зонд больше не работает — у нас был последний контакт с ним в 2003 году. Он находится в 122 008 астрономических единицах от Земли и, по нашему мнению, сейчас находится в созвездии Тельца, и найти приблизительное положение Пионера 10 довольно легко, он движется к юго-западу от яркой звезды Эльнат ( Бета-Таури ).
«Пионер 11» был запущен в 1973 году. Тем не менее, он не совершил простого полета около Юпитера, подобного предшественнику, но он использовал сильное гравитационное поле планеты, чтобы значительно увеличить свою скорость, благодаря которой ему удалось достичь Сатурна в 1979 году. Зонд провел, среди прочего, исследования, для которых не было места в программе его предшественника. Он сфотографировал с близкого расстояния полярные области Юпитера и кольца Сатурна.
Радиосвязь с зондом прекратилась уже в 1995 году. «Пионер 11» теперь находится на расстоянии 102,307 а.е. от Земли и движется в созвездии Щита. Это слабое созвездие — чтобы найти его, нам нужно чистое небо вдали от городских огней. Зонд расположен возле рассеянного звездного скопления М26.
Его миссия началась в 1977 году. Оба зонда серии «Вояджер» были разработаны на основе концепции, уже известных зондов «Pionier». «Вояджер 1» более точно исследовал Юпитер и его спутники — именно он в 1979 году отправил самые красивые фотографии планеты на Землю. Год спустя он совершил столь же успешное путешествие около Сатурна, исследуя его большую луну по имени Титан. Однако, чтобы сделать это возможным, зонд должен был изменить свою траекторию, которая с тех пор уже двигалась над плоскостью эклиптики, что препятствовало дальнейшему изучению планет.
В отличие от этого , в 1990 году, камера «Вояджера 1» была включена в последний раз и выполнила так называемый семейный портрет всей солнечной системы, в том числе знаменитую фотографию Земли с расстояния около 3,7 триллионов миль.
До сегодняшнего дня «Вояджер 1» работает и регулярно передает полезные научные данные на Землю. В 2012 году он преодолел гелиопаузу — точку, которая считается условной границей Солнечной системы. С нашей земной точки зрения, теперь он находится немного выше головы созвездия Змееносца или чуть выше головы перевернутого созвездия Геркулеса, к югу от яркой звезды Расалгети.
«Вояджер 2» следовал за «Вояджером 1» в 1977 году, минуя Юпитер, Сатурн и их многочисленные спутники в 1979 и 1981 годах соответственно. Однако, в отличие от «Вояджера 1», он оставался в плоскости эклиптики, где в 1986 году он также посетил Уран и три года позже Нептун — оставаясь по сей день единственным космическим аппаратом, который подробно изучил эти самые дальние планеты и их спутники.
«Вояджер 2» пересек гелиосферу в ноябре 2018 года. Он по-прежнему передает ценные научные данные — с расстояния 120 430 а.е. от Земли. Если бы мы могли видеть его в небе, он был бы виден только из южного полушария. Это связано с тем, что после прохождения Нептуна в 1989 году траектория «Вояджера 2» стала проходить ниже плоскости эклиптики. Зонд расположен возле звезды Альфа-Павонис в созвездии Павана .
На снимке: Сатурн, сфотографированный «Вояджером 2» в ультрафиолетовом, фиолетовом и зеленом свете.
Межпланетная станция была запущена в космос в 2006 году, а год спустя набрала большую скорость в гравитационном поле Юпитера, начав долгий путь к своей главной цели — Плутону с его спутником Хароном. АМС «Новые горизонты» наконец прибыла к ним в 2015 году. Миссия была успешной, зонд отправил на Землю захватывающие снимки этих тел и много ценных научных данных. Затем зонд отправился к новой цели — Kuiper Belt 2014 MU69 (Ultima Thule). На данный момент пока неизвестно, куда он направится дальше. Вполне возможно, что он и в дальнейшем будет изучать объекты пояса Койпера.
В любом случае, скорость «Новых горизонтов» уже настолько велика, что зонд однажды должен будет покинуть Солнечную систему и также направиться к межзвездному пространству. На данный момент, он ближе к нам, чем Пионеры и Вояджеры, на расстоянии чуть более 44 астрономических единиц, из-за чего его положение относительно звезд на небе меняется из года в год. В настоящее время Новые Горизонты проходят через созвездие Стрельца и расположены рядом со звездой Пи Стрельца.
Источник
«Вояджер»: самый быстрый космический аппарат во Вселенной
19 января 2006 года земляне запустили зонд «Новые горизонты» — автоматическую межпланетную станцию, которая должна будет изучить Плутон, Харон и объект в поясе Койпера. Полная миссия аппарата рассчитана на 15—17 лет. Окрестности Земли «Новые горизонты» покинул с самой большой скоростью среди известных космических аппаратов — 16,26 км/с относительно Земли. Гелиоцентрическая скорость — 45 км/с, что позволило бы аппарату уйти из Солнечной системы без гравитационного маневра. Однако есть в этой Вселенной аппарат, созданный руками человека, который летит еще быстрее и равных ему в скорости пока нет.
Два космических зонда Voyager побили все рекорды по пройденным расстояниям. Они отправили нам фотографии Юпитера, Сатурна и Нептуна и продолжают двигаться прочь из Солнечной системы. 22 февраля 2014 года «Вояджер-1» находился на расстоянии около 19 миллиардов километров от Земли и по-прежнему отсылает нам данные — 10 часов они идут от зонда к нашей планете. Несколько лет назад мы писали, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему. Как зондам удается передавать данные так далеко?
Космический корабль «Вояджер» использует 23-ваттный радиопередатчик. Это больше, чем у обычного мобильного телефона, но в общем порядке вещей этот передатчик достаточно маломощный. Большие радиостанции на Земле передают десятки тысяч ватт, но все равно сигнал достаточно слабый.
Ключом к успеху, благодаря которому сигнал будет доходить вне зависимости от мощности радиопередатчика, стала комбинация трех вещей:
- Очень большие антенны.
- Направленные друг на друга антенны (земная и вояджеровская).
- Радиочастоты с малым количеством помех.
Антенны, которые использует «Вояджер», достаточно велики. Вы наверняка видели спутниковые тарелки у любителей телевидения. Обычно они 2—3 метра в диаметре. У антенны «Вояджера» диаметр 3,7 метра, и она передает данные, которые принимает 34-метровая антенна на Земле. Антенна «Вояджера» и антенна Земли направлены прямо друг на друга. Всенаправленная маленькая антенка вашего телефона и 34-метровый гигант — совершенно разные вещи.
Спутники «Вояджер» передают данные в 8-гигагерцевом диапазоне, на этой частоте мало помех. Антенна на Земле задействует мощный усилитель и получает сигнал. После этого отправляет сообщение обратно на зонд с помощью мощнейшего передатчика, чтобы «Вояджер» наверняка получил сообщение.
На передовой
«Вояджер-1» передает данные на Землю с 1977 года. Но члены команды, контролирующей миссию в Лаборатории реактивного движения NASA, не так давно обрадовали нас интересной новостью. 12 сентября 2013 года NASA подтвердило, что зонд вступил в область гелиопаузы, где солнечный ветер нашего Солнца уже не так силен, чтобы сталкиваться с солнечными ветрами соседних звезд. В этот момент «трехосный магнитометр» зафиксировал изменение магнитного поля, перпендикулярного направлению движения зонда. «Вояджер-1» стал первым объектом техногенного происхождения, покинувшим Солнечную систему.
Золотая Запись на борту «Вояджера»: 117 изображений Земли, приветствие на 54 языках, земные звуки
Циники — как и большинство астрономов, космологов и само NASA — говорят, что граница Солнечной системы определяется как точка, где объект перестает подвергаться воздействию солнечной гравитации. Но гравитация, как вы знаете, определяет Вселенную в огромных масштабах. И эта точка располагается на дистанции в 50 000 раз большей, чем расстояние от Солнца до Земли. «Вояджер-1» проехал 123 расстояния от Земли до Солнца (примерно 18 миллиардов километров). И ему понадобится еще 14 000 лет, чтобы при нынешней его скорости покинуть гравитационный захват Солнца.
Ничто не мешает программе «Вояджер» делать отличные наблюдения. «Вояджер-1» и его двойник, «Вояджер-2», вылетевший на 15 дней раньше, но опоздавший из-за экскурсии к Урану и Нептуну, обнаружили следы четырех газовых гигантов и множество странных астрономических явлений. И хотя «Вояджер-1» некоторое время оставался в пределах Солнечной системы, он вошел в зону, где заряженные частицы солнечного ветра сменятся пылью и другими материалами, заполняющими пространство между звездами.
За годы «Вояджеры» обнаружили ряд астрономических сюрпризов. Один из последних появился летом 2012 года, когда «Вояджер-1» обнаружил ранее неизвестное явление под названием «магнитное шоссе». В этом регионе, как показали инструменты на борту зонда, сталкиваются солнечное и межзвездное магнитные поля. Эдвард Стоун, главный по программе «Вояджера» с 1972 года, объяснил, что это происходит, когда частицы с низкой энергией внутри «гелиосферы» подменяются более высокоэнергетичными частицами из космоса.
Изображение Юпитера, сделанное «Вояджером-1» в апреле 1979 года
Создатели зондов рассчитывали, что те будут достаточно крепкими и прочными, чтобы выдержать все капризы космоса. Особенно во время близкого подлета к Юпитеру и Сатурну, а также экскурсиям к Урану и Нептуну в исполнении «Вояджера-2». Поэтому когда в 1973 году «Пионер-10» измерил радиацию вокруг Урана и Нептуна и обнаружил, что она выше, чем ожидалось, команда Стоуна потратила 9 месяцев на замену и реконструкцию каждого элемента зонда, который может пострадать. Конечно, зонды были спроектированы с избыточным запасом прочности. Например, каждый из зондов несет по две копии трех отдельных компьютерных систем. Но пока что мало какие бортовые системы нуждаются в перезагрузке. Можно с уверенностью сказать, что Стоун по-отцовски гордится своим творением и его подвигами.
Забота, с которой зонды делали здесь, на Земле, тоже сыграла свою роль в успехе миссии. Когда основной и дополнительный приемники на «Вояджере-2» отказали спустя год от начала миссии, земная команда активировала резервную систему, которая работает и по сей день. В 2010 году, получив искаженное сообщение от зонда, команда провела тщательный дамп памяти, используя один из резервных компьютеров, и выяснила, что один бит в программе изменился с 0 на 1. Перезагрузка программы все исправила.
Изображения Урана: «Вояджер-2», июнь 1986 года, и одно из последних
Команда ученых регулярно обновляет систему управления для обеспечения оптимального использования ресурсов зондов во время их активной работы. Только за юпитерианскую фазу «Вояджера-1» это сделали 18 раз. Возьмем, к примеру, передачу данных. Когда «Вояджеры» облетали Юпитер и Сатурн, зонды были достаточно близки к Земле, чтобы послать несжатое изображение и другие данные на относительно высокой скорости передачи: 115 000 и 45 000 бит в секунду соответственно. Но поскольку сила сигнала изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между передатчиками, во время исследования Урана «Вояджер-2» передавал данные со скоростью 9000 бит/сек. У Нептуна число упало до 3000, тем самым уменьшив количество фотографий и данных, которые можно отправить домой.
Большинство резервных компьютеров включаются в работу, когда основная терпит крушение. Однако одна из вспомогательных систем зондов была активирована и работала совместно с основной. Это позволило отправлять 640-килобайтные изображения Урана с потерей качества после сжатия всего до 256 килобайт.
Как говорится, все гениальное — просто. Команда Стоуна экипировала зонды передовым аппаратным обеспечением под названием дешифратор Рида — Соломона. Устройство значительно снижает уровень погрешности, мешающий корректному прочтению сообщений в случае потерь отдельных битов. Первоначально «Вояджер» использовал старую и хорошо проверенную систему, которая отсылала один бит, «корректирующий ошибки», на каждый бит в сообщении. Дешифратор Рида — Соломона правил одним битом пять других. Забавно то, что в 1977 году способ дешифрации скорректированных данных по методу Рида — Соломона еще не существовал. К счастью, к тому времени, когда «Вояджер-2» достиг Урана в 1986 году, все было готово.
Знаменитый снимок Земли «Pale Blue Dot» 1990 года: последняя миссия «Вояджера-1». 6 миллиардов километров
В настоящее время данные, которые приходят от «Вояджеров» на радиотелескопы по всему земному шару, идут со скоростью всего 160 бит в секунду. Это решение было принято сознательно, чтобы поддерживать постоянную скорость на протяжении всей миссии. Основные камеры были отключены после пролета последней планеты Солнечной системы, активными остались только несколько инструментов. Каждые шесть месяцев на протяжении 30 минут данные с 8-контактной цифровой ленты переносятся в сжатый архив на скорости 1400 бит в секунду.
Радиоизотопные термоэлектрические генераторы на основе плутония-238 будут поддерживать работу инструментов минимум до 2021 года. А к 2025 году после почти полувекового путешествия туда, где нет ничего человеческого, команда отключит зонды и будет сообщаться с ними в немного сентиментальной односторонней манере, чтобы «Вояджеры» верно шли своим курсом. И они будут лететь все дальше и дальше во тьму.
«Вояджер-1» несет достаточно ядерного топлива, чтобы продолжать служить во благо науки до 2025 года, а после смерти плыть по течению. По своей нынешней траектории зонд в конце концов должен оказаться в 1,5 световых годах от нас у звезды Camelopardalis в северном созвездии, которое выглядит чем-то средним между жирафом и верблюдом. Никто не знает, есть ли планеты возле этой звезды и обоснуют ли инопланетяне там резиденцию к моменту прибытия зонда.
Источник