Data pierwotnej publikacji - 25/08/2007. Autor - Mateusz Kubica.
Spis treści:1. Program Voyager
2. Budowa sond
3. Więcej o sondach Voyager (odnośniki)
----------------------------------------------------
4. Misja: Voyager 1
5. Misja: Voyager 2
Jako, że w ostatni wtorek minęło 30 lat misji sond Voyager postanowiłem, dla upamiętnienia tej okrągłej rocznicy, zapoczątkowac ów wątek, jako że jest to temat ciekawy i wart uwagi.1. Program VoyagerNa początek kilka słów o założeniach programu Voyager. Był to program mający na celu wysłanie dwóch bezzałogowych sond, które zbadają najbliższe nam gazowe olbrzymy – Jowisza i Saturna. Początkowo statki miały być wysłane w ramach programu Mariner i miały posiadac oznaczenia kolejno 11 i 12. Dopiero później nadano im obecną nazwę. Jak pokazała rzeczywistość sondy te, nie tylko dostarczyły dużej ilości cennych informacji o największych planetach Układu Słonecznego ale i zbadały obiekty dużo dalsze docierając do tzw. szoku końcowego (Voyager 1 jest obecnie najdalszym obiektem wysłanym przez człowieka), zmierząjąc do heliopauzy.
Przy ich wystrzeleniu, wykorzystano dogodny układ planet dzięki któremu (przy wykorzystaniu asysty grawitacyjnej) sondy mogły przebyc spora odległośc niewielkim kosztem - dzięki temu Voyager 1 jest obecnie najszybszym obiektem wysłanym przez człowieka w przestrzeń kosmiczną. Mknie z zawrotną prędkością 17,118 km/s, czyli 61.624 km/h (wysłana "niedawno" sonda New Horizons ma zaledwie ~13 km/s [poprawcie, jesli sie mylę]).
http://heavens-above.com/solar-escape.aspTa ciekawa stronka pokazuje odległości w jakich sondy znajduja się obecnie. Ponieważ jest generowana dynamicznie, nie będą przytaczał tu tych wartości.
2. Budowa sondMasa całkowita: 721.9 kg
Moc generatora RTG: 420 W
Instrumenty naukowe:
- Plasma Science (PLS): służy do badania właściwości i ewolucji wiatru słonecznego (jony: 10 ev - 6 keV, elektrony 4ev - 6keV)
- Low-Energy Charged Particles(LECP): badanie spektrum energetycznego nisko naładowanych cząstek (elektrony 10-10.000 keV, jony 10-150.000 keV/n)
- Cosmic Ray Sub-system (CRS): badanie spektrum energetycznego dla elektronów o silnych i słabych ładunkach (3-110 MeV) i promieniowania kosmicznego (1-500 MeV/n)
- Magnetometer (MAG): czyli mangetometr
, służący do pomiaru pola magnetycznego,
- Plasma Wave Subsystem (PWS): badanie składowych pola elektrycznego w zakresach częstotliwości od 10 Hz dp 56 kHz,
Całośc utrzymywana jest przy "życiu" za pomoca generatora RTG (Radioizotopowy generator termoelektryczny) o mocy 420 W, wykorzystującego proces rozpadu atomów plutonu-238.
Komunikacja z Ziemią utrzymywana jest poprzez pasma S, za pomoca którego wysyłane są dane do sondy (z zawrotną prędkością 16 bitów/sek
), z powrotem z prędkością 1,6 kbit/s za pomocą pasma X mkną do nas dane z sondy. Wszystkie dane z/do sondy przesyłane są za pomocą mierzącej 3.7 metra średnicy anteny (high gain-antena).
Na Ziemi zaś sygnały odbierane są przez olbrzymie anteny Deep Space Network (mierzące 70 metrów). Dzięki nim komunikacja z sondami będzie mogła by utrzymana do 2020 roku (kiedy to zasoby energetyczne V1 nie wystarcza na utrzymanie komunikacji z Ziemia). Obecnie sygnał z jedynki dociera do nas po 14 godzinach (z hakiem).
Na każdej z sond Voyager umieszono tzw.
złoty dysk (Golden Record)
Mierzącyy 12 cali miedziany krążek zawiera w sobie przekaz - zdjęcia, dźwięki (więcej o złotym nagraniu na stronie
http://voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html) - stanowiące komunikat od Ziemian dla obcych cywilizacji. Dwugodzinne nagranie zostało wymyślone przez Franka Drake'a i Carla Sagana.
A tak wygląda sonda w całej okazałości
:
3. Więcej o sondach Voyager:http://voyager.jpl.nasa.gov/ - na stronach NASA
http://voyager.jpl.nasa.gov/image/index.html - obszerna galeria zdjęc
http://pl.wikipedia.org/wiki/Voyager_1 - strona w polskiej Wikipedii
http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1 - angielska strona Wikipedii, więcej dokładnych informacji
http://www.space-travel.com/reports/Pioneering_NASA_Spacecraft_Mark_Thirty_Years_Of_Flight_999.html - artykuł z okazji trzydziestolecia misji.
4. Voyager IVoyager 1 został wystrzelony 5 września 1977 roku, jako druga sonda z serii Voyager (najpierw poleciał Voyager II, a następnie I). Jak nietrudno obliczyc, sonda działa już prawie 30 lat, co czyni ją drugą (po dwójce) najdłużej działającą sondą i najdłuższym programem badawczym. Początkowo misja miała na celu zbadanie Jowisza i Saturna - i faktycznie, cel ten udało się osiągnąc. Voyager dostarczył wielu ciekawych i ważnych informacji, przede wszystkim dokładnych zdjęc księżyców okrązających te planety.
Voyager 1 jak już wspomniano na początku tematu jest najdalszym obiektem wysłanym przez człowieka w przestrzeń kosmiczną. Mimo iż siostrzana sonda - Voyager 2 została wysłana paręnaście dni wcześniej nigdy nie dogoni Voyagera 1, który swą prędkośc zawdzięcza dogodnemu ułożeniu planet i wykorzystaniu asysty grawitacyjnej. Na chwilę obecną sonda znajduje się w odległości 103.728 AU od Słońca. Sygnał wysłany przez sondę dociera do Ziemi po ponad 14 godzinach(!). Trajektoria lotu sondy jest hiperbolą, sam obiekt osiągnął już prędkośc ucieczki niezbędną do opuszczenia Układu Słonecznego, co oznacza że nigdy do niego nie powróci. Za około 40.000 lat sonda minie gwiazdę AC+793888 w gwiazdozbiorze Żyrafy, w odległości 1.4 roku świetlnego.
Obecnie celem sondy jest badanie heliopauzy, składowych wiatru słonecznego i dalsza eksploracja przestrzeni międzygwiezdnej. Ocenia się, że misja sondy potrwa do 2020 roku, kiedy to już zabraknie jej energii, by utrzymywac komunikację z Ziemią.
Sonda została wystrzelona przy użyciu rakiety nośnej Titan IIIE Centaur. Podczas wynoszenia sondy pojawiły się problemy z drugim stopniem rakiety, przez co sonda weszła na neco niższą orbitę niż zakładano. Inżynierowie NASA obawiali się, że sonda nie osiągnie celu swojej misji - Jowisza - jednak dzięki wystarczającej ilości paliwa w ostatnim stopniu udało się ten błąd nadrobic.
Testy:
Wystrzelenie sondy za pomocą rakiety nośnej Titan IIIE Centaur
Niespełna trzy lata pózniej Voyager I dociera do Jowisza. W styczniu 1979 roku rozpoczyna fotografowanie Jowisza, a 5 marca dochodzi do największego zbliżenia - na odległośc 349000 kilometrów. Tak bliskie podejście umożliwiło zwiększenie jakości i dokładności zdjęc, dlatego tez większośc z nich wykonano podczas 48 godzinnego, najbliższego przelotu. Udało się zebrac ogromną ilośc danych. Voyager przesłał na Ziemie zdjęcia księżyców, pierścieni planety, dokonał obserwacji pola magnetycznego oraz promieniowania. Sonda zakończyła badanie Jowisza w kwietniu tego samego roku. Dokonała wielu zaskakujących odkryc - jak np. sfotografowała Wielką Czerwoną Plamę na Jowiszu, wykonała zdjęcia jego atmosfery, odkryła aktywnośc wulkaniczną na księzycu Jowisza - Io, którego niestety nie udało się zaobserwowac sondom Pioneer 10 i 11.
Wielka Czerwona Plama
Zdjęcia Kalisto i Io(poniżej, widoczne oznaki aktywności wulkanicznej), wykonane przez sondę:
Po 4-miesięcznym okresie badania pierwszego z gazowych olbrzymów sonda wyruszyła na spotkanie drugiego z nich - Saturna. Dzięki wykorzystaniu przyciągania grawitacyjnego Jowisza sonda mogła dotrzec do Saturna po nieco ponad roku podróży, bo w listopadzie 1980 roku. Największe zbliżenie miało miejsce 12 listopada. Voyager 1 przeleciał w odległości 124000 km od Saturna. Statek odkrył i zbadał zaawansowaną strukturę pierścieni Saturna, zbadał atmosferę gazowego olbrzyma jak i gęstą atmosferę okrywającą jeden z jego księżyców - Tytana. Badania Tytana okazały się tak interesujące, że zdecydowano aby statek dokonał bliskiego przelotu obok księżyca.
Przejście obok Tytana spowodowało, że dzięki grawitacji statek otrzymał jeszcze jednego, porządnego "kopa" i opuścił płaszczyznę ekliptyki rozpoczynając swą podróż do gwiazd. Był to zarazem koniec "planetarnej" części misji.
Zdjęcie Tytana, księzyca Saturna:
Znaczne oddalenie od Słońca sprawia, że statek nie może byc zasilany energią promieni słonecznych. Jest utrzymywany przy życiu za pomocą generatora RTG, wykorzystującego pluton-238. Mimo iż energii wystarczy sondzie do 2020 roku, aby ją zaoszczędzic wyłącza się po kolei jej instrumenty badawcze, co jednak nie powstrzymuje je ciagłego spadku. Mimo to sonda dostarcza nadal bardzo ciekawych informacji dotyczących dalekich granic Układu Słonecznego.
Naukowcy z Uniwersytetu Johna Hopkinsa uważają że w 2003 roku Voyager 1 dotarł do tzw. szoku końcowego. Wokół konkretnej daty tego zajścia trwały dośc spore dyskusje. Uważa się ze statek osiągnie heliopauzę w 2015 roku. Jak już wspomniano słabe promienie słoneczne potrzebują okolo 14 godzin by dotrzec do sondy - dla porówania odległośc Ziemii do Księzyca wynosi zaledwie 1.4 sekundy świetlnej. Sonda w ciągu roku pokonuje odległośc 3.6 jednostki astronomicznej.
Wartym wspomnienia i ciekawym faktem jest to, że radioamatorom z Niemiec udało się namierzyc i odebrac dane z sondy, wykorzystując 20-metrową antenę umieszczoną w obserwatorium w Bochum. Dane otrzymane przez Niemców zostały zweryfikowane jako wysłane przez Voyagera przez znajdującą się w Madrycie stację Deep Space Network.
Odsyłam do artykułu:
http://www.arrl.org/news/stories/2006/04/25/2/. Sygnał nominalny nadawany jest orzez Voyagera na częstotliwości 8415 Mhz.
Antrena w Bochum:
Deep Space Network:
Ciekawy "przegląd" Voyager'ów można znaleźc na stronie -
http://filer.case.edu/sjr16/advanced/20th_far_voyagers.htmlJeszcze jedne link o "złapaniu" sygnału Voyagera:
http://www.southgatearc.org/news/april2006/voyager1.htm5. Voyager IIVoyager 2 był pierwszą z sond, (planowaną pierwotnie jako dwunastą misję programu Mariner) programu Voyager wystrzeloną w przestrzeń kosmiczną. Start miał miejsce 20 sierpnia 1977 roku, nieco ponad dwa tygodnie przed startem swojej blizniaczej sondy. W przeciwienstwie do jedynki, sondzie postanowiono nadac prędkośc mniejszą od prędkości ucieczki, przez co mogła ona bezpiecznie zostac i dokonywac badań w płaszczyznie ekliptyki. Niemniej jednak podczas misji wykorzystano asystę grawitacyjną Saturna (miało to miejsce w 1981 roku), przez co statek mógł podążyc dalej - w strone pozostałych gazowych olbrzymów Układu Słonecznego - Urana i Neptuna. To sprawiło, że Voyager 2 nie miał już tak dogodnej mozliwości wykonania zdjęc Tytana jak "jedynka", ale dzięki rzadkiemu ułożeniu ciał niebieskich miał okazje zbadac dalsze planety Układu Słonecznego.
Jak już wspomniano start sondy miał miejsce 20 sierpnia 1977 roku z przylądka Canaveral na Florydzie. Do wyniesienia statku w przestrzeń kosmiczną również i tym razem wykorzystano rakietę nośną Titan IIE Centaur (Titan IIIE na stronach angielskiej Wikipedii -
http://en.wikipedia.org/wiki/Titan_III). Również i w początkach tej misji pojawiły się pewne problemy z pracą sondy. Kontrola naziemna nie wysłała w porę sygnału aktywującego sondę, co spowodowało wyłączenie głównej anteny. Na szczęscie dzięki wykorzystaniu drugiej z anten udało się wysłac odpowiedni sygnał i przywrócic komunikacje z sondą na głównym "kanale".
*
Po dwóch latach podróży sonda dotarła w okolice Jowisza, przelatując obok niego w odległości zaledwie 570 000 km(9 lipiec 1979 roku). Odkryła słabo widoczne pierscienie tej planety i zarejestrowała również aktywnośc wulkaniczną na jej księzycu - Io. Fakt ten był doniosły dlatego, że była to pierwsza taka obserwacja: nikt wczesniej nie zaobserwował aktywności wulkanicznej na innym ciele niebieskim poza Ziemią.
Jowisz mógł się wydawac planetą dobrze znana i zbadaną przez astronomów, jednak mimo to sonda pozwoliła na dokonanie wielu interesujących odkryc, o których wczesniej nie miano pojęcia. Odkryto np. że Wielka Czerwona Plama w atmosferze Jowisza, to w rzeczywistości bardzo skomplikowany sztorm wirujący w kierunku wskazówek zegara - przybliżone wymiary tego potworka to ok. 24–40,000 km × 12–14,000 km. Odnaleziono także dużo innych, mniejszych i podobnych struktur w atmosferze planety.
Jednak największym odkryciem dokonanym przez Voyagera, było odkrycie aktywności wulkanicznej na Io. Obie sondy zaobserwowały łącznie 9 erupcji na powierzchni tego ciała niebieskiego - niektóre z nich siegały ponad 300 km ponad powierzchnie księżyca, mknąc z prędkością bliską 1 km/s. Erupcję te mają miejsce głownie z powodu bliskiej obecności Jowisza, jak i dwóch księzyców - Europy i Ganimedesa, które zakłócają orbitę Io.
Badania drugiego księzyca - Europy - pozwoliły odkryc zadziwiającą strukturę tego ciała, które pod swoją powierzchnią (18 kilometrową pokrywą lodową) skrywa ocean wody, głeboki na paredziesiąt kilometrów. Trzeci z księzyców - Ganimedes - okazał się największym z ciał z tego typu w Układzie Słonecznym ze średnicą sięgającą 5276 kilometrów. Kalisto ma zaś powierzchnie pokrytą siatką bardzo wielu kraterów uderzeniowych.
Jak już wspomniano, wokól Jowisza odkryto system bardzo słabych pierscieni, ich zewnętrzny brzeg sięga 124000 km od środka planety, szerokośc pierścieni wynosi natomiast 30,000 km. Kolejnym z odkryc było wykrycie kolejnych dwóch satelitów Jowisza - Adrastei i Metisa. Trzeciego z asatelitów - Thebe odkryto pomiędzy orbitami Amalthei i Io.
Zarówno pierścienie, jak i księzyce Jowisza znajdują się w zasiegu oddziaływania pola magnetycznego Jowisza, które więzi zarówno elektrony i jony i rozciąga się na odlęgłośc blisko 7 milionów kilometrów w stronę Słońca i prawie do orbity Saturna na odległośc 750 milinów kilometrów. Razem z obrotem Jowisza "obraca się" także strumień cząstek wyrzucanych przez pole magnetyczne w przestrzeń - ilośc ta dochodzi do 1000 kg w ciągu sekundy i sięga poza orbitę Io.
Ilośc odkryc dokonananych przez Voyagera może wydac się zaskakująca, gdyż sonda opuściła okolice Jowisza po bardzo róytkich obserwacjach.
*
Japetus sfotografowany przez Voyagera 2
I Saturn w całej okazałości:
Najwieksze zbliżenie sondy do Saturna miało miejsce dwa lata pózniej - 25 sierpnia 1981 roku. Sonda dokonała obserwacji radarowych atmosfery niewidocznej z Ziemi strony Saturna - miały one na celu zmierzenie jej temperatury i gęstości. Voyager 2 odkrył, że w wyższych partiach atmosfery przy największym ciśnieniu wynoszącym 7 kilopaskali temperatura gazów wynosi okolo 70 stopni Kelwina (-203°C), zaś głebiej - gdzie cisnienie sięga 120 kilopaskali podnosi się do 143 K(-130°C). Północny biegun planety okazał się o 10°K chłodniejszy - jest to zjawisko sezonowe.
Po przelocie obok Saturna pojawiły się pewne problemy z kamera pokładową Voyagera, jednak udało się je szybko rozwiązac i statek mógł kontynuowac misję w kierunku Urana i Neptuna.
*
Uran
Miranda, satelita Urana
24 stycznia 1986 roku sonda zbliżyła się na odległośc 81500 km do Urana, po drodze odkrywając 10 wcześniej nieznanych księzycy. Zbadała atmosferę planety, nieco zwichrowaną przez nachylenie płaszczyzny równika do płaszczyny orbity wynoszące 97.77° (planeta "toczy się" orbitując wokół Słońca).
Długośc dnia na Uranie, zbadana przez Voyagera wynosi 17 godzin i 14 minut. Statek odkrył także wcześniej nieznane, pole magnetyczne wokół planety. Odkrył pasy radiacyjne planety, które wyglądały niemal identycznie jak te, które posiadał Saturn.
Miranda okazała się jednym z najdziwniejszych księżyców, zaobserwowano na niej szczeliny sięgające 20 kilometrów, tereny zarówno bardzo młode jak i stare. Jedna z teorii mówi, że Miranda mogła byc ciałem powstałym z resztek materii pozostałej po zderzeniu ze sporych rozmiarów ciałem niebieskim.
Voyager zbadał także dokładnie wszystkie 9 pierścieni Urana pokazując, że mają one znacznie odmienną budowę od tych, które posiada Jowisz czy Saturn. Sugeruje to, że mogą byc znacznie od nich młodsze i są pozostałościa po dawnym, zniszczonym księzycu planety.
*
Neptun sfotografowany przez Voyagera 2
Najbliższy przelot obok Neptuna miał miejsce 25 sierpnia 1989 roku. Zdecydowano , że sonda wykona także bliski przelot obok Trytona. Voyager nie dotarł do Plutona, wobec tego został on jedynym ciałem niebieskim, którego nie odwiedziła żadna ziemska sonda.
Voyager 2 rozpoczął swoją misję "miedzygwiezdną". Sonda bada strukturę granic Układu Słonecznego. W przeciwieństwie do Voyagera 1, który dotarł i przekroczył tzw. szok końcowy, uważa się, że Voyager 2 nie opuscił jeszcze heliosfery.
Voyager 2, podobnie jak Voyager 1 na swoim pokładzie niesie złoty dysk, z pozdrowieniami dla obcych cywilizacji od mieszkańców Ziemii.
Sonda porusza się z prędkością 3.3 jednostki astronomicznej na rok. Znajduje się ponad 2 razy dalej od Słońca niż Pluton, ale mimo to nie poza orbitą Eris. Szacuje się, że komunikacja z sondą powinna byc utrzymana do 2020 roku (43 lata!). W zeszłym roku z powodu przegrzania został uszkodzony magnetometr sondy.
Aby śledzic prace sond na bieżaco, proponuje zaopatrzyc się w link:
Voyager Weekly Reports (
http://voyager.jpl.nasa.gov/mission/weekly-reports/)
Wyniki badań Saturna:
http://voyager.jpl.nasa.gov/science/saturn.htmlWyniki badań Urana:
http://voyager.jpl.nasa.gov/science/uranus.html
Wątek: Voyager I/II (Przeczytany 6931 razy)