Jet Propulsion Laboratoryn tutkijoilta riistettiin hiljainen lepo pitkään. Löydöistä innoissaan he nukkuivat kohtauksissa ja aloittaessaan, ja kun he heräsivät, he kiiruhtivat takaisin Voyager -automaattisen planeettojen välisen aseman lennonohjauskeskukseen. Täällä digitaaliset koneet toimivat loistavalla nopeudella muuttamalla tuhansia avaruuden ja ilmakehän häiriöiden vääristämiä tietoja telekopion kehyksiksi, hoikiksi grafiikoiksi ja loputtomiksi numeroriveiksi. Henkeä pidättelevät ihmiset katsoivat näytöillä lähestyvän Saturnuksen värikuvia.
33 miljoonaa kilometriä pysyi avaruustutkimus planeetalla. Neljä vuotta on kulunut sen käynnistämisestä kosmodromilla, ja pitkä tie ulottuu Voyagerin taakse 2 miljardia kilometriä. Vaarallinen asteroidivyö ja sen loputtomat meteoriittikappaleet on ylitetty turvallisesti. Hauraat elektroniset laitteet kestävät maailmanavaruuden kovan pakkasen ja sähkömagneettiset myrskyt aurinkokunnan suurimman planeetan - Jupiterin - läheisyydessä.
Ja eteenpäin? Onnettomuusriski kivien ja jäälauttojen kanssa Saturnuksen lähellä, ennen kuin Voyager lähtee kahdeksan vuoden matkalle kaukaisimpiin planeettoihin - Uraaniin ja Neptunukseen.
… Ohjauskeskuksessa olevien silmien eteen ilmestyi mahtava kuva. Saturnus, jota kruunasi valtava "kaulakoru", oli jo lähes koko televisiokuvan kehyksen. Kullankeltainen planeetta harmailla navoilla ja kirjavilla vyöillä, jotka olivat tuskin havaittavissa sumussa, ryntäsi ja pyöri taivaan mustassa syvyydessä.
Tutkijat kiinnittävät katseensa Saturnuksen kuuluisiin renkaisiin, jotka ovat kumartaneet tähtitieteilijöitä useiden vuosisatojen ajan.
Suuri Galileo huomasi ensimmäisenä jotain outoa Saturnuksen ulkonäössä. Galileon kaukoputki oli liian heikko, ja tutkijalle näytti siltä, että Saturnuksella oli kahvat kuin sokerikulho. Vain puoli vuosisataa myöhemmin Christian Huygens osoitti, että kummalliset puoliympyrät planeetan sivuilla ovat vain ohuita, mutta erittäin leveitä renkaita.
Etäisyys planeettaan on 33 miljoonaa kilometriä. Näytöllä on kolme Saturnuksen rengasta, jotka on pitkään löydetty teleskooppien avulla: A, B ja C. Avaruuskuvissa näet kuitenkin jotain, mitä ei voi nähdä Maasta. Ensinnäkin renkaiden rakenteen monimutkaisuus ja niiden hämmästyttävä väri.
Suurin rengas - ulompi - hohtaa hopeanvärisenä, keskimmäinen on hieman punertava ja sisempi on tummansininen, se on läpikuultava, ikään kuin se olisi tehty ohuesta, tuskin konkreettisesta aineesta.
8 miljoonaa kilometriä. Vain neljäsosa Saturnuksen pallonpuoliskosta mahtuu televisiokuvaan. Planeetan puolella loisti kaksi kuuta, jotka olivat tiukasti toisiaan vasten - Tethys ja Dione. Mutta tutkijat palaavat jatkuvasti sormusten tutkimukseen. Ei kolme, vaan seitsemän rengasta, jotka ovat sisäkkäin sisäkkäin, ovat näkyvissä. Tässä ne ovat, äskettäin löydetyt: F - vanhan A: n ulkopuolella, G - uuden F: n ulkopuolella, E - levein rengas kauimpana planeetasta, D - lähinnä Saturnusta.
Mutta mikä se on? Vertaamalla valokuvia asiantuntijat näkevät, että jokainen iso rengas hajoaa moniin kapeisiin, tuskin havaittaviin "renkaisiin". Yhdessä kuvassa heitä oli 95! Jopa 4 000 kilometrin leveässä mustassa "raossa" renkaiden A ja B välillä, joka on aina tunnustettu tyhjäksi, tutkijat ovat laskeneet kymmeniä ohuita "vanteita".
2 miljoonaa kilometriä. Voyagerin instrumentit on suunnattu nopeasti lähestymään Titania, Saturnuksen suurinta kuuta. Se on suurempi kuin Mercury -planeetta. Tähtitieteilijöiden jännitys on helppo ymmärtää. Titan on ainoa satelliitti koko aurinkokunnassa, jonka voimakas ilmapiiri on 10 kertaa paksumpi kuin Maan. Voyager lensi Titanin ohi 6,5 tuhatta kilometriä - 60 kertaa lähempänä kuin etäisyys Maasta Kuuhun. Silti tutkijat näkivät vähän näytöllä - Titanin ilmakehän paksu sumu, joka muistuttaa kemiallista savusumua, esti.
1 miljoona kilometriä. Näytöllä häikäisevän kirkas Rhea on Saturnuksen toiseksi suurin kuu. Se on täynnä kraattereita - jatkuva avaruuspommitus kesti miljardeja vuosia. Toinen satelliitin, joka loisti avaruuden samettisessa pimeydessä, tuli kameran näkyville. Tämä on Dione, joka muistuttaa enemmän Kuutamme kuin muut Saturnus -järjestelmän esineet, mutta Dionen "meret" eivät ole jähmettyneen laavan peitossa. Vesijää näkyy kaikkialla, kiinteä kuin kivi. Valkoisten "köysiverkosto" puhuu paikoista, joissa suolistosta purskahtava vesi jähmettyi hetkessä kovan pakkasen ympäröimänä. Dionen pintalämpötila on miinus 180 ° С - täällä aurinko paistaa 900 kertaa himmeämmin kuin maapallon kiertoradalla.
Aiemmin tuntematon satelliitti Saturn-12 (S-12) kelluu tutkijoiden silmien edessä. Yllättäen se on samalla kiertoradalla kuin Dione. S-12 lentää aina Dionen edellä 1/6 etäisyydellä kiertoradan ympärysmitasta. Taivaanmekaniikassa tällaista ilmiötä kutsutaan yleensä kiertoradan resonanssiksi.
300 tuhatta kilometriä. Saturnuksen kanssa tapahtuva päivämäärä tulee pian. Partiolaisen vasemmalta puolelta, ikään kuin toivottaen hänen saapumisensa, Mimas ilmestyi. Hän näyttää oudolta. Miljardeja vuosia sitten tämä satelliitti törmäsi suureen taivaankappaleeseen - valtavan voiman räjähdys repäisi Mimasin ruumiista niin paljon jäätä ja kiveä, että muodostui 9 syvä ja 130 kilometriä leveä kraatteri. Kraatteri on neljänneksen satelliitin pallonpuoliskosta!
101 tuhatta kilometriä. Sellaisella etäisyydellä jättiläinen planeetta ja Maan lähettiläs tapasivat ja erosivat. Saturnus on niin suuri, että lähimmän lähestymistunnin aikana television kuvassa näkyi vain pieni pilvipeite. Kellertävän ruskeita pilviä, jotka ovat silmän läpäisemättömiä, on kaikkialla. Vaihtelevien valkoisten raitojen, pyörreiden ja halojen joukossa kulkee joitain sinivihreitä täpliä, Grönlannin tai Australian kokoisia - nämä ovat”ikkunoita”, joiden läpi planeetan syvyyksistä tulevat kaasupyörryt tunkeutuvat läpi.
Kaikista aurinkokunnan planeetoista Saturnus on kooltaan toiseksi vain Jupiterin jälkeen. Sen sisällä olisi tarpeeksi tilaa kolmesataa maapalloa. Mutta jättiläisen keskimääräinen tiheys on hyvin alhainen - jos jossain olisi fantastinen loputon valtameri, Saturnus kelluisi sen pinnalla kuin korkki.
Voyagerin soittimilla luodun uuden mallin mukaan planeetta näyttää meille vinottain ja heliumin pallomaiselta pallolta navoilla. Saturnuksen voimakas kaasumainen verho muuttuu paineen kasvaessa nestemäiseksi tilaksi lähempänä keskustaa. Nestemäinen planeetta ytimeen!
Ja entä kiinteä ydin? Se on maapallon kokoinen, mutta sen massa on 15-20 kertaa suurempi. Niin suuri on aineen tiheys planeetan keskellä, jossa paine on 50 miljoonaa Maan ilmakehää! Ja lämpötila on + 20000 astetta! Nestemäinen pallo kiehuu, ja planeetan pilvien ylemmässä kerroksessa vallitsee kova pakkanen. Miten tämä valtava lämpötilaero syntyy? Planeetan sisätilan laajuuden ja valtavan painovoiman ansiosta kaasuvirrat kestävät satoja vuosia siirtääkseen syvyyksien lämmön Saturnuksen ilmakehän ylempään pilvikerrokseen.
Outo sade
Saturnus säteilee avaruuteen kolme kertaa enemmän energiaa kuin se saa Auringolta. Ensinnäkin lämpö syntyy kaasujättiläisen asteittaisesta supistumisesta - sen halkaisija pienenee millimetreillä vuodessa. Lisäksi Saturnuksella on toinen fantastinen energialähde. Saturnuksen kuuma kuuma pallo on jäähtynyt aurinkokunnan syntymän jälkeen. Astrofyysikoiden laskelmien mukaan 2 miljardia vuotta sitten planeetan suurella syvyydellä sisätilan paine laski alle heliumpitoisuuden kriittisen pisteen. Ja alkoi sataa … Outo sade, joka sataa tähän päivään. Heliumpisarat putoavat tuhansien kilometrien verran nestemäisen vedyn paksuuteen, samalla kun kitkaa syntyy ja lämpöenergiaa ilmestyy.
Myrskyinen sää
Planeetan nopean pyörimisen vaikutuksesta (mikä tahansa Saturnuksen päiväntasaajan piste liikkuu 14 kertaa nopeammin kuin Maan päiväntasaajalla) hirvittävän voiman tuulet puhaltavat salaperäisessä maailmassa - yhdessä paikassa Voyagerin laitteet tallensivat pilvien nopeuden 1600 km / h. Kuinka pidät tästä virkistävästä tuulesta?
Voyagerin kameran linssit liukuvat Saturnuksen eteläiselle pallonpuoliskolle. Yhtäkkiä Mission Control Centerin näytöille ilmestyi kymmeniä tuhansia kilometrejä pitkä soikea täplä - kopio Suuresta punaisesta pisteestä Jupiterilla. Maapallo mahtuu vapaasti paikan sisään. Mutta tämä on vain raivoava ilmakehän pyörre Saturnuksen ilmakehässä, jolla ei ole loppua.
Kaatua
Voyager jatkoi lentoaan Saturnuksen ohi, kun radioviestintä katkesi yhtäkkiä. Tutkijat eivät olleet huolissaan - laskelmien mukaan laite katosi planeetan "radion varjoon". Kun partiolainen "nousi" Saturnuksen toiselta puolelta, tilanne muuttui todella vakavaksi. Kääntöpöydän ohjausmekanismi välineineen on jumissa. Eikö olisi mahdollista kuvata planeetan yöpuolta?! On sääli, että teknisen vian vuoksi suunniteltu kokous suurten satelliittien - Enceladuksen ja Tethysin - kanssa on peruutettava.
Signaalit kaatuivat ohjauskeskuksesta planeettojen välisen aseman ajotietokoneeseen. Mekanismin korjauksen hallintaa vaikeutti kosminen etäisyys - radiosignaalin viiveaika Maan ja Saturnuksen välillä on 1,5 tuntia. Lopulta Voyagerin digitaaliset aivot avasivat TV -kameroiden kohdistusasemat, mutta aika hävisi ja vain Tethys tutustui läheisesti.
Kun laite oli jo siirtymässä pois Saturnuksesta nopeudella 22 km / s, tutkijat näkivät sähköisen myrskyn Saturnuksen renkaissa. Salama, joka valaisee varjon puolta, heittää punaisia kohokohtia planeetan yöpilviin …
Avaruusnäytelmän finaali
Edellä kuvatut tapahtumat tapahtuivat vuosina 1980-1981, jolloin kaksi automaattista planeettojen välistä asemaa Voyager 1 ja Voyager 2 lensi Saturnuksen ohi. Toistojen välttämiseksi päätin olla puhumatta niistä erikseen - kaikki uutiset Saturnusjärjestelmästä, jotka lähetettiin Maalle kahdella laitteella ja jotka ehdollisesti "laitettiin suuhun" nimellä "Voyager" (ei numeroa).
On hieman loukkaavaa ymmärtää, että kolmen vuosikymmenen jälkeen avaruusteknologiamme ovat pysyneet samalla tasolla.
Joka ilta, kun aurinko laskee ja tummeneva taivas on peitetty tähtien sirpaleella, näemme maailmankaikkeuden. Avaruustutkimus vaatii fantastisen hienostunutta tekniikkaa, joka perustuu rakettien, elektroniikan, ydinteknologian ja muiden tiedeintensiivisten tieteen- ja tekniikanalojen kehittyneisiin saavutuksiin. Tästä syystä planeettojen välisten koettimien lennot, näennäiseltä epärealistisuudeltaan ja käytännön hyödyn puuttumisesta huolimatta, vaativat ratkaisun lukuisiin sovellettuihin ongelmiin: tehokkaiden ja kompaktien energialähteiden luomiseen, teknologioiden kehittämiseen pitkän kantaman avaruusviestintään, rakenteiden parantamiseen ja moottorit, uusien painovoima -avustusmenetelmien kehittäminen, mukaan lukien.h. käyttämällä Lagrange -pisteitä. Tästä koko tutkimuksen rintamasta voi tulla nykyaikaisen tieteen "veturi", ja saadut tulokset voivat olla hyödyllisiä kiireellisempien ongelmien ratkaisemisessa. Suurin osa ongelmista on kuitenkin edelleen ratkaisematta.
Kaikki nykyajan arka yritykset tutkia ulkoisia planeettoja (Ulysses, Cassini, New Horizons -tehtävät) perustuvat kaikkiin samoihin tekniikoihin ja kehitykseen, joita käytettiin Voyager -projektissa. 30 vuoden aikana ei ole luotu yhtäkään uutta moottorityyppiä, joka soveltuisi planeettojen välisille lennoille. Esimerkiksi japanilaisen Hayabusa-tutkimuskoettimen ionipuristimet, joita pidetään huippumodernina huipputekniikkana, ovat itse asiassa hyvin unohdettuja 1900-luvun puolivälin kehityksiä-ionipotkureita käytettiin laajalti Neuvostoliiton asenneohjausjärjestelmissä meteorologiset satelliitit Meteor. Toiseksi, ionimoottorit ovat melko erityinen työkalu: niillä on todella hämmästyttävän alhainen polttoaineenkulutus (muutama milligramma sekunnissa), mutta vastaavasti ne luovat työntövoimaa usean millitonnin verran. Avaruusaluksen kiihdyttäminen kestää vuosia, eikä todellista hyötyä siitä synny.
Perinteiset nestepolttoainesuihkumoottorit (LPRE) ovat paitsi erittäin ahneita - niiden työ on rajoitettu kymmeniin (satoihin) sekunteihin, ja lisäksi ne eivät kykene kiihdyttämään avaruusalusta vaadittuun nopeuteen, esimerkiksi saavuttaakseen Saturnuksen kiertorata. Perusongelma on, että kaasun virtausnopeus on liian alhainen. Ja sitä ei ole mahdollista nostaa millään tavalla.
Muodin huippu 50 -luvulla - ydinsuihkumoottori ei saanut kehitystä, koska merkittäviä etuja ei ollut. Huolimatta ydinreaktorin sammuttamattomasta liekistä tällainen moottori vaatii käyttönesteen - ts. Itse asiassa tämä on perinteinen nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori, josta seuraa kaikki seuraukset ja haitat.
Freeman Dysonin vuonna 1957 (Project Orion) ehdottama alkuperäinen tapa matkustaa avaruudessa ydinräjähdysten pulsseilla jäi paperille - liian rohkeaksi ja suoraan sanottuna epäilyttäväksi ajatukseksi.
"Avaruuden valloittajat" (tässä se on ironista suhteessa koko ihmiskuntaan) 50 vuoden ajan avaruuskaudesta eivät ole pystyneet luomaan tehokasta moottoria planeettojen välisessä avaruudessa liikkumiseksi. Emme olisi koskaan nähneet joko Jupiteria tai Saturnusta, ellei taivaan mekaniikan asiantuntijoiden vihje - käyttämään planeettojen painovoimaa kiihdyttämään AMS: ää. "Interplanetaarisen biljardin" avulla voit saavuttaa valtavan nopeuden (15-20 km / s) ilman moottoria ja tutustua aurinkokunnan laitamiin. Ainoa ongelma on ehdottomasti rajoitettu "käynnistysikkuna" - muutama päivä (viikko) muutaman vuoden välein. Ei tilaa pienimmällekään virheelle. Pitkiä lentovuosia ja muutama tunti tapaamiseen tutkimuskohteen kanssa.
Gravitaatioliikkeiden avulla "Voyagers" lensi saman kaavion mukaisesti, moderni luotain "New Horizons" lentää Plutoon, mutta vain aurinkokunnan ylittäminen kestää 9 vuotta. Ja sitten retkikunnalla on vain yksi päivä tutkia kaukaista planeettaa! Koetin ajaa Pluton ohitse suurella nopeudella ja katoaa ikuisesti tähtienväliseen avaruuteen.
