På mer än 10 miljarder miles från jorden, det finns ingen dag och natt. Tid och rum är obegripliga och vår sol är en avlägsen punkt av stjärnljus – en svag påminnelse om hemmets NASA:s tvilling Voyagers, mänsklighetens längsta och längsta livade rymdskepp, lämnade bakom sig för 40 år sedan. Voyager 1, som lanserades den 5 september, 1977, och Voyager 2, lanserades den 20 augusti, 1977, fortsätta att returnera data som formar vår syn på och förståelse av vår plats i universum.

Vi tänker ofta på rymden som tom, men även rymdens vakuum är fyllt med resterna av stjärnexplosioner från miljoner år sedan och domineras av osynliga magnetiska krafter. Sådana magnetiska krafter skapar unika rymdmiljöer i hela galaxen, var och en som en stadsdel med sin egen distinkta känsla. Voyager har hjälpt forskare att definiera gränserna för vårt eget stjärnkvarter – som forskare kallar heliosfären – genom att återvända observationer om förhållandena där solens inflytande avtar och det interstellära rymden börjar.

"Voyager söker efter vår plats i galaxen:Hur interagerar solsystemet med resten av galaxen och hur påverkar det oss?" sa Eric Christian, en rymdforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Om något förkroppsligar andan av upptäckt, det är Voyager." Christian tjänstgjorde som Voyager-programforskare för NASA:s högkvarter mellan 2002 och 2008, och fortsätter att göra vetenskapligt arbete med uppdraget. Dessa frågor är nyckeln till att förstå vår egen stjärna och möjliggöra mänskliga rymdutforskningar, men de skulle också kunna kasta ljus över hur andra stjärnsystem fungerar och potentiella beboelighet.

Heliosfären genereras av solens konstanta utåtgående flöde av magnetiskt solmaterial, kallas solvinden. Denna snabba vind fyller solsystemet och bildar en stor bubbla, mer än 20 miljarder miles tvärs över, där utrymmet inuti skiljer sig från utrymmet utanför. Inom heliosfären, rymden påverkas av de dynamiska egenskaperna hos solen som bärs i solvinden – inklusive magnetfält, energiska partiklar och joniserade gaser som kallas plasma. Solen och hela heliosfären rör sig genom det interstellära rymden, och denna relativa rörelse formar heliosfären.

Utforska vår interstellära bakgård

Reser med hastigheter över 35, 000 mph, the Voyagers reser omkring 900, 000 miles längre från jorden varje dag, ett avstånd lika med ungefär 36 gånger jordens omkrets. Fem år sedan, i augusti 2012, Voyager 1 korsade kanten av heliosfären, kallad heliopaus, för första gången ge sig in i rymden mellan stjärnor, där ingen rymdfarkost hade åkt tidigare.

Uppdraget har informerat forskare om att inne i heliosfären, Jorden och resten av solsystemet är skyddade från kosmisk strålning och bitar av heta väte- och heliumgaser som utgör det som kallas Local Fluff - en serie massiva moln, var och en flera ljusår bred, av interstellärt medium genom vilket heliosfären för närvarande färdas. Inte längre kokongerad av heliosfären, Voyager 1 utforskar för närvarande vår interstellära bakgård, mäter ett av dessa moln och letar i fluffen efter ledtrådar till vårt ursprung, och de av nyblivna solsystem.

"Vi är inte i en typisk del av galaxen, om det finns en typisk del av galaxen, " sa Christian. "Vi är i en bubbla där flera supernovor sprängdes, och det är fantastiskt att resa genom det. Det skulle nästan få dig att känna dig obetydlig, om det inte också fanns mycket att lära här."

Att studera själva utrymmets natur

Sondernas planetinstrument stängdes av efter att de passerat de yttre planeterna, men en serie instrument utför sitt interstellära uppdrag. Voyager 1 har för närvarande fyra arbetsinstrument som mäter magnetfälten, laddade energipartiklar (två instrument är ansvariga för detta) och lågfrekventa radiovågor i dess omgivning. Voyager 2 har också dessa fyra, och dessutom en fungerande plasmasensor, som direkt mäter solvinden.

Dag in och dag ut, båda Voyagers skickar ständigt data tillbaka till jorden. Detta dataflöde tas bara emot, dock, när NASA:s Deep Space Network låser sig vid rymdfarkosten. Projektets mål är att skaffa minst 16 timmar realtidsdata per rymdfarkost varje dag, men den faktiska tiden varierar beroende på nätverkets resurser.

Voyager 1, nu nästan 13 miljarder miles från jorden, färdas genom det interstellära rymden norrut från planeternas plan, medan Voyager 2, nästan 11 miljarder mil bort, reser söderut och förväntas komma in i det interstellära rymden under de närmaste åren. De olika platserna för de två Voyagers gör det möjligt för forskare att jämföra två regioner i rymden där heliosfären interagerar med det omgivande interstellära mediet. När Voyager 2 passerar in i det interstellära mediet, de kommer också att kunna prova detta utrymme från två olika platser samtidigt.

Den sista gränsen

Under sina 40 år i rymden, de banbrytande Voyagers har omdefinierat vad forskare anser vara den sista gränsen. "Årtionden sedan, skämtet bland forskare var att uppskattningen av heliosfärens kant rörde sig ut i samma takt som Voyager, sa Christian.

Deras vetenskapliga arv är oöverträffat, och uppdraget möjliggör fortfarande fascinerande upptäckter. På senare tid, Voyager 1 antydde att magnetfältet i det lokala interstellära mediet är lindat runt heliosfären. Data från sonderna antydde också en helt ny bild av heliosfären - en som är mycket mer kompakt och avrundad än man tidigare trott.

Kommunikation med rymdfarkosten kommer att upprätthållas tills Voyagers kärnkraftskällor inte längre kan leverera tillräckligt med el för att driva satelliterna. Ingenjörer förväntar sig att varje rymdfarkost ska fortsätta att driva minst ett vetenskapligt instrument fram till omkring 2025.

Dock, även efter att rymdfarkosten tystnat, tack vare enastående ingenjörskonst, annars är de i bra skick. Med undantag för katastrofala kollisioner, Voyagers förväntas fortsätta att blomstra på sina ensamma, gränslösa resor, kryssar i sin nuvarande hastighet och fullbordar en bana runt Vintergatans centrum vart 225:e miljon år.