Time Life Pictures/NASA/Time Life Pictures/Getty Images I detta ögonblick, två rymdfarkoster som sjösattes från jorden 1977 skyndade genom rymden vid mer än 30, 000 mph (48, 280 km/h). De är båda flera miljarder mil bort, längre från jorden än något annat konstgjordt föremål. Den 25 augusti, 2012, en av dem korsade in i det interstellära rymden, gör det första rymdfarkosten att lämna solsystemet
Voyager 1 och 2 föra kodade meddelanden till potentiella främmande civilisationer. De har redan lärt forskare en hel del om heliosheath , det yttersta skiktet i solsystemet. Men inget av detta är ens det de var konstruerade för.
Voyager -rymdfarkosterna byggdes för att flyga förbi de yttre planeterna (Jupiter, Saturnus, Neptunus och Uranus) och studera dem noga, första gången i mänsklighetens historia hade de observerats på nära håll. Rymdfarkosten lyckades fantastiskt, utveckla planetvetenskapen med stora steg. Det var först efter att de hade fullgjort sitt primära uppdrag som de fortsatte att bli jordens mest långtgående upptäcktsresande.
Ändå var det en fråga om extremt lycka till och tajming att uppdragen överhuvudtaget var möjliga - och en lika stor otur som nästan skakade Voyager -projektet innan det någonsin lämnade marken. Dessa ambitiösa uppdrag var en produkt av nya framsteg inom vetenskap och matematik i banor, men de kastades nästan av vägen till förmån för det dyra rymdfärjeprogrammet. Nästan varje obemannat rymduppdrag som utförs idag förlitar sig på kunskap och erfarenhet från Voyagers.
Vi kommer att titta närmare på de olyckliga Voyager -rymdproberna och all teknisk utrustning som de bär ombord. Vi kommer att spåra deras bana från utvecklingsstadierna till deras slutliga öde ljusår bort från jorden. Det kommer att bli stopp vid de största planeterna i vårt solsystem längs vägen. Och om du undrar vad som finns på de gyllene skivorna som varje Voyager bär som budskap för främmande livsformer, vi ger dem en snurr. Kommer några utomjordingar någonsin att hitta dem?
Innehåll
Voyager 1 under montering Courtesy NASA/JPL-Caltech 1970 -talet var en övergångsperiod för den amerikanska rymdinsatsen. Apolloprogrammet höll på att avslutas, och NASA försökte ta reda på vilken form bemannad rymdfärd skulle ta. Mariner -uppdragen utökade vår kunskap om de inre planeterna genom att skicka rymdprober för att flyga förbi (och i vissa fall i omlopp) Mars, Venus och Merkurius. Det fanns preliminära planer på att skicka ett Mariner -uppdrag för att besöka några av de yttre planeterna, men med hjälp av kemisk raketdrivning, en sådan resa skulle ta 15 år eller mer.
På samma gång, viktiga framsteg gjordes inom vetenskapen om gravitationsassisterade banor . Medan matematik och fysik är ganska komplicerade, den grundläggande idén är att ett rymdfarkoster kan använda gravitationen på en närliggande planet för att ge den en stor hastighetsökning, så länge rymdfarkosten följer den rätta banan. Ju högre massan på planeten, ju starkare gravitationskraft, och ju större boost. Det innebar att när en rymdsond nådde Jupiter (den mest massiva planeten i vårt solsystem), den kan använda Jupiters tyngdkraft som en slangbult och ge sig ut för att utforska de mer avlägsna planeterna.
År 1965, en ingenjör vid namn Gary Flandro märkte att i mitten av 1970-talet de yttre planeterna skulle vara inriktade på ett sådant sätt att en rymdfarkost skulle kunna besöka dem alla med hjälp av en serie tyngdkraftsförstärkningar [källa:Evans]. Just den här anpassningen var inte bara en händelse en gång i livet-den skulle inte inträffa igen i ytterligare 176 år. Det var en fantastisk slump att den tekniska förmågan att utföra ett sådant uppdrag utvecklades några år innan planeterna ställde upp för att tillåta det.
Initialt, det ambitiösa projektet, känd som Grand Tour, skulle ha skickat en rad sonder för att besöka alla de yttre planeterna. 1972, dock, budgetprognoser för projektet närmade sig 900 miljoner dollar, och NASA planerade utvecklingen av rymdfärjan [källa:Evans]. Med de enorma pendelutvecklingskostnaderna hotande, Grand Tour avbröts och ersattes med en mer blygsam missionsprofil. Detta skulle vara en förlängning av Mariner -programmet, kallas för Mariner Jupiter-Saturn mission (MJS) . Baserat på Mariner-plattformen och förbättrad med kunskap från Pioneer 10:s flygtid från Jupiter 1973, de nya sonderna tog så småningom namnet Voyager. Designen slutfördes 1977. Optimistiska NASA-ingenjörer trodde att de kanske skulle kunna använda gravitation-assisterade banor för att nå Uranus och Neptunus om det första uppdraget att besöka Jupiter och Saturn (och några av deras månar) slutfördes framgångsrikt. Idén om Grand Tour flimrade tillbaka till livet.
Den sista Voyager -uppdragsplanen såg ut så här:Två rymdfarkoster (Voyager 1 och Voyager 2) skulle sjösättas med några veckors mellanrum. Voyager 1 skulle flyga förbi Jupiter och flera av Jupiters månar på relativt nära avstånd, skanna och ta foton. Voyager 2 skulle också flyga förbi Jupiter, men på ett mer konservativt avstånd. Om allt gick bra, båda sonderna skulle katapulteras mot Saturnus av Jupiters gravitation. Voyager 1 skulle sedan undersöka Saturnus, specifikt ringarna, liksom månen Titan. Vid det tillfället, Voyager 1:s bana skulle ta den ur solsystemets ekliptik (planet för planeternas banor), bort från alla andra planeter, och så småningom ur själva solsystemet.
Under tiden, Voyager 2 skulle besöka Saturnus och flera av Saturns månar. Om det fortfarande fungerade korrekt när det var klart, det skulle förstärkas av Saturns gravitation att besöka Uranus och Neptunus innan vi också lämnar ekliptiken och lämnar solsystemet. Detta betraktades som ett långskott, men otroligt, allt fungerade som planerat.
Nästa, vilken typ av hårdvara bar Voyagers ut i rymden?
Vilken lanserades först?Voyager 2 lanserades från Cape Canaveral, Fla., ombord på en Titan-Centaur-raket den 20 augusti, 1977. Voyager 1 lanserades den 5 september, 1977. Varför är numreringen omvänd? Väl på väg till de yttre planeterna, Voyager 1 passerade Voyager 2 och nådde Jupiter först. NASA trodde att allmänheten skulle bli förvirrad om Voyager 2 började rapportera tillbaka först, så numreringen följer inte lanseringsordern.
Voyager rymdfarkoster Time &Life Pictures/Getty Images Båda Voyager -rymdfarkosterna är identiska. De har inte en snygg, aerodynamisk design eftersom det inte finns någon aerodynamisk friktion i rymden att oroa sig för. Väg 1, 592 pund (722 kilo), de består av en huvudbuss, en höghastighetsantenn, tre bommar som innehöll vetenskapliga instrument och strömförsörjning, och två andra antenner.
Huvudbussen är Voyagers kropp. Det är en 10-sidig låda på 1,8 meter, och den innehåller några vetenskapliga instrument, elektronik och en bränsletank för raketpropellerna. Thrusterarna används för att omorientera båten när den rör sig genom rymden.
Monterad ovanpå huvudbussen, höghastighetsantennen är 3,7 meter bred och ser ut som en parabolantenn. Denna antenn är hur Voyagers tar emot kommandon från jorden och skickar tillbaka den data de samlar in. Oavsett vart en Voyager rymdfarkost flyger, höghastighetsantennen pekar alltid mot jorden.
En av bommarna som sträcker sig från huvudbussen bär Voyagers radioisotop termoelektrisk strömförsörjning . Pellets av plutoniumdioxid avger värme genom naturligt sönderfall. Denna värme omvandlas till elektricitet med hjälp av en serie termoelement. Även om uteffekten inte är särskilt stark, den driver elektroniken och instrumenten ombord på Voyagers under mycket lång tid. Strömmen förväntas inte tappas helt förrän 2020. Strömförsörjningen placerades på en bom för att förhindra att strålningen stör de andra vetenskapliga instrumenten.
De andra två bommarna bär en rad instrument. Dessa inkluderar:
[källa:Evans, Dethloff &Schorn]
Kanske de viktigaste instrumenten ombord på Voyagers, när det gäller allmänheten, är kamerorna. Monteras också på instrumentbommen, kamerorna har en upplösning på 800x800, med både vidvinkel- och smalfältversioner. Kamerorna gav oöverträffade foton av de yttre planeterna och gav oss utsikt över vårt solsystem som vi aldrig tidigare varit med om (inklusive det berömda avgångsskottet som visar både jorden och jordens måne i samma ram). Bommen som bär kamerorna kan flyttas oberoende av resten av båten.
Voyagers datorsystem var också mycket imponerande. Att känna till hantverket skulle vara av sig själv mycket av tiden, med fördröjningen mellan kommando och svar från jorden växer längre ju längre båten gick ut i rymden, ingenjörer utvecklade en självreparerande datorsystem . Datorn har flera moduler som jämför data de tar emot och utmatningsinstruktionerna som de beslutar om. Om en modul skiljer sig från den andra, det antas vara felaktigt och elimineras från systemet, ersättas av en av reservmodulerna. Den testades strax efter lanseringen, när en fördröjning i utplaceringen av bommen lästes fel som ett fel. Problemet korrigerades framgångsrikt.
I nästa avsnitt, vi får reda på vad vi lärt oss från Voyager -uppdragen.
GrundkontrollMedan Voyagers själva gjorde all datainsamling, det fanns också viktiga uppdragselement på marken. Voyagers signaler blev allt svårare att upptäcka när de flög ut i det yttre solsystemet, så NASA förbättrade ett världsomspännande nätverk av radiomottagningsstationer för att bättre upptäcka dem. En serie med 70 meter långa radiorätter drar in Voyager-data och skickar ut signaler till den, upprätthåller nästan kontinuerlig kommunikation [källa:Evans].
Jupiters stora röda fläck, som sträcker sig från ekvatorn till de södra polära breddgraderna, sett av rymdsonden Voyager 2 1979. MPI/Hulton Archive/Getty Images Även om livstidsuppdragskostnaden för Voyager översteg 750 miljoner dollar, 1989 hade rymdfarkosterna returnerat tillräckligt med vetenskapliga data för att fylla 6, 000 upplagor av Encyclopedia Britannica [källa:Evans]. Vetenskapsmodulerna ombord valdes bland förslag från forskargrupper över hela USA. Informationen om Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus (och många av deras månar) som vi lärde oss från Voyager -uppdragen var inte bara stora i mängd, men också i inflytande. Det formade vetenskapliga läroböcker i skolor i USA, informerade allmänna uppfattningar om solsystemet och lade grunden för det moderna rymdprogrammet. Mycket av det vi vet om de yttre planeterna kom från Voyager. För att inte tala om de tusentals fotografier som tagits från utsiktspunkter som människor aldrig tidigare upplevt. Dessa lysande bilder av Jupiter och Saturnus drog allmänhetens fantasi och drev entusiasm för framtida rymdutforskning.
Från Voyager, vi lärde oss mer om vädret på Jupiter; ringarna runt Jupiter, Saturnus och Uranus; vulkanisk aktivitet på Jupiters måne Io; massorna och densiteterna på Saturns månar; atmosfärstrycket på Titan, Saturns största måne; magnetfältet hos Uranus; och ett beständigt vädersystem på Neptunus så stort som jorden, känd som Stor mörk fläck . När Voyager 2 nådde Neptunus, det var 1989. Mer än 10 år hade gått sedan lanseringen, och många av forskarna som arbetade med det ursprungliga uppdraget hade gått vidare. Voyager hade passerat Jupiter, Saturnus och Uranus 1979, 1981 och 1986, respektive.
The Great Dark Spot på ytan av Neptunus, som observerats av rymdfarkosten Voyager 2 1989. Platsen, tros vara en virvlande massa gaser, hade försvunnit 1994, att ersättas av en liknande plats på en annan plats. Space Frontiers/Hulton Archive/Getty Images Så var är de nu? De två Voyagers är inte tillsammans. Voyager 1 rör sig norrut (relativt jordens orientering ur solsystemet), medan Voyager 2 rör sig söderut. Under 2007, de gick in i heliosheden, den yttersta delen av solsystemet. Där, solvinden möter interstellära magnetfält och bildar en gräns med en chockvåg. Voyagers passerade chockvågen och skickade tillbaka data, ge astronomer sin första uppfattning om heliohöljet form och läge. Den 21 september 2013, Voyager -forskare rapporterade att Voyager 1 lämnade solsystemet den 25 augusti, 2012.
Även om vissa instrument på Voyagers inte längre fungerar, de fortsätter att skicka tillbaka viktig information. Tänk dig en bil som har varit på väg kontinuerligt sedan 1977, och du får en uppfattning om hur fantastiska dessa rymdfarkoster är. På deras nuvarande avstånd, det tar radiosignaler som färdas med ljusets hastighet mer än 14 timmar för att nå jorden. Farkosten tar slut på bränsle för sina orienteringspropeller och måste stänga av några instrument under de kommande åren när deras plutonium tar slut också. År 2020, de kommer att vara mörka och tysta.
Ändå kommer de att fortsätta på sin nuvarande bana, flyttar över 30, 000 mph (48, 280 km/h), kommer ut i Vintergatan i tiotusentals år. Utan någon atmosfär i rymden, de kommer aldrig att korrodera, och det finns lite för dem att krascha in i interstellära rymden. Det kommer att ta dem cirka 40, 000 år innan de ens kommer inom ljusår från en annan stjärna. Voyagers kan resa i hundratusentals eller till och med miljoner år.
Vad händer om Voyagers möter en intelligent främmande civilisation någon dag? Vi har lämnat ett meddelande till dem.
"Sounds of Earth" guldpläterad skiva och amerikansk flagga förberedd för lagring ombord på rymdfarkoster Voyager 2, med projektledaren John Cassini (vänster), på Kennedy Space Center. Time &Life Pictures/Getty Images När NASA insåg att Voyagers så småningom skulle resa utanför kanten av vårt solsystem, de bestämde sig för att det kan vara en bra idé att inkludera någon form av meddelande till intelligenta utomjordingar som någon dag kan hitta dem. En kommitté som leds av astronom Carl Sagan sätt ihop dessa budskap. De finns på guldpläterade kopparskivor, som är graverade ungefär som ett vinylskivalbum. En del av skivan innehåller ljudinformation, inklusive en mängd olika musik, hälsningar som talas på 55 olika språk (inklusive några som är mycket dunkla eller länge utdöda) och ett urval av naturljud. Skivorna innehåller också 122 bilder, kodas som vibrationer på skivan med instruktioner för avkodning.
På varje skivans täckplatta finns flera symboler som visar metoden för att spela upp skivan (en penna och monteringsfat ingår också). Bildavkodningsinstruktionerna avslöjas, beskriver "bildstart" -signalen, bildförhållandet för bilderna, och en reproduktion av den första bilden, så utomjordingarna skulle veta om de fick rätt. En starmap som tydligt visar platsen för jorden kompletterar bilden.
Om utomjordingarna undrar hur länge Voyager de hittar har rest, de kan undersöka biten uran-238 som är fäst vid huvudbussen nära posten. Undersöker isotopförhållandena (förutsatt att de känner till halveringstiden för uran-238), de kunde sedan utläsa hur länge provet hade varit i rymden.
Vilken musik kommer utomjordingarna att höra när de spelar skivan? Mestadels traditionell musik från en mängd olika kulturer, som indianer sjunger, Skotska säckpipor och afrikansk ritualmusik. Det är också något av en samling "klassiska hits" av klassisk musik. De mest samtida låtarna är "Johnny B. Goode" av Chuck Berry och ett jazznummer av Louis Armstrong.
Avkodningsinstruktionerna och kartan på omslaget till den gyllene skivan Courtesy NASA/JPL-Caltech Bilderna på skivan är varierande, och inkludera kartor över jorden, bilder av de andra planeterna i vårt solsystem, bilder på olika djur och flera bilder på människor. Carl Sagan skrev en bok om skivan, kallad "Murmurs of Earth". En medföljande CD-ROM släpptes decennier senare.
Voyager -skivorna liknar en plack som placerades ombord på Pioneer 10 och Pioneer 11, även om skaparna av Voyager -skivorna ägnade mycket tid åt att se till att utomjordingarna kunde avkoda det. Många jordforskare kunde inte avkoda informationen på Pioneer -placket. Just då, vissa uttryckte oro över att alla fientliga utomjordingar som hittar Voyager -skivan skulle ha en karta som leder dem direkt till jorden. Dock, Voyagers kommer att tillbringa tiotusentals år i interstellärt utrymme innan de är någon annanstans nära en annan stjärna, så frågan är egentligen ingen omedelbar oro. Om skivorna någonsin hittas, det kan vara så långt i framtiden att människor inte längre finns.
För mer intressanta artiklar om rymdutforskning, prova nästa sida.
V'GerI "Star Trek:The Motion Picture" (den första Star Trek -filmen), mycket av handlingen kretsade kring en konstig elektronisk livsform som kallas V’Ger. I slutet av filmen, det avslöjas att V’Ger är en av Voyager -rymdsonderna (Voyager 6, som aldrig existerade i den verkliga världen) som antingen har fått känslan på egen hand eller fått känslan av en främmande ras. Den vill utrota hela mänskligheten, men utvecklas istället till ännu en form av liv.
Inom det fiktiva Star Trek -universum, det råder viss tvist om V’Gers plats i Trek -historien. Vissa föreslår att V’Ger skapade Borg, en förkylning, logisk främmande ras som skulle bli de främsta skurkarna i "Star Trek:The Next Generation". Andra tror att Borg stötte på V’Ger, men att cyborg -utomjordingarna fanns före slumpmötet.
Läs mer
