Viajero

"Voyager" ( ing.  Voyager , literalmente - "Viajero"): el nombre de dos sondas espaciales estadounidenses lanzadas en 1977, así como un proyecto para explorar los planetas distantes del sistema solar con la participación de vehículos de esta serie.

En total, se crearon y enviaron al espacio dos vehículos de la serie Voyager: Voyager 1 y Voyager 2 . Los dispositivos fueron creados en el Jet Propulsion Laboratory ( ing.  Jet Propulsion Laboratory  - JPL) de la NASA . El proyecto se considera uno de los más exitosos y productivos en la historia de la investigación interplanetaria: ambas Voyagers transmitieron imágenes de alta calidad de Júpiter y Saturno por primera vez , y la Voyager 2 llegó a Urano y Neptuno por primera vez . Voyagers se convirtió en la tercera y cuarta nave espacial cuyo plan de vuelo preveía un vuelo fuera del sistema solar (las dos primeras fueron Pioneer 10 y Pioneer 11 ). La Voyager 1 se convirtió en la primera nave espacial de la historia en alcanzar los límites de la heliosfera e ir más allá [ 1] [2] .

Los vehículos de la serie Voyager son robots altamente autónomos equipados con instrumentos científicos para explorar los planetas exteriores , así como sus propias plantas de energía, motores de cohetes, computadoras , comunicación por radio y sistemas de control. El peso total de cada dispositivo es de unos 721  kg .

El Proyecto Voyager

El proyecto Voyager es uno de los experimentos más destacados realizados en el espacio en el último cuarto del siglo XX. Las distancias a los planetas gigantes son demasiado grandes para las herramientas de observación terrestres, por lo que las fotografías y los datos de medición enviados a la Tierra por las Voyagers siguen siendo de gran valor científico.

La idea del proyecto apareció por primera vez a mediados de la década de 1960, cuando el estudiante en prácticas Gary Flandro calculó la posibilidad de llegar a los planetas exteriores utilizando una asistencia gravitatoria cerca de Júpiter. En 1966, publicó un artículo en el que señaló que a fines de la década de 1970 había una buena oportunidad para volar alrededor de los cuatro planetas exteriores del sistema solar (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) a la vez con una nave espacial, debido a su rara convergencia en órbitas.

En 1969, la NASA lanzó un ambicioso proyecto llamado " Gran Tour ", que consistía en enviar dos naves espaciales en una trayectoria Júpiter-Saturno- Plutón y dos más en una trayectoria Júpiter-Urano-Neptuno. Sin embargo, la agencia no recibió fondos suficientes para prepararlo. Como resultado, se revisó el proyecto: Urano, Neptuno y Plutón se excluyeron oficialmente de él, y el número de lanzamientos se redujo a dos naves espaciales de la clase Mariner bien desarrollada . El nombre de trabajo del programa "Mariner Jupiter-Saturn" se cambió a "Voyager" poco antes del lanzamiento [3] .

Debido a que todos los planetas gigantes estaban bien ubicados en un sector relativamente estrecho del sistema solar (" desfile de planetas "), era posible utilizar maniobras gravitatorias para volar alrededor de todos los planetas exteriores, a excepción de Plutón. Por tanto, la trayectoria de vuelo se calculó en base a esta posibilidad, aunque el estudio de Urano y Neptuno no estaba incluido oficialmente en el programa de la misión (para garantizar llegar a estos planetas, sería necesaria la construcción de vehículos más caros y con características de mayor fiabilidad).

Después de que la Voyager 1 completara con éxito el programa de exploración de Saturno y su luna Titán , se tomó la decisión final de enviar la Voyager 2 a Urano y Neptuno. Para hacer esto, tuvimos que cambiar ligeramente su trayectoria, abandonando un sobrevuelo cercano cerca de Titán.

Equipamiento científico del dispositivo

• Cámaras de televisión con una definición de 800 líneas ; Se utilizan vidicons especiales con memoria. Leer un cuadro requiere 48 s .
  • gran angular (campo de unos 3°), distancia focal 200 mm ;
  • ángulo estrecho (0,4°), distancia focal 500 mm ;
• Espectrómetros :
  • Infrarrojo, rango de 4 a 50 micras ;
  • Ultravioleta, rango 50-170 nm;
• fotopolarímetro ;
• Complejo plasmático:
  • detector de plasma ;
  • detector de partículas cargadas de baja energía;
  • detector de rayos cósmicos ;
  • magnetómetros de alta y baja sensibilidad ;
  • receptor de ondas de plasma .

Equipo de potencia del dispositivo

A diferencia de las naves espaciales que exploran los planetas interiores, las Voyagers no pueden usar paneles solares , porque a medida que los vehículos se alejan del Sol, el flujo de radiación solar se vuelve demasiado pequeño; por ejemplo, cerca de la órbita de Neptuno es unas 900 veces menor que en la órbita . de la tierra

La fuente de electricidad son tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG). Están alimentados por plutonio-238 (a diferencia del plutonio-239 que se usa en las armas nucleares); su potencia en el momento del lanzamiento de la nave espacial era de aproximadamente 470  vatios a un voltaje de 30  voltios de corriente continua . La vida media del plutonio-238 es de aproximadamente 87,74 años y los generadores que lo utilizan pierden el 0,78% de su energía por año. En 2006, 29 años después de su puesta en marcha, dichos generadores deberían tener una potencia de sólo 373 W , es decir, alrededor del 79,5% de la original. Además, el termopar bimetálico , que convierte el calor en electricidad, también pierde eficiencia, y la potencia real será aún menor. El 11 de agosto de 2006, la potencia de los generadores Voyager 1 y Voyager 2 disminuyó a 290 y 291 W , respectivamente, es decir, alrededor del 60% de la potencia en el momento del lanzamiento. Estos rendimientos son mejores que las predicciones previas al vuelo basadas en un modelo teórico conservador de degradación del termopar. Con una caída de potencia, es necesario reducir el consumo de energía de la nave espacial, lo que limita su funcionalidad.

Voyager 2 problemas técnicos y soluciones

El vuelo de la Voyager 2 duró mucho más de lo previsto. En este sentido, tras el sobrevuelo de Júpiter, los científicos que acompañaron a la misión tuvieron que resolver una enorme cantidad de problemas técnicos. Los enfoques inicialmente correctos para el diseño de dispositivos hicieron posible hacer esto. Los problemas más significativos y resueltos con éxito incluyen:

• fallo de la sintonización automática de la frecuencia del oscilador local . Sin sintonización automática, el receptor solo puede recibir señales dentro de su propio ancho de banda, que es menos de 1/1000 de su valor normal. Incluso los desplazamientos Doppler de la rotación diaria de la Tierra lo superan en 30 veces . Solo había una salida: cada vez calcular un nuevo valor de la frecuencia transmitida y ajustar el transmisor terrestre para que, después de todos los cambios, la señal simplemente cayera en el ancho de banda del receptor. Esto se hizo: la computadora ahora está incluida en el circuito transmisor [4] .
• falla de una de las celdas RAM de la computadora de a bordo: el programa se reescribió y cargó para que este bit dejara de afectarlo;
• en una determinada parte del vuelo, el sistema de codificación de la señal de control utilizado ya no cumplía los requisitos de suficiente inmunidad al ruido debido al deterioro de la relación señal/ruido . Se cargó un nuevo programa en la computadora de a bordo, que se codificó con un código mucho más seguro (se usó un código doble Reed-Solomon ).
• Durante el vuelo del avión de los anillos de Saturno, el plato giratorio de a bordo con las cámaras de televisión se atascó, probablemente por una partícula de estos anillos. Los intentos cuidadosos de girarlo varias veces en direcciones opuestas permitieron, al final, desbloquear la plataforma;
• la caída en el poder de los elementos isotópicos de suministro requirió la compilación de ciclogramas complejos del funcionamiento de los equipos a bordo, algunos de los cuales comenzaron a apagarse de vez en cuando para proporcionar suficiente electricidad a la otra parte;
• la retirada inicialmente no planificada de los vehículos de la Tierra requirió una modernización múltiple del complejo de transceptores terrestres para recibir una señal debilitada [5] .

Mensaje a las civilizaciones extraterrestres

Adjunto al costado de cada Voyager había una caja redonda de aluminio con un disco de video chapado en oro en el interior. Hay 115 diapositivas en el disco, que contienen los datos científicos más importantes, tipos de la Tierra , sus continentes , varios paisajes, escenas de la vida de animales y humanos , su estructura anatómica y estructura bioquímica, incluida la molécula de ADN .

Se hacen las aclaraciones necesarias en código binario y se indica la posición del sistema solar en relación a catorce poderosos púlsares . La estructura hiperfina de la molécula de hidrógeno ( 1420 MHz ) se indica como una "regla de medición" .

Además de las imágenes, también se graban sonidos en el disco: el susurro de una madre y el llanto de un niño, las voces de pájaros y animales, el sonido del viento y la lluvia, el rugido de volcanes y terremotos , el susurro de la arena y el oleaje del océano .

El habla humana está representada en el disco por breves saludos en 55 idiomas de los pueblos del mundo. En ruso se dice: "¡Hola, te saludo!". Un capítulo especial del mensaje son los logros de la cultura musical mundial. El disco contiene obras de Bach , Mozart , Beethoven , composiciones de jazz de Louis Armstrong , Chuck Berry , música folclórica de muchos países.

El disco también contiene un discurso de Carter , quien fue presidente de los Estados Unidos en 1977 . Una traducción libre de la apelación suena así:

Este dispositivo fue creado en los EE. UU., un país con una población de 240 millones de personas entre los cuatro mil millones de habitantes de la Tierra. La humanidad todavía está dividida en naciones y estados separados, pero los países se están moviendo rápidamente hacia una sola civilización terrenal.

Estamos enviando este mensaje al espacio. Probablemente sobrevivirá durante mil millones de años de nuestro futuro, cuando nuestra civilización cambie y cambie por completo la faz de la Tierra... Si alguna civilización intercepta la Voyager y puede entender el significado de este disco, aquí está nuestro mensaje:

Es un regalo de un pequeño mundo lejano: nuestros sonidos, nuestra ciencia, nuestras imágenes, nuestra música, nuestros pensamientos y sentimientos. Estamos tratando de sobrevivir en nuestro tiempo para poder vivir en el suyo. Esperamos que llegue el día en que los problemas que enfrentamos hoy se resuelvan y nos unamos a la civilización galáctica. Estos registros representan nuestras esperanzas, nuestra determinación y nuestra buena voluntad en este vasto e inspirador universo.

En 2015, la NASA tomó la decisión de poner en línea todos los sonidos del disco de oro de las sondas Voyager. Cualquiera puede familiarizarse con ellos en el sitio web de la NASA [6] [7] .

Los vehículos abandonan el sistema solar

Tras el encuentro con Neptuno , la trayectoria de la Voyager 2 se desvió hacia el sur. Ahora su vuelo pasa en un ángulo de 48° con la eclíptica , en el hemisferio sur . La Voyager 1 se eleva por encima de la eclíptica (ángulo inicial de 38°). Los aparatos dejan para siempre el sistema solar .

Las capacidades técnicas de los dispositivos son las siguientes: la energía en las baterías termoeléctricas de radioisótopos será suficiente para operar de acuerdo con el programa mínimo hasta alrededor de 2025 [8] . La posible pérdida del Sol por el sensor solar puede ser un problema, ya que el Sol se vuelve más oscuro desde la distancia. Entonces, el haz de radio dirigido se desviará de la Tierra y la recepción de las señales del aparato será imposible. Esto podría suceder alrededor de 2030.

Ahora bien, de la investigación científica de las Voyagers, en primer lugar está el estudio de las regiones de transición entre el plasma solar y el interestelar . La Voyager 1 cruzó la onda de choque heliosférica ( terminación en inglés  shock ) en diciembre de 2004 a una distancia de 94  UA. del Sol [9] . La información proveniente de la Voyager 2 condujo a un nuevo descubrimiento: aunque el dispositivo aún no había alcanzado este límite en ese momento, los datos recibidos mostraron que era asimétrico: su parte sur estaba aproximadamente a 10 AU. más cerca del Sol que del norte (la explicación probable es la influencia del campo magnético interestelar ) [10] . La Voyager 2 cruzó el choque heliosférico el 30 de agosto de 2007 a una distancia de 84,6 AU. [11] [12] . Se espera que los vehículos crucen la heliopausa aproximadamente 10 años después de cruzar el arco de choque heliosférico [9] .

La nave espacial Voyager 2, lanzada el 20 de agosto de 1977, cruzó la frontera del sistema solar (más precisamente, la heliosfera ) en agosto de 2007. El 10 de diciembre de 2007, la NASA anunció los resultados de un análisis de los datos enviados por la Voyager.

A cierta distancia, la velocidad del viento solar cae bruscamente y deja de ser supersónica. La zona (prácticamente la superficie) en la que esto sucede se denomina límite de la onda de choque (en inglés  terminación shock o terminación shockwave ). Esta es la frontera que han cruzado los Voyagers. Se puede considerar como el límite de la heliosfera interna. Según algunas definiciones, la heliosfera termina aquí.

La Voyager 2 confirmó que la heliosfera no es una esfera perfecta, es achatada: su borde sur está más cerca del Sol que el norte. Además, la nave espacial hizo otra observación inesperada: la desaceleración del viento solar debido a la contrarrestación del medio interestelar debería haber provocado un fuerte aumento de la temperatura y la densidad del plasma del viento. De hecho, en el límite de la onda de choque, la temperatura era más alta que en la heliosfera interna, pero aún así la diferencia es 10 veces menor de lo esperado. Se desconoce qué causó la discrepancia y hacia dónde va la energía.

En noviembre de 2017, los motores Voyager 1 se lanzaron con éxito después de 37 años de inactividad. Esto se hizo para corregir la orientación para que la antena del dispositivo estuviera dirigida a la Tierra [13] . Los científicos esperan que el funcionamiento de algunos de los instrumentos científicos de las Voyagers pueda mantenerse hasta alrededor de 2030 [14] .

Memoria

La Voyager Region en Plutón lleva el nombre del programa (el nombre fue aprobado por la IAU el 7 de septiembre de 2017) [15] .

Notas

1. ↑ La sonda espacial por primera vez en la historia fue más allá del sistema solar - Society News - [email protected] . Consultado el 6 de abril de 2013. Archivado desde el original el 14 de abril de 2013. (indefinido)
2. ↑ Lisov, 2022 .
3. ↑ Explorando lo Desconocido / John M. Logsdon, Editor. - Washington, DC: Oficina de Historia de la NASA, 2011. - P. 286-287. — 796 pág. Archivado el 25 de diciembre de 2017 en Wayback Machine .
4. ↑ Sistema solar. A continuación, solo las estrellas Copia archivada del 25 de septiembre de 2020 en Wayback Machine (sobre el vuelo de la Voyager 2).
5. ↑ Mal funcionamiento de la Voyager: ¿qué les sucedió en el espacio  (ruso)  ? . Recuperado: 29 Agosto 2022.  (indefinido)
6. ↑ Disco de oro de Voyager para extraterrestres ahora disponible en SoundCloud | Ciencias Populares . Fecha de acceso: 28 de julio de 2015. Archivado desde el original el 29 de julio de 2015. (indefinido)
7. ↑ Voyager - La misión interestelar . Consultado el 28 de julio de 2015. Archivado desde el original el 3 de julio de 2017. (indefinido)
8. ↑ Neptuno es el corazón de un gigante marino . galspace.spb.ru. Consultado el 9 de agosto de 2011. Archivado desde el original el 10 de julio de 2011. (indefinido)
9. ↑ 12 Voyager: datos básicos . Fecha de acceso: 30 de octubre de 2006. Archivado desde el original el 29 de noviembre de 2016. (indefinido)
10. ↑ La Voyager II detecta el borde del sistema solar . Consultado el 30 de octubre de 2006. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2017. (indefinido)
11. ↑ POLIT.RU: Vladislav Izmodenov: evento científico de 2007 - Voyager 2 cruzando la frontera de la helosfera . Consultado el 13 de enero de 2009. Archivado desde el original el 14 de marzo de 2008. (indefinido)
12. ↑ Copia archivada . Consultado el 13 de enero de 2009. Archivado desde el original el 21 de mayo de 2009. (indefinido)
13. ↑ La NASA logró apagar los motores de la Voyager 1 hace 37 años Copia de archivo del 3 de diciembre de 2017 en Wayback Machine // RBC , 2 de diciembre de 2017
14. ↑ Tim Folger. La nave espacial Voyager que bate récords comienza a  apagarse . Scientific American (22 de junio de 2022). Recuperado: 24 junio 2022.
15. ↑ Características de Plutón dados los primeros nombres oficiales . Unión Astronómica Internacional (7 de septiembre de 2017). Consultado el 15 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 7 de septiembre de 2017. (indefinido)

Literatura

• Lisov Igor. Exploradores de los planetas exteriores: viaje de los pioneros y viajeros de la Tierra a Neptuno y más allá / Wiebe D. Z. . - Alpina no ficción, 2022. - 542 p. - ISBN 978-5-00139-335-1 . (Ruso)
• Roger Ludwig, Jim Taylor. Telecomunicaciones  Voyager . - Pasadena, California: Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto de Tecnología de California, 2012. - XI, 47 p. - (Serie Resumen de Diseño y Desempeño de DESCANSO).

Enlaces

• Sitio web  oficial de Voyager
• Satélites de Júpiter : En 3 horas / Ed. D. Morrison. - M.: Mir, 1985-1986.

diccionarios y enciclopedias	Gran catalán Britannica (en línea) universalis
En catálogos bibliográficos	J9U : 987007570739105171 LCCN : n90692226

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