Voyager-rumfartøjet rækker stadig efter stjernerne og sætter rekorder efter 40 år

Menneskehedens fjerneste og længst levede rumfartøj, Voyager 1 og 2, opnå 40 års drift og udforskning i august og september. På trods af deres store afstand, de fortsætter med at kommunikere med NASA dagligt, undersøger stadig den endelige grænse.

Deres historie har ikke kun påvirket generationer af nuværende og fremtidige videnskabsmænd og ingeniører, men også jordens kultur, herunder film, kunst og musik. Hvert rumfartøj bærer en gylden rekord af jordlyde, billeder og beskeder. Da rumfartøjet kunne holde milliarder af år, disse cirkulære tidskapsler kunne en dag være de eneste spor af menneskelig civilisation.

"Jeg tror, ​​at få missioner nogensinde kan matche resultaterne af Voyager-rumfartøjet i løbet af deres fire årtiers udforskning, " sagde Thomas Zurbuchen, associeret administrator for NASA's Science Mission Directorate (SMD) ved NASAs hovedkvarter. "De har uddannet os til universets ukendte vidundere og virkelig inspireret menneskeheden til at fortsætte med at udforske vores solsystem og videre."

Voyagers har sat adskillige rekorder på deres enestående rejser. I 2012 Voyager 1, som blev lanceret den 5. september, 1977, blev det eneste rumfartøj, der er kommet ind i det interstellare rum. Voyager 2, lanceret den 20. august, 1977, er det eneste rumfartøj, der har fløjet af alle fire ydre planeter - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Deres talrige planetariske møder inkluderer opdagelse af de første aktive vulkaner hinsides Jorden, på Jupiters måne Io; antydninger af et underjordisk hav på Jupiters måne Europa; den mest jordlignende atmosfære i solsystemet, på Saturns måne Titan; det forvirrede, den iskolde måne Miranda ved Uranus; og iskolde gejsere på Neptuns måne Triton.

Selvom rumfartøjet har efterladt planeterne langt bagud - og ingen af ​​dem vil komme i nærheden af ​​en anden stjerne i 40, 000 år – de to sonder sender stadig observationer tilbage om forhold, hvor vores sols indflydelse aftager, og det interstellare rum begynder.

Voyager 1, nu næsten 13 milliarder miles fra Jorden, rejser gennem det interstellare rum nordpå ud af planeternes plan. Sonden har informeret forskerne om, at kosmiske stråler, atomkerner accelererede til næsten lysets hastighed, er så meget som fire gange mere udbredt i det interstellare rum end i nærheden af ​​Jorden. Det betyder heliosfæren, det boblelignende volumen, der indeholder vores solsystems planeter og solvind, fungerer effektivt som et strålingsskjold for planeterne. Voyager 1 antydede også, at magnetfeltet i det lokale interstellare medium er viklet rundt om heliosfæren.

Voyager 2, nu næsten 11 milliarder miles fra Jorden, rejser sydpå og forventes at komme ind i det interstellare rum i de næste par år. De forskellige placeringer af de to Voyagers gør det muligt for videnskabsmænd at sammenligne lige nu to områder af rummet, hvor heliosfæren interagerer med det omgivende interstellare medium ved hjælp af instrumenter, der måler ladede partikler, magnetiske felter, lavfrekvente radiobølger og solvindplasma. Når Voyager 2 krydser ind i det interstellare medium, de vil også være i stand til at prøve mediet fra to forskellige steder samtidigt.

"Ingen af ​​os vidste, da vi lancerede for 40 år siden, at alt stadig ville virke, og fortsætter på denne pionerrejse, " sagde Ed Stone, Voyager-projektforsker baseret på Caltech i Pasadena, Californien. "Det mest spændende, de finder i de næste fem år, vil sandsynligvis være noget, som vi ikke vidste var derude for at blive opdaget."

De tvillinger Voyagers har været kosmiske overpræstere, takket være fremsynethed fra missionsdesignere. Ved at forberede sig på strålingsmiljøet ved Jupiter, den hårdeste af alle planeter i vores solsystem, rumskibene var godt rustet til deres efterfølgende rejser. Begge Voyagers bærer redundante systemer, der gør det muligt for rumfartøjet at skifte til backup-systemer autonomt, når det er nødvendigt, samt langtidsholdbare strømforsyninger. Hver Voyager har tre radioisotop termoelektriske generatorer, enheder, der bruger den varmeenergi, der genereres fra henfaldet af plutonium-238 - kun halvdelen af ​​den vil være væk efter 88 år.

Rummet er næsten tomt, så Voyagers er ikke på et væsentligt niveau af risiko for bombardement af store genstande. Imidlertid, Voyager 1's interstellare rummiljø er ikke et fuldstændigt tomrum. Den er fyldt med skyer af fortyndet materiale tilbage fra stjerner, der eksploderede som supernovaer for millioner af år siden. Dette materiale udgør ikke en fare for rumfartøjet, men er en vigtig del af det miljø, som Voyager-missionen hjælper videnskabsmænd med at studere og karakterisere.

Fordi Voyagers' effekt falder med fire watt om året, ingeniører lærer at betjene rumfartøjet under stadig strammere magtbegrænsninger. Og for at maksimere Voyagers' levetid, de skal også konsultere dokumenter skrevet årtiers tidligere, der beskriver kommandoer og software, ud over tidligere Voyager-ingeniørers ekspertise.

"Teknologien er mange generationer gammel, og det kræver en person med 1970'ernes designerfaring at forstå, hvordan rumfartøjet fungerer, og hvilke opdateringer der kan foretages for at tillade dem at fortsætte med at operere i dag og i fremtiden, " sagde Suzanne Dodd, Voyager projektleder baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena.

Teammedlemmer vurderer, at de bliver nødt til at slukke for det sidste videnskabelige instrument inden 2030. selv efter at rumfartøjet er stille, de vil fortsætte på deres baner med deres nuværende hastighed på mere end 30, 000 mph (48, 280 kilometer i timen), fuldfører et kredsløb inden for Mælkevejen hvert 225. millioner år.

Først og længst:Hvordan Voyagers blazed Trails

Få missioner kan matche resultaterne af NASAs banebrydende Voyager 1 og 2 rumfartøjer i løbet af deres 40 års udforskning. Her er en kort liste over deres største bedrifter til dato.

Planetariske førstegange

Lanceret i 1977, Voyagers leverede mange overraskelser og opdagelser fra deres møder med gasgiganterne i det ydre solsystem:Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Mellem 1977 og 1990 missionen opnåede disse udmærkelser:

• Det første rumfartøj, der fløj forbi alle fire planeter i det ydre solsystem (Voyager 2)
• Første mission for at opdage flere måner af de fire ydre planeter (begge rumfartøjer):tre nye måner ved Jupiter, fire nye måner ved Saturn, 11 nymåner ved Uranus, seks nymåner ved Neptun
• Det første rumfartøj, der fløj forbi fire forskellige målplaneter (Voyager 2)
• Første rumfartøj til at besøge Uranus og Neptun (Voyager 2)
• Første rumfartøj til at afbilde Jupiters ringe, Uranus og Neptun (Voyager 2)
• Første rumfartøj til at opdage aktive vulkaner hinsides Jorden (på Jupiters måne Io—Voyager 1)
• Første rumfartøj til at opdage lyn på en anden planet end Jorden (ved Jupiter-Voyager 1)
• Det første rumfartøj, der fandt forslag til et hav hinsides Jorden (ved Jupiters måne Europa - begge rumfartøjer)
• Første rumfartøj til at opdage en nitrogenrig atmosfære fundet uden for vores hjemmeplanet (ved Saturns måne Titan—Voyager 1)

Heliofysik først

Efter at Voyager 1 forlod Saturn i november 1980, det begyndte en rejse, hvor ingen menneskeskabte genstand nogensinde havde været før:rummet mellem stjernerne. Den 25. august 2012, det krydsede over i det interstellare rum, efterlader heliosfæren - den enorme magnetiske boble, der omslutter vores sol, planeter og solvind. Voyager 2 satte kursen mod det interstellare rum efter afgang fra Neptun i august 1989, og forventes at komme ind i det interstellare rum i de næste par år. Sammen har Voyagers lært os meget om omfanget af vores sols indflydelse og selve naturen af ​​det rum, der ligger bag vores planeter.

• Første rumfartøj til at forlade heliosfæren og ind i det interstellare rum (Voyager 1)
• Første rumfartøj til at måle den fulde intensitet af kosmiske stråler - atomer accelereret til næsten lysets hastighed - i det interstellare rum (Voyager 1)
• Første rumfartøj til at måle magnetfelt i det interstellare rum (Voyager 1)
• Første rumfartøj til at måle tætheden af ​​interstellart medium - materiale udstødt af gamle supernovaer (Voyager 1)
• Det første rumfartøj til at måle solvindstød – grænsen, hvor solvindladede partikler sænker sig under lydens hastighed, når de begynder at presse ind i det interstellare medium (Voyager 2)

Engineering and Computing Firsts and Records

The Voyagers, som blev lanceret med næsten identiske konfigurationer og instrumenter, blev designet til at modstå Jupiters barske strålingsmiljø - den største fysiske udfordring, de nogensinde ville støde på. Forberedelserne til faren ved Jupiter sikrede, at Voyagers ville være godt rustet til resten af ​​deres rejser, også. Teknik- og computerfremskridt, som Voyagers debuterede, satte scenen for fremtidige missioner.

• Det første rumfartøj, der var omfattende beskyttet mod stråling, som også satte standarden for strålingsdesignmargin, der stadig bruges til rummissioner i dag
• Første rumfartøj beskyttet mod eksterne elektrostatiske udladninger
• Første rumfartøj med programmerbar computerstyret holdning og artikulation (hvilket betyder, at rumfartøjet peger)
• Første rumfartøj med autonom fejlbeskyttelse, i stand til at opdage sine egne problemer og træffe korrigerende handlinger
• Første brug af Reed-Solomon-kode til rumfartøjsdata - en algoritme til at reducere fejl i datatransmission og -lagring, som er meget brugt i dag
• Første gangs ingeniører koblede jordkommunikationsantenner sammen i et array for at kunne modtage flere data (til Voyager 2's Uranus-møde)

Udover det, Voyager-rumfartøjet fortsætter med at sætte udholdenheds- og afstandsrekorder:

• Længste kontinuerligt fungerende rumfartøj (Voyager 2, som passerede Pioneer 6's rekord den 13. august, 2012)
• Fjerneste rumfartøj fra Solen (Voyager 1, som passerede Pioneer 10's distance den 17. feb. 1998 og er i øjeblikket omkring 13 milliarder miles, eller 21 milliarder kilometer, væk)