Вояджер-1 станет первым аппаратом, который покинет пространство солнечной системы и выйдет в межзвездное пространство. Данные, полученные с автоматического зонда, свидетельствуют о том, что он уже близок к границе с межзвездным пространством.

Вояджер-1 (Voyager-1) — 723-килограммовый автоматический зонд, предназначенный для исследования солнечной системы и её окрестностей. Запуск аппарата был произведен 5 сентября 1977 года с мыса Канаверал. В настоящее время аппарат находится в рабочем состоянии и выполняет дополнительную задачу по определению местонахождения границ солнечной системы, включая пояс Койпера. Пояс Койпера – область Солнечной системы от орбиты Нептуна (30 а. е. от Солнца) до расстояния около 55 а. е. от Солнца. Как и пояс астероидов, он состоит в основном из малых тел, то есть материала, оставшегося после формирования Солнечной системы. В отличие от объектов пояса астероидов, которые в основном состоят из горных пород и металлов, объекты пояса Койпера состоят, главным образом, из летучих веществ (называемых льдами), таких как метан, аммиак и вода. В этой области ближнего космоса находятся, по крайней мере, три карликовые планеты: Плутон, Хаумеа и Макемаке.

Первоначальная задача Вояджера-1 была в исследовании Юпитера и Сатурна. На борту аппарата закреплена золотая пластина, где для инопланетян указано местонахождение Земли, а также записаны ряд изображений и звуков.

В настоящий момент Вояджер-1 — самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком. На 11 июня 2012 года Вояджер находился на расстоянии в 120,921 а. е. или 18,089 млрд. км от Солнца.

Границы Солнечной системы выделяют по взаимодействию между солнечным ветром (постоянно испускаемым Солнцем потоком плазмы), который выносит наружу «вмороженное» в него солнечное магнитное поле, и межзвездной средой со своим магнитным полем и веществом.

В основном солнечный ветер состоит из полностью или частично ионизированных водорода и гелия (вещество, находящееся в таком состоянии, получило название плазмы), которые «летят» со средней скоростью около 450 километров в секунду.

Ближайшая граница гелиосферы находится на расстоянии около 90 астрономических единиц (а.е. – одна астрономическая единица — соответствует расстоянию от Солнца до Земли).

Постепенно солнечный ветер замедляется, а составляющие его частицы начинают изменять направление своего движения и сбиваться в кучу.

Эта внутренняя граница Солнечной системы, называется границей ударной волны (termination shock) (здесь солнечный ветер резко замедляется до звуковых значений (относительно скорости самого Солнца) со сверхзвуковых скоростей) и ограничивает область, в которой солнечный ветер и солнечное магнитное поле полностью доминируют. Это граница столкновения солнечного ветра с межзвездной плазмой.

Космический аппарат Вояджер-1 пересёк границу ударной волны в декабре 2004, когда находился на расстоянии 94 а.е. от Солнца. Такой вывод был сделан по изменению показателей магнитного поля, получаемых с аппарата.

В апреле 2010 года скорость солнечного ветра снизилась до нуля. Это знаменовало собой начало новой области. Весной и летом 2010 года инженеры несколько раз повернули корабль, дабы понять, не дует ли ветер в другую сторону.

С июня 2010 года влияние солнечного ветра последовательно приближалось к нулю. 13 декабря 2010 года «Вояджер-1» вошел в зону, при которой воздействие солнечного ветра равно нулю, то есть он достиг пределов Солнечной системы. Расстояние, которое он пролетел на середину декабря 2010 г., составляло ~17,41 млрд. км.

В декабре 2011 аппарат «Вояджер-1» добрался до так называемого региона стагнации — последнего рубежа, отделяющего аппарат от межзвездного пространства. Область стагнации представляет собой регион с довольно сильным магнитным полем (индукция резко возросла почти в два раза по сравнению с предыдущими значениями) — давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Кроме этого аппарат зарегистрировал рост количества высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые проникают в Солнечную систему из межзвездного пространства.

Далее простирается динамическая гелиосферная мантия, где солнечное и межзвездное влияния конкурируют друг с другом. Гелиосферная мантия начинается на расстоянии 80-100 а.е. от Солнца. Однако, в отличие от внутренней области гелиосферы, мантия не имеет сферической формы. Её форма скорее похожа на вытянутую кометную кому, простирающуюся в противоположном движению Солнца направлении. Толщина мантии со стороны набегающего межзвёздного ветра намного меньше, чем с противоположной. Текущая миссия Вояджеров состоит в сборе данных о гелиосферной мантии.

Несмотря на растущее сопротивление, частицы солнечного ветра могут удалиться от Солнца еще на расстояние около 40 а.е. от границы ударной волны. Преодолеть этот предел большинство из них уже не в силах. Область, где солнечный ветер превращается в штиль, называется гелиопаузой (heliopause) — внешней границей Солнечной системы, где влияние межзвездной среды становится доминирующим. Давление солнечного ветра уже неспособно оттеснять межзвёздное вещество из Солнечной системы и происходит перемешивание вещества солнечного ветра с межзвёздным.

Приблизительно через 230 а.е. проходит еще одна граница Солнечной системы, образовавшаяся из-за ее движения вокруг центра нашей Галактики — Млечного Пути. Так называемая головная ударная волна (bow shock), возникающая при обтекании гелиосферы плазмой межзвездной среды. Это граница, на которой происходит столкновение межзвёздной среды с набегающим солнечным ветром

Последняя цель Вояджера-1 — достигнуть гелиопаузы, которую считают границей нашей Солнечной Системы, на которой происходит окончательное торможение солнечного ветра. Его давление уже неспособно оттеснять межзвёздное вещество из Солнечной системы и происходит перемешивание вещества солнечного ветра с межзвёздным.

По одной из гипотез, между головной ударной волной и гелиопаузой существует область, заполненная горячим водородом, называемая водородной стеной. Эта стена содержит межзвёздное вещество, сжатое взаимодействием с гелиосферой. Когда частицы, испускаемые Солнцем, сталкиваются с частицами межзвёздного вещества, они теряют свою скорость, преобразовывая кинетическую энергию в тепловую, что приводит к формированию области нагретого газа.

Если Вояджер-1 всё ещё будет функционировать при достижении гелиопаузы, то он станет первым зондом, передавшим информацию об условиях, царящих в межзвёздной среде. С такого расстояния сигналы Вояджера-1 будут идти более 14 часов до центра управления (Лаборатория Реактивного Движения, объединенный проект NASA и Caltech). Сейчас Вояджер-1 движется по гиперболической траектории на третьей космической скорости, что гарантирует, что он не вернётся в Солнечную систему под действием гравитационного притяжения Солнца. Наряду с Вояджером-1, межзвёздными исследованиями занимается Вояджер-2, а в будущем — и Новые горизонты.

Солнечная система, гелиосфера, облако Орта и Альфа Центавра, наложенные на логарифмическую шкалу

С января 2009 года по январь 2012 количество заряженных частиц галактического происхождения, зафиксированных «Вояджером» постепенно росло и увеличилось на 25%. Начиная с седьмого мая количество галактических частиц увеличивалось на 9% за месяц.

Датчики зонда зафиксировали резкое снижение количества заряженных частиц, исходящих от Солнца. Эти данные заставляют ученых предполагать, что «Вояджер» приближается к границе Солнечной системы, хотя аппарат еще находится внутри гелиосферы, ученые ожидают, что вскоре он выйдет в межзвездное пространство. Согласно предположениям специалистов NASA, в этот момент аппаратура зонда должна зафиксировать изменение в магнитном поле. Если в гелиосфере силовые линии ориентированы в направлении с востока на запад, то в межзвездном пространстве, как ожидается, они будут ориентированы с севера на юг.

Когда «Вояджер» пересечет границу Солнечной системы, его детекторы должны зарегистрировать резкое падение числа горячих частиц и одновременное увеличение количества холодных частиц.

Ожидается, что Вояджер-1 преодолеет эту границу в 2014 году.

Аппарат Вояджер-1 имеет плутониевый реактор, который может питать его энергией при текущем уровне расхода примерно до 2025 года. После этого времени Вояджер продолжит лететь, но передавать данные на Землю он уже не сможет.

Использованы материалы

ru.wikipedia.org

Tags: , , , , , , ,

Эта статья была опубликована: Суббота, июня 16, 2012 в 10:16 в категории Космические полеты. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

One Response for "Вояджер-1 готовится выйти в межзвездное пространство"

Хомыч

Доходчиво. Спасибо за статью!

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha