Svemirske sonde Voyager 1 i Voyager 2 lansirane su prije 40 godina. U samo 12 godina odletjeli su blizu četiri glavna planeta Sunčevog sustava - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Obje svemirske sonde rade kontinuirano i šalju podatke na Zemlju, iako su trenutno izvan Pluton-ove orbite.
Vratimo se 1965., kad je trajalo natjecanje za lunarno slijetanje, a NASA je imala novca i samopouzdanja da ostvari veliki san.
U tom trenutku nitko nije razmišljao o Voyageru, jer su svi vjerovali da svemirska tehnologija još nije spremna za putovanja mnogo milijardi kilometara izvan Sunčevog sustava.
Ali već je bilo novca za zapošljavanje mladih i perspektivnih matematičara koji su radili u znanosti u velikom kalifornijskom istraživačkom centru JPL, a dvojica iz ove skupine matematičara činili su osnovu za razvoj Voyagera.
Michael Minovich i Gary Flandro dobili su zadatak istražiti moguće staze leta za svemirske sonde u Sunčevom sustavu. Ovo je bila studija pod sloganom "Pravovremena diskrecija", koja se trebala nastaviti sve do trenutka kada raketna industrija dosegne potrebnu razinu razvoja.
Nitko nije očekivao izvanredne rezultate, ali ta su dva mlada matematičara otkrila da je između 1976. i 1979. postojala jedinstvena prilika za lansiranje svemirske sonde u let u blizini četiri glavna planeta bez velikih izdataka goriva. Bila je to prilika koja se pojavila jednom svakih 176 godina. Tijekom ove tri godine planete su bile smještene na takav način da je bilo moguće gravitacijom jednog planeta letjeti sondom dalje prema sljedećem planetu.
Ovo je bilo sretno otkriće. Posljednji put se to dogodilo 1801. godine, kada smo bili zauzeti Napoleonovim ratovima i pomorskom bitkom u Kopenhagenu. Ali sljedeći će se put dogoditi 2153. godine.
NASA nije pustila ovu priliku: planovi za veliku ekspediciju Sunčevog sustava brzo su izrađeni.
Promotivni video:
Bilo je planirano poslati najmanje četiri svemirske sonde i pored toga istražiti daleki Pluton. U 1976-77. Bilo je planirano poslati dvije sonde na Jupiter, Saturn i Pluton, a 1979. - još dvije sonde na Jupiter, Uran i Neptun.
No, američki Kongres, nakon što je saznao da ovaj projekt vrijedi više od milijardu dolara, nije mu se svidio. Tada je to bilo puno novca. Kongres je htio izdvojiti novac za samo dvije svemirske sonde, koje će iskoristiti povoljni položaj planeta za istraživanje Jupitera i Saturna.
NASA se priprema za "Veliki hod"
NASA je počinila mali čin građanske neposlušnosti, što je, međutim, sada oprošteno.
Voyager 1 precizno je izveo službeni plan, koji se ograničio na posjet samo Jupiteru i Saturnu, što je omogućilo proučavanje Jupiterovog mjeseca Io i Saturnova velikog Mjeseca Titana iz neposredne blizine.
Ali to je također značilo da je Voyager 1 dobio orbitu iz koje je bilo nemoguće letjeti dalje Uranom i Neptunom. Znanstvenici su imali tajnu ideju da Voyager 2 drže na zalihama. Dobio je laganu stazu i zato je cijelo vrijeme letio za Voyager 1. Dok je Voyager 1 rješavao svoje zadatke, Voyageru 2 bilo je dopušteno da završi početnu misiju i leti na četiri velika planeta, odnosno da krene „Velikim hodom“, kako se kasnije pozvala ova ekspedicija.
Ova odluka imala je smiješnu posljedicu: Voyager 2 lansiran je prije Voyagera 1. Kao rezultat toga, brzi Voyager 1 prvi je stigao do Jupitera i Saturna. A spori Voyager 2 trebao se zadovoljiti drugim mjestom, ali dobio je priliku postati prva sonda koja je stigla do Urana i Neptuna.
Veliki nadzor dovodi do dodatnog rada
Stoga je Voyager 2 lansiran 20. kolovoza. I premda je to bila "spora" sonda, ipak je postigla brzinu od 52 tisuće kilometara na sat, zbog čega je prošla kraj Mjesečeve orbite za manje od 10 sati.
Dva tjedna kasnije, lansiran je brzi Voyager 1, a sada su se svi nadali glatkom letu za Jupiter. Ali tada je došlo do kvara, uslijed čega je znatan broj inženjera morao raditi prekovremeno tijekom sljedećih 12 godina.
Kontrolni centar je zaboravio poslati rutinsku poruku Voyageru 2. Kad računalo Voyager 2 nije primilo očekivanu poruku, u njegovim je uputama zapisano da se to može dogoditi samo ako ugrađeni prijemnik ne radi. Vjerovalo se da kontrolni centar jednostavno ne može zaboraviti na ovu operaciju.
Voyager 2 poslušno je prebacio na rezervni prijemnik, ali nije imao odgovarajuću postavku i mogao je primati signale samo u vrlo uskom frekvencijskom rasponu od 96 herca, a to je stvorilo probleme.
Kontrolni centar je prirodno slao signale vrlo specifične frekvencije, ali budući da se Voyager kretao vrlo brzo u odnosu na Zemlju, zbog Dopplerovog efekta, primio je signal različite frekvencije. Stoga je prijemnik podešen da prima signale u rasponu od 100 000 herca.
Voyager 2 je šutio
Prva reakcija bila je prebacivanje Voyagera 2 na glavni prijemnik, no taj se prijemnik odmah potpuno razbio. Kao rezultat toga, NASA nije mogla poslati naredbe svemirskoj sondi.
Pokazalo se da je to bio puno ozbiljniji problem od očekivanog. Brzinu u odnosu na Zemlju bilo je lako izračunati, ali puno je gore što su čak i vrlo male promjene temperature sonde manje od 0,3 stupnja toliko promijenile frekvencijski raspon prijamnika da je kontakt sa Zemljom bio prekinut. Utvrđeno je da se čak i kada je uključen jedan instrument ili jedan od kontrolnih motora temperatura temperature svemirske sonde promijenila.
Tijekom godina, NASA-inovi inženjeri razvili su cjeloviti matematički model za Voyager koji je mogao izračunati temperaturu sonde do stotke stupnja. Model je razvijen tijekom cijelog leta sonde za Neptun, komunikacija s njim prekinuta je nekoliko dana.
Voyager šalje prve slike na Zemlju
U ožujku 1979. Voyager 1 stigao je do Jupitera, a znanstvenici su bili doslovno zadivljeni fantastičnim fotografijama koje su poslane u središte: oblaci i crvena mrlja na Jupiteru, Io narančasti mjesec i bijela, sva ledena Europa.
Jupiterova velika crvena mrlja. Fotografiju snimio Voyager 1
Znanstvenici su saznali što znači "Instant Science" kad su novinari JPL-a odmah zatražili objašnjenja o fotografijama koje su primljene prije samo nekoliko sati i zbog toga ih stručnjaci nisu pažljivo analizirali.
Za mnoge znanstvenike koji su navikli na miran život i iznenada su se našli pred mnogobrojnom publikom pred desecima novinara koji su željeli dobiti odgovor, ovo je bio pravi test.
Kišno vrijeme nad Australijom stvara probleme
Tijekom leta sonde nad Australijom, gdje se nalazi velika stanica za praćenje, jaka kiša stvorila je probleme. Voyager je svoje podatke poslao na Zemlju tek s 3,6 cm, a radio valovi tako kratke duljine jedva su prolazili kroz kišne oblake. Zbog toga su podaci nestali u nekoliko sati.
Ali neočekivani događaj dogodio se samo nekoliko dana kasnije, kada je Voyager 1 bio na putu od Jupitera do Saturna.
Za pouzdanu plovidbu potrebno je točno znati položaj Voyagera, a to se moralo dogoditi, posebno fotografiranjem Ijevog satelita zajedno s masom zvijezda u pozadini. Stoga je korištena mala brzina zatvarača, zbog čega je Io na fotografiji izgledao kao osvijetljeni bijeli disk.
Zadatak analize fotografija na računalu izvršila je mlada zaposlenica navigacijskog tima Linda Morabito. Otkrila je da nešto preko Iona izgleda kao oblak. Io nema atmosferu, pa nitko ne očekuje oblake nekoliko stotina kilometara iznad površine.
Sile plima i vulkanske aktivnosti
Odmah je posumnjalo da se radi o vulkanskoj erupciji, ali stručnjaci koji su mogli proučavati fotografije bili su na vikendu. Stoga su prošla puna tri dana prije nego što je NASA mogla znati da su otkriveni prvi aktivni vulkani izvan Zemlje.
Vijest je bila posebno važna za tri američka znanstvenika. Prije samo tjedan dana objavili su članak u časopisu Science predviđajući postojanje vulkana kao posljedica silnih plimnih sila Jupitera i susjednih Mjeseca Europa i Ganymede koji djeluju na Io.
Četiri mjeseca kasnije Voyager 2 prišao je Jupiteru. Znanstvenici su sada bili spremni promatrati vulkane na Iu i pogledati neoštećenu ledenu površinu Europe. Danas se vjeruje da ta ledena površina skriva more, čija dubina može doseći 100 km i u kojem život može postojati.
Zahvaljujući Voyagerovim mjerenjima, sada znamo da sile plima uzrokuju Iovu čvrstu površinu da se kreće gore-dolje u promjenama visine do 100 metara. Stoga nije iznenađujuće da toplina stvorena kao rezultat toga dovodi do snažne vulkanske aktivnosti.
Voyager 1 leti blizu Titana
Bilo je mirno vrijeme prije nego što je Voyager 1 u studenom 1980. odletio za Saturn. Znanstvenici su opet mogli samo sjediti i gledati s oduševljenjem fantastičnim fotografijama Saturnovih prstenova. Međutim, najveća očekivanja bila su povezana s letom u blizini Titana. Ovaj let mimo Titana odbacio je mogućnost Voyager-a 1 da nastavi svoj let Uranom i Neptunom.
Ali jedino što se moglo vidjeti bio je potpuno neprobojni narančasti oblačni pokrov. Međutim, proučavan je sastav atmosfere, a to je uglavnom ugljični dioksid s malom količinom metana. Površinski tlak bio je 1,6 puta jači od zemaljskog.
Mjerenja su pokazala da se u narančastoj izmaglici oko Titana stvaraju velike količine organskih molekula kada se metan izlaže suncu. To znači da Titan, u svakom slučaju, prima mnogo molekula, što je preduvjet za nastanak života. Nažalost, mjerenja su pokazala temperaturu od minus 180 stupnjeva. Prohladno je za život, ali to je temperatura koja omogućuje pronalazak metana na morskoj površini.
Trebalo je proći 30 godina prije nego što je svemirska sonda Cassini pomoću radara uspjela vidjeti poznata metanska mora na sjevernom i južnom polu Titana, unatoč oblačnom pokrovu.
Voyager 2 ponovno se suočava s izazovima
Voyager 2 odletio je u Saturn u kolovozu 1981. i u početku je sve dobro prošlo unatoč problemima s prijemnikom. Fotografirao je mali Mjesec Enceladus koji, kao što znamo danas, iz pukotina na ledenoj površini eruptira ogromne gejzere i fotografirao je ledeni mjesec Hyperion, koji vrlo podsjeća na spužvu za pranje.
Ali tada su počeli problemi. Gramofon s znanstvenim instrumentima se zaglavio, izgubilo se puno podataka. Opet su inženjeri morali dodatno raditi, ali situacija se nastavila pogoršavati jer je NASA imala 108 umjesto 200 zbog smanjenja osoblja.
Veliko opterećenje dovelo je do fizičkog i mentalnog umora mnogih zaposlenika.
Ali problemi su identificirani, bili su povezani s prijenosom koji kontrolira gramofon. Problem je bilo podmazivanje. Kad se platforma brzo okrenula, mast je odletjela zupčanicima nulte gravitacije, što je značilo da se metalni dijelovi međusobno dodiruju. Pojavile su se male metalne strugotine i otpale, blokirajući pokret. Problem se može izbjeći laganim okretanjem platforme.
Let za Uran
Srećom, bilo je dovoljno vremena za rješenje ovog problema, jer je Voyager 2 morao letjeti iz Saturna do Urana gotovo pet godina. Ipak, bilo je to teško vrijeme, jer, kao što je već spomenuto, let za Uran nije bio posve miran.
Tri velike stanice za praćenje u Kaliforniji, Španjolskoj i Australiji morale su biti nadograđene za primanje kritičnih signala iz malog odašiljača Voyagera, koji je bio svega 20 vata. Jedan je način elektroničkim povezivanjem velikih 64-metarskih paraboličnih antena s manjim 34-metarskim antenama kako bi mogle funkcionirati kao jedna velika.
Drugi problem bila je velika brzina kojom je Voyager 2 letio pored Urana. Fotografije su se pokazale vrlo mutne jer je sunčeva svjetlost u regiji Urana toliko slaba da je potrebno držati kadru dulje vrijeme. Sve je to pomoglo u pronalaženju genijalnih rješenja - osim onoga što je učinjeno s gramofonom (Na kraju se sve završilo činjenicom da su umjesto straha da se samo jedna platforma okrene, počeli okretati cijelu svemirsku sondu).
Nesreća prilikom susreta s Uranom
Kad je Voyager 2 u siječnju 1986. letio na Uran, jedino što se moglo vidjeti bila je velika plavkasto-zelena kugla bez vidljivih znakova oblaka. Voyager je izgledao kao sloj maglice u dubokoj atmosferi sastavljenoj od lakog vodika i helija, s malim količinama metana i drugih ugljikohidrata.
Ali Voyagerov let ostao je upamćen po nečem drugačijem.
Fotografija Urana iz Voyagera 2
28. siječnja 1986. NASA je trebala poslati prve fotografije Uranovih malih satelita - osobito Mirande, gdje se, kako se ispostavilo, nalaze čiste ledene litice visoke gotovo 10 kilometara. No, konferencija za medije nije se održala, jer su se na televizijskim ekranima publike pojavili drugi snimci. Prikazana je eksplozija svemirskog šatla Challenger u kojoj je poginulo sedam astronauta.
S vremena na vrijeme pokazao je bijeli oblak pare od eksplozije i dva raketna pomoćna sredstva koja lete u različitim smjerovima. Nakon toga nitko nije htio sudjelovati na konferenciji za novinare o Uranu. Stoga je Voyager 2 tiho napustio Uran i započeo trogodišnje putovanje Neptunom.
Zbogom i novi početak
U kolovozu 1989. Voyager 2 odletio je do Neptuna, konačnog cilja Velikog šetanja koji Kongres nikada nije dopustio.
Ovaj put se radilo o pravom festivalu svemirskih letjelica u Pasadeni, gdje se nalazi JPL. Sudjelovalo je tisuće ljudi koji su bili nagrađeni zanimljivim fotografijama prekrasnog plavog Neptuna s bijelim oblacima koje je oluja poticala brzinom od 2.000 km na sat.
Ostaje misterija kako bi planet na tako velikoj udaljenosti od Sunca i s vrlo niskom temperaturom - minus 215 stupnjeva = mogao imati dovoljno energije da stvori tako snažne oluje.
Uskoro je došlo vrijeme da se oprostimo od Voyagera 2. i zbogom su bile fotografije velikog ledenog mjeseca Triton, koji je iznenadio prisutnošću gejzira. Najmanje 50 mjesta pronađeno je s dugim, tamnim tragovima nekog oblika erupcije.
Neke fotografije pokazuju da gejziri dosežu visinu od 8 kilometara gdje nailaze na mlazni tok u vrlo rijetkoj atmosferi. Ona proteže čiste gejzere, pretvarajući ih u duge pruge. Smatra se da su gejziri tako tamni jer ne sadrže samo paru, već sadrže i prašinu i organsku tvar.
Let je tek počeo
Let pokraj Neptuna bio je kraj Velike šetnje, putovanja koje se s pravom može usporediti s slijetanjem na Mjesec. Ali ovo nije bilo oproštaj od Sunčevog sustava, koji ni Voyager 1 ni Voyager 2 još nisu napustili.
Kako bismo obilježili završetak, 1990. godine snimljena je oproštajna fotografija svih planeta u Sunčevom sustavu. Na njima je Zemlja vidljiva kao mala "svijetloplava točka". Ovaj snimak naše Zemlje s udaljenosti od 6 milijardi km postao je svojevrsni simbol koji pokazuje koliko malo prostora mi zapravo zauzimamo u svemiru.
Obje Voyagerove sonde sada su daleko od Plutonske orbite i od Kuiperovog pojasa, kojeg čine mali ledeni planeti. Ali još uvijek imaju putovanje tisućama godina prije nego što stignu do posljednjeg isturenog područja našeg Sunčevog sustava, naime Oort Cloud, koji se smatra rodnim krajem mnogih kometa.
Voyager 1 postavio je rekord putovanja 141 AU od Sunca (jedna AU je udaljenost od Zemlje do Sunca).
Sporo Voyager 2 putovao je samo 116 AU. Obje sonde neprestano šalju podatke na Zemlju, koji su sada uglavnom povezani sa solarnim vjetrom i solarnim magnetskim poljem.
Znanstvenici se nadaju da će biti u kontaktu s obje stare svemirske sonde do 2025. godine. Te su dvije sonde gotovo vječni predstavnici čovječanstva, mada ih vjerojatno neće naći nijedna druga civilizacija.
Zemaljska poruka
Oba Voyagera sa sobom nose poruku Zemljana, ispisanu na zlatnoj pločici od 30 centimetara postavljenoj na brodu.
Poruku je razvila komisija koju je vodio poznati astronom i astrobiolog Carl Sagan (Carl Sagan, 1934. - 1996.). Budući da je vjerojatnost da će se ove sonde ikad naći beskrajno mala, ovu poruku možemo shvatiti kao poruku sebi.
Sadrži i slike i zvukove koji su šifrirani na tanjuru. Ovo je niz slika koje opisuju kako se sadržaj tanjura može reproducirati. Igra se treba obaviti u 16 2/3 o / min pomoću igle koja je pričvršćena na tanjur. To je staromodno, ali tehnički ispravno, ako primatelji mogu dokučiti niz slika.
Henrik og Helle Stub