Спустя двадцать лет после запуска и много времени спустя после того, как их планетарные разведывательные полеты были завершены, оба космических корабля "Вояджер" достигли еще одной важной вехи - пересечения невидимой границы, которая отделяет нашу солнечную систему от межзвездного пространства, гелиопаузы..
С 1989 года, когда "Вояджер-2" столкнулся с Нептуном, оба космических корабля изучали космическую среду во внешней части Солнечной системы. Научные приборы на обоих космических кораблях улавливают сигналы, которые, по мнению ученых, исходят от гелиопаузы - самого дальнего края магнитного поля Солнца, через который должен пройти космический корабль, прежде чем он достигнет межзвездного пространства.
"В течение первых двух десятилетий своего существования космический корабль "Вояджер" совершил непревзойденный путь открытий. Сегодня, несмотря на то, что "Вояджер-1" теперь более чем в два раза дальше от Солнца, чем Нептун, их путешествие завершилось только наполовину, и больше уникальных возможностей для открытий ждут космический корабль, когда они направляются к межзвездному пространству», - сказал доктор Эдвард Стоун, ученый проекта «Вояджер» и директор Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. «Вояджеры обязаны своей способностью работать на таких больших расстояниях от Солнца своим ядерным источникам электроэнергии, которые обеспечивают электроэнергию, необходимую им для функционирования».
Солнце излучает постоянный поток электрически заряженных частиц, называемый солнечным ветром. По мере того, как солнечный ветер расширяется со сверхзвуковой скоростью в космос, он создает вокруг Солнца намагниченный пузырь, называемый гелиосферой. В конце концов, солнечный ветер сталкивается с электрически заряженными частицами и магнитным полем в межзвездном газе. Граница между солнечным ветром и межзвездным газом называется гелиопаузой. Прежде чем космические аппараты достигнут гелиопаузы, они пройдут терминальный скачок - место, где солнечный ветер резко замедляется со сверхзвуковой до дозвуковой скорости.
Достижение конечного толчка и гелиопаузы будет важным этапом для космического корабля, потому что никто не был там раньше, и "Вояджеры" соберут первые прямые доказательства их структуры. Столкновение с конечным скачком и гелиопаузой было давней целью многих космических физиков, и где именно расположены эти две границы и на что они похожи, до сих пор остается загадкой.
"Основываясь на текущих данных подсистемы космических лучей "Вояджера", мы прогнозируем, что конечная ударная волна будет в диапазоне от 62 до 90 астрономических единиц (а.е.) от Солнца. Большинство "консенсусных" оценок в настоящее время сходятся на около 85 а.е. "Вояджер-1" в настоящее время находится примерно на 67 а.е. и движется дальше на 3.5 а.е. в год, так что я ожидаю пересечения скачка завершения где-то до конца 2003 года», - сказал доктор Алан Каммингс, один из исследователей подсистемы космических лучей в Калифорнийском технологическом институте.
«Основываясь на радиоизлучении, обнаруженном плазменными волновыми приборами «Вояджер-1» и «Вояджер-2» в 1992 году, мы оцениваем, что гелиопауза расположена на расстоянии от 110 до 160 а.е. от Солнца», - сказал доктор Дональд А. Гернетт. главный исследователь подсистемы плазменных волн в Университете Айовы. (Одна астрономическая единица равна 93 миллионам миль (150 миллионам километров) или расстоянию от Земли до Солнца.)
Низкоэнергетические приборы для измерения заряженных частиц на двух космических кораблях продолжают обнаруживать ионы и электроны, ускоренные на Солнце, и огромные ударные волны радиусом в десятки астрономических единиц, которые разгоняются солнечным ветром. за последние пять лет мы наблюдали заметные вариации в этой ионной популяции, но еще не видели четких свидетельств терминирующего шока. Мы всегда должны помнить, что наши теории могут быть неполными, а удар может быть намного дальше, чем мы думаем», - сказал доктор Стаматиос М. Кримигис, главный исследователь подсистемы заряженных частиц с низкой энергией в Университете прикладной физики Джона Хопкинса. Лаборатория.
"Вояджер-2" был запущен первым 20 августа 1977 года, а "Вояджер-1" был запущен через несколько недель по более быстрой траектории 5 сентября. Изначально оба корабля должны были исследовать только две планеты - Юпитер и Сатурн.. Но невероятный успех этих двух первых встреч и хорошее состояние космического корабля побудили НАСА расширить миссию «Вояджера-2» до Урана и Нептуна. Когда космический корабль пролетал через Солнечную систему, перепрограммирование дистанционного управления дало «Вояджерам» больше возможностей, чем они имели, когда покидали Землю.
Есть четыре других научных инструмента, которые все еще функционируют и собирают данные в рамках межзвездной миссии "Вояджер". Плазменная подсистема измеряет протоны в солнечном ветре. «Наш инструмент недавно наблюдал медленное, в течение года, увеличение скорости солнечного ветра, пик которого пришелся на конец 1996 года, и сейчас мы наблюдаем медленное уменьшение скорости солнечного ветра», - сказал доктор Джон Ричардсон из Массачусетского института. Технологии, главный исследователь плазменной подсистемы. «Мы думаем, что пик скорости совпал с недавним солнечным минимумом. По мере того, как мы приближаемся к солнечному максимуму в 2000 году, давление солнечного ветра должно уменьшиться, что приведет к смещению ударной волны и гелиопаузы внутрь, к космическому кораблю «Вояджер». Магнитометр на борту "Вояджеров" измеряет магнитные поля, переносимые в межпланетное пространство солнечным ветром. «Вояджеры» в настоящее время измеряют самые слабые межпланетные магнитные поля, когда-либо обнаруженные, и эти измеряемые магнитные поля реагируют на заряженные частицы, которые не могут быть обнаружены напрямую никакими другими инструментами на космическом корабле, по словам доктора К. Норман Несс, главный исследователь подсистемы магнитометра в Исследовательском институте Бартола Университета Делавэра.
Другие научные инструменты, все еще собирающие данные, включают подсистему планетарной радиоастрономии и подсистему ультрафиолетового спектрометра.
"Вояджер-1" столкнулся с Юпитером 5 марта 1979 г. и Сатурном 12 ноября 1980 г., а затем, поскольку его траектория была разработана так, чтобы лететь близко к Титану, большому спутнику Сатурна, траектория "Вояджера-1" была отклонена на север гравитацией Сатурна. отправив космический корабль из плоскости эклиптики, плоскости, в которой все планеты, кроме Плутона, вращаются вокруг Солнца. "Вояджер-2" прибыл к Юпитеру 9 июля 1979 г. и к Сатурну 25 августа 1981 г., а затем был отправлен к Урану 25 января 1986 г. и к Нептуну 25 августа 1989 г. Гравитация Нептуна искривила траекторию "Вояджера-2" на юг. отправив его также из плоскости эклиптики в межзвездное пространство.
Оба космических корабля имеют достаточно электроэнергии и топлива для управления ориентацией, чтобы продолжать работу примерно до 2020 года, когда доступная электроэнергия больше не будет поддерживать работу научных приборов. Электроэнергия космического корабля обеспечивается радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РТГ), которые при запуске обеспечивали мощность около 470 Вт. Из-за естественного радиоактивного распада источника плутониевого топлива электрическая энергия, вырабатываемая РИТЭГами, постоянно снижается. В начале 1997 года мощность, вырабатываемая «Вояджером-1», упала до 334 Вт, а «Вояджера-2» - до 336 Вт. Оба этих уровня мощности представляют собой лучшие характеристики, чем предполагалось до запуска.
Вояджеры сейчас так далеко от дома, что радиосигналу, летящему со скоростью света, требуется девять часов, чтобы достичь космического корабля. Научные данные возвращаются на Землю в режиме реального времени на 34-метровые антенны Deep Space Network, расположенные в Калифорнии, Австралии и Испании. "Вояджер-1" пройдет мимо космического корабля "Пионер-10" в январе 1998 года и станет самым удаленным рукотворным объектом в нашей Солнечной системе.
Вояджер-1 в настоящее время находится на расстоянии 6,3 миллиарда миль (10,1 миллиарда километров) от Земли, пройдя 7,4 миллиарда миль (11,9 миллиарда километров) с момента запуска. Космический корабль «Вояджер-1» покидает Солнечную систему со скоростью 39 000 миль в час (17,4 км в секунду).
Вояджер-2 в настоящее время находится на расстоянии 4,9 миллиарда миль (7,9 миллиарда километров) от Земли, пройдя 6,9 миллиарда миль (11,3 миллиарда километров) с момента запуска. Космический корабль «Вояджер-2» покидает Солнечную систему со скоростью 35 000 миль в час (15,9 км в секунду).
JPL, подразделение Калифорнийского технологического института, управляет межзвездной миссией «Вояджер» для Управления космических исследований НАСА, Вашингтон, округ Колумбия.