Показать сообщение отдельно

Проект "Вояджер"
Старый 23.04.2009, 15:07   #1
Shel
Tusoman репортёр
 
Аватар для Shel
 
Shel вне форума
Регистрация: 17.11.2006
Адрес: Мёртвый город
Возраст: 40
Сообщений: 5,415
Shel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant futureShel has a brilliant future
По умолчанию Проект "Вояджер"

Во́яджер (англ. voyager, путешественник) — название серии американских космических аппаратов, а также проекта, который стартовал в 1977г, по исследованию дальних планет Солнечной системы с участием аппаратов данной серии.

Проект считается одним из самых успешных и результативных в истории межпланетных исследований. Оба «Вояджера» впервые передали качественные снимки Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» впервые достиг Нептуна и Урана. «Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, покинувшими пределы Солнечной системы (первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11»).

Аппараты серии «Вояджер» — довольно крупные сооружения. Это высокоавтономные роботы, оснащённые собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи и управления и научными приборами для исследования внешних планет, общей массой около 815 кг.

Всего было создано и отправлено в космос два аппарата серии «Вояджер»:

Вояджер-1

Вояджер-2

Проект «Вояджер»

Проект «Вояджер» — один из самых выдающихся экспериментов, выполненных в космосе в последней четверти XX века. Расстояния до планет-гигантов слишком велики для наземных средств наблюдения. Поэтому отправленные на Землю «Вояджерами» фотоснимки и данные измерений имеют большую научную ценность.

Идея проекта впервые появилась в конце 60-х годов, незадолго до запуска первых пилотируемых аппаратов к Луне и аппаратов «Пионер» к Юпитеру.

Первоначально планировалось исследовать только Юпитер и Сатурн. Однако благодаря тому, что все планеты-гиганты удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы («парад планет»), было возможно использование гравитационных маневров для облёта всех внешних планет, за исключением Плутона. Поэтому траектория полёта была рассчитана исходя из этой возможности, хотя официально изучение Урана и Нептуна не вошло в программу миссии (для гарантированного достижения этих планет потребовалось бы строительство более дорогих аппаратов с более высокими характеристиками по надёжности).

После того, как Вояджер-1 успешно выполнил программу исследования Сатурна и его спутника Титана, было принято окончательное решение направить Вояджер-2 к Урану и Нептуну. Для этого пришлось слегка изменить его траекторию, отказавшись от близкого пролёта около Титана.

Большое Красное пятно Юпитера, снятое Вояджером-1.

Научное оснащение аппарата

- Телевизионные камеры, четкостью 800 строк, используются специальные видиконы с памятью.
- Считывание одного кадра требует 48 с.
- широкоугольная (поле около 3°), фокусное расстояние 200 мм;
- узкоугольная (0,4°), фокусное расстояние 500 мм;
- Спектрометры:
- Инфракрасный, диапазон от 4 до 50 мкм;
- Ультрафиолетовый, диапазон 50—170 нм;
- Фотополяриметр;
- Плазменный комплекс:
- детектор плазмы;
- детектор заряженных частиц низких энергий;
- детектор космических лучей;
- магнитометры высокой и низкой чувствительности;
- приёмник плазменных волн.

Энергооснащение аппарата

В отличие от космических аппаратов, исследующих внутренние планеты, «Вояджеры» не могли применять солнечные батареи, так как поток солнечного излучения по мере удаления аппаратов от Земли становился слишком мал.

На «Вояджерах» установлены три радиоизотопных термоэлектробатареи с эффективностью около 5%, нагреваемые тепловыделяющими элементами из окиси плутония. Общая мощность такой батареи вначале составляла почти полкиловатта электроэнергии, однако по мере распада плутония мощность падает.

Источником электроэнергии являются три радиоизотопных термоэлектрических генератора (RTGs). Топливом в них служит Плутоний-238 (в отличии от Плутония-239 используемом в ядерном оружии) и их мощность, в момент старта космического аппарата, составляла примерно 470 Ватт при 30 вольтах постоянного тока. Период полураспада Плутония-238 примерно 87.74 года, и генераторы, использующие Pu-238, теряют 0.78% своей мощности в год. В 2006 году, через 29 лет после запуска, такие генераторы должны иметь мощность только 373Ватт, около 79.5% от исходной. Однако, биметаллическая термопара, которая конвертирует тепло в электричество, также теряет эффективность, и реальная мощность будет еще ниже. На 11 Августа 2006 года мощность генераторов Вояджер1 и Вояджер2 снизилась до 290Ватт и 291Ватта соответственно, т.е. составила около 60% от мощности на момент запуска. Эти показатели лучше чем предполетные предсказания основанные на консервативной теоретической модели деградации термопары. С падением мощности приходится сокращать энергопотребление космического аппарата, что ограничивает его функциональность.

Послание внеземным цивилизациям

К борту каждого «Вояджера» прикрепили круглую алюминиевую коробку, положив туда позолоченный видеодиск. На диске 115 слайдов, на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её материков, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК.

В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).

Кроме изображений, на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.

Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 58 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри и народная музыка многих стран.

Золота́я пласти́нка «Во́яджера» представляет собой медную информационную пластинку с записью звуковых и видеосигналов, упакованную в алюминиевый футляр. Пластинка имеет диаметр 12 дюймов (около 30 см) и покрыта золотом для предохранения от эрозии под действием космической пыли. Вместе с пластинкой в футляр упакованы фонографическая капсула и игла для воспроизведения записи. На футляре выгравирована схема, изображающая установку иглы на поверхности записи, скорость проигрывания и способ преобразования видеосигналов в изображение. Как и на пластинке «Пионера», воспроизведена схема излучения атома водорода для получения метрических и временны́х единиц, а также карта пульсаров, на которой помечено положение Солнца в Галактике.




Записи пластинки

Музыка

75 % записей «Вояджера» посвящено музыкальным формам выражения многих культур. С помощью дирижёра Мюррея Сидлина и музыковедов Алана Лоцнакса, Роберта Брауна и Чу Вен Чанга было выбрано 27 различных произведений для записи. Западная классическая музыка представлена Бахом (Бранденбургский концерт N2, «Гавот в форме рондо», «Хорошо темперированный клавир»), Бетховеном (5-я симфония, струнный квартет № 13), Моцартом («Волшебная флейта») и Стравинским («Весна священная»), а западная лёгкая музыка — Чаком Берри («Johnny B. Goode»), Луи Армстронгом («Melancholy Blues») и Слепым Вилли Джонсоном («Dark Was the Night»). Но западная музыка составляет менее половины музыкальной подборки. Остальная запись включает классическую музыку Индии, Явы и Японии, а также китайское произведение для 7-струнной гитары, сочинённое 2500 лет назад. Была включена и народная музыка Перу, Болгарии, Австралии, Африки и две народные мелодии из СССР: азербайджанская музыка для волынки и грузинское хоровое пение. В запись вошли игра на свирели с Соломоновых островов и ритуальное пение из Новой Гвинеи, которое датируется, возможно, каменным веком, когда первобытные люди только ещё начинали сочинять музыку.

Золотая пластинка с композициями и звуками Земли

Звуки

Остальные 25 % записи состоят из голосов людей, различных звуков Земли и 116 изображений, закодированных как видеосигналы. Человеческие голоса записаны в форме приветствий на 55 наиболее распространённых языках Земли. Также запись включает 50 голосов и звуков планеты. Они начинаются с естественных звуков природы, океана и суши, которые внеземные существа смогут распознать на основании собственных исследований земноподобных планет и которые могут дать сведения о плотности нашей атмосферы. Затем идут звуки биологического мира: птиц и насекомых, лягушек, собак, львов, шимпанзе, волков. Далее записаны звуки людей и их деятельности: шаги, удары молотка, звук пилы, удара топора о дерево; звуки машины, сирены, реактивного самолёта, запуска ракеты, плачущего ребёнка, которого успокаивает мать, и регулярное щёлканье пульсара (этот звук может дать ключ к разгадке природы карты пульсаров на футляре записи).

Изображения

Фотография солнечного спектра — первая из 20 фотографий, сделанных в цвете, находящихся в последовательности из 116 рисунков. Цветные фотографии закодированы как три последовательные чёрно-белые фотографии, сделанные через разные цветные фильтры. Поскольку набор линий поглощения в спектре Солнца является индикатором его цвета и светимости, внеземные астрономы смогут точно соединить три чёрно-белых изображения в одно цветное, проводя калибровку на основании известных им сведений о звёздных спектрах. Проведя эту работу, они смогут таким же образом получить другие цветные фотографии.

Затем изображена Земля, как её видно из космоса, с помощью фотографии, сделанной с низкой орбиты. Схематически показаны атомы для ознакомления с элементным составом газов в нашей атмосфере. Эти же самые атомные схемы используются для показа структуры и деления молекулы ДНК. Далее следует серия фотографий и анатомических схем, которые показывают различные стадии митотического деления клетки, оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом, развитие эмбриона и рождение. Восемь анатомических схем, расположенных одна под другой, показывают внешнюю и внутреннюю анатомию человека. Последовательность заканчивается несколькими рисунками человеческих существ.

После этого показаны фотографии различных пейзажей и ландшафтов: пустынь и гор, морских побережий и островов, горных массивов и рек. Затем идут изображения форм жизни на Земле, деревья и поля, коралловые рифы, насекомые и цветы, моллюски, дельфины, животные морских глубин. Затем снова следуют фотографии человеческих существ в различных ситуациях: фермеры из Гватемалы и Австралии; рабочие из Африки, Таиланда и Техаса; олимпийские бегуны (включая советского спринтера В. Ф. Борзова), танцоры балета и т. д.

Обращение Джимми Картера

На диске записано также обращение Дж. Картера, который в 1977 г. был президентом США. Вольный перевод обращения звучит так:

«Этот аппарат создан в США, стране с населением 240 млн человек среди 4-миллиардного населения Земли. Человечество всё ещё разделено на отдельные нации и государства, но страны быстро идут к единой земной цивилизации.

Мы направляем в космос это послание. Оно, вероятно, выживет в течение миллиарда лет нашего будущего, когда наша цивилизация изменится и полностью изменит лик Земли… Если какая-либо цивилизация перехватит „Вояджер“ и сможет понять смысл этого диска, — вот наше послание:

Это — подарок от маленького далёкого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. Мы надеемся, настанет день, когда будут решены проблемы, перед которыми мы стоим сегодня, и мы присоединимся к галактической цивилизации. Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой Вселенной, огромной и внушающей благоговение»

Аппараты покидают солнечную систему

Иллюстрация выхода космических аппаратов за пределы солнечной системы

После встречи с Нептуном траектория «Вояджера-2» отклонилась к югу. Теперь его полет проходит под углом 48° к эклиптике, в южной полусфере. «Вояджер-1» поднимается над эклиптикой (начальный угол 38°). Аппараты навсегда покидают пределы Солнечной системы.

Технические возможности аппаратов таковы: энергии в радиоизотопных термоэлектрических батареях хватит для работы по минимальной программе примерно до 2025 г. Проблемой может стать возможная потеря Солнца солнечным датчиком, так как с большого расстояния Солнце становится все более тусклым. Тогда направленный радиолуч отклонится от Земли, и приём сигналов аппарата станет невозможным. Это может произойти около 2030 г.

Теперь из научных исследований «Вояджеров» на первом месте — изучение переходных областей между солнечной и межзвёздной плазмой. «Вояджер-1» пересёк гелиосферную ударную волну (англ. termination shock) в декабре 2004 года на расстоянии 94 а. е. от Солнца. Информация, поступающая с «Вояджера-2», привела к новому открытию: хотя аппарат ещё не достиг данной границы, но получаемые от него данные свидетельствуют, что она асимметрична — её южная часть примерно на 10 а. е. ближе к Солнцу, чем северная (вероятное объяснение — влияние межзвёздного магнитного поля). «Вояджер-2» пересек гелиосферную ударную волну 30 августа 2007 года на расстоянии 84,7 а.е. Ожидается, что аппараты пересекут гелиопаузу примерно через 10 лет после пересечения гелиосферной ударной волны.

Космический аппарат «Вояджер-2», запущенный в 1977 году, пересек в августе границу Солнечной системы (точнее, гелиосферы). 10 декабря 2007 NASA сообщило о результатах анализа данных, присланных «Вояджером».

На определенном расстоянии скорость солнечного ветра резко падает и перестает быть сверхзвуковой. Область (практически поверхность), в которой это происходит, называется границей ударной волны (termination shock или termination shockwave). Это и есть граница, которую пересекли «Вояджеры». Можно считать ее границей внутренней гелиосферы. По некоторым определениям, гелиосфера здесь и кончается.

«Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера — не идеальный шар, она сплющена: ее южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал еще одно неожиданное наблюдение.

Торможение солнечного ветра за счет противодействия межзвездного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но все равно в десять раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда девается энергия, неизвестно.

Ученые надеются, что связь с «Вояджерами» удастся поддерживать и после того, как они пересекут гелиопаузу.
__________________
Коли вы свою машину порешили замонстрячить
То для бамперов возьмите швеллерочек потолщей.
А на кузов наварите слой рифленого железа
Пусть машина весит больше, так в болоте веселей!


Последний раз редактировалось Shel; 23.04.2009 в 16:08.
  Ответить с цитированием