Rumproberne Voyager 1 og Voyager 2 blev lanceret for 40 år siden. På bare 12 år fløj de nær de fire store planeter i solsystemet - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Begge rumføler fungerer kontinuerligt og sender data til Jorden, skønt de i øjeblikket ligger langt uden for Plutos bane.
Lad os gå tilbage til 1965, da konkurrencen om månelandingen var i gang, og NASA havde penge og tillid til at gøre en stor drøm til virkelighed.
I det øjeblik tænkte ingen på Voyager, fordi alle troede, at rumteknologi endnu ikke var klar til at rejse lange milliarder kilometer uden for solsystemet.
Men der var allerede penge til at rekruttere unge og lovende matematikere, der arbejdede inden for videnskab ved det store Californiske forskningscenter JPL, og to af denne gruppe matematikere dannede grundlaget for udviklingen af Voyager.
Michael Minovich og Gary Flandro fik til opgave at undersøge mulige flyveveje for rumføler i solsystemet. Dette var en undersøgelse under sloganet "Timely Discretion", som skulle fortsætte indtil det øjeblik, hvor raketry nåede det krævede udviklingsniveau.
Ingen forventede nogen fremragende resultater, men disse to unge matematikere konstaterede, at der mellem 1976 og 1979 var en unik mulighed for at lancere en rumsonde i flugt nær fire større planeter uden store udgifter til brændstof. Det var en mulighed, der opstod en gang hvert 176 år. Det var i disse tre år, at planeterne var placeret på en sådan måde, at det var muligt at bruge tyngdekraften på en planet til at flyve sonden videre til den næste planet.
Dette var en heldig opdagelse. Sidste gang dette skete var i 1801, da vi havde travlt med Napoleons krige og flåden i København. Men næste gang sker det i 2153.
NASA lod ikke denne mulighed passere: planer for en stor ekspedition til solsystemet blev hurtigt udarbejdet.
Salgsfremmende video:
Det var planlagt at sende mindst fire pladsprober og ud over at udforske fjerne Pluto. I 1976-77 var det planlagt at sende to sonder til Jupiter, Saturn og Pluto, og i 1979 - yderligere to sonder til Jupiter, Uranus og Neptune.
Men den amerikanske kongres, efter at have fået at vide, at dette projekt var mere end en milliard dollars værd, kunne ikke lide det. Det var en masse penge på det tidspunkt. Kongressen ønskede at afsætte penge til kun to pladsprober, der vil drage fordel af planetens gunstige position til at udforske Jupiter og Saturn.
NASA forbereder sig på "Great Walk"
NASA begik en lille handling af civil ulydighed, som imidlertid nu er tilgivet.
Voyager 1 gennemførte nøjagtigt den officielle plan, som kun var begrænset til at besøge Jupiter og Saturn, hvilket gjorde det muligt at studere Jupiters måne Io og Saturns store måne Titan på tæt hold.
Men det betød også, at Voyager 1 fik en bane, hvorfra det var umuligt at flyve videre til Uranus og Neptune. Forskere havde en hemmelig idé om at holde Voyager 2 på lager. Han fik et langsomt spor og fløj derfor for Voyager 1 hele tiden. Mens Voyager 1 løste sine opgaver, fik Voyager 2 lov til at fuldføre den indledende mission og flyve til fire store planeter, det vil sige for at gøre den”Store vandring”, som denne ekspedition senere blev kaldt.
Denne beslutning havde en sjov konsekvens: Voyager 2 blev lanceret før Voyager 1. Som et resultat var den hurtige Voyager 1 den første, der nåede Jupiter og Saturn. Og den langsomme Voyager 2 skulle være tilfreds med andenpladsen, men det fik muligheden for at blive den første sonde, der når Uranus og Neptune.
Stort tilsyn fører til ekstra arbejde
Derfor blev Voyager 2 lanceret den 20. august. Og selv om det var en "langsom" sonde, nåede den ikke desto mindre en hastighed på 52 tusind kilometer i timen, hvilket resulterede i, at den fløj forbi Månens bane på mindre end 10 timer.
To uger senere blev den hurtige Voyager 1 lanceret, og nu håbede alle på en jævn flyvning til Jupiter. Men så var der en fiasko, som et resultat af, at et betydeligt antal ingeniører måtte arbejde overtid i de næste 12 år.
Kontrolcentret glemte at sende en rutinemæssig besked til Voyager 2. Når Voyager 2-computeren ikke modtog den forventede meddelelse, blev det skrevet i dens instruktioner, at dette kun kunne ske, hvis modtageren ombord fungerede. Man troede, at kontrolcentret simpelthen ikke kunne glemme denne operation.
Voyager 2 skiftede pligtopfyldt til en ekstra modtager, men den havde ikke den rette indstilling og kunne kun modtage signaler i et meget smalt frekvensområde på 96 hertz, og dette skabte problemer.
Kontrolcentret sendte naturligvis signaler på en meget specifik frekvens, men da Voyager bevægede sig meget hurtigt i forhold til Jorden på grund af Doppler-effekten, modtog den et signal på en anden frekvens. Derfor var modtageren indstillet til at modtage signaler i 100.000 hertzområdet.
Voyager 2 var tavs
Den første reaktion var at overføre Voyager 2 til hovedmodtageren, men denne modtager brød straks fuldstændigt. Som et resultat var NASA ikke i stand til at sende kommandoer til rumsonden.
Dette viste sig at være et langt mere alvorligt problem end forventet. Hastigheden i forhold til Jorden var let at beregne, men meget værre var, at selv meget små ændringer i sondetemperaturen på mindre end 0,3 grader ændrede frekvensområdet for modtageren så meget, at kontakten med Jorden blev afbrudt. Det blev konstateret, at selv når et instrument var tændt, eller en af kontrolmotorerne blev brugt, ændrede rumsondens temperatur.
I årenes løb udviklede NASA-ingeniører en komplet matematisk model for Voyager, der kunne beregne sondetemperaturen til inden for hundrede af en grad. Modellen blev udviklet under hele sondenes flyvning til Neptune, og kommunikationen med den blev afbrudt i flere dage.
Voyager sender de første billeder til Jorden
I marts 1979 nåede Voyager 1 Jupiter, og forskere blev bogstaveligt talt forbløffet over de fantastiske fotografier, der blev sendt til centrum: skyer og en rød plet på Jupiter, Ios orange måne og hvid, alt isdækket Europa.
Jupiters store røde plet. Foto taget af Voyager 1
Forskere lærte, hvad "Instant Science" betyder, da journalister på JPL straks bad om forklaringer om fotos, der blev modtaget for kun få timer siden, og derfor ikke blev analyseret omhyggeligt af eksperter.
For mange forskere, der er vant til et stille liv og pludselig befandt sig i et stort publikum foran dusinvis af journalister, der ønskede at få et svar, var dette en rigtig test.
Regnvejr over Australien skaber problemer
Under sondens flyvning over Australien, hvor en stor trackingstation er placeret, skabte kraftigt regn problemer. Voyager sendte sine data til Jorden kun på 3,6 cm, og radiobølger af så kort længde passede næppe gennem regnskyer. På grund af dette forsvandt data i løbet af få timer.
Men den uventede begivenhed skete først et par dage senere, da Voyager 1 var på vej fra Jupiter til Saturn.
For pålidelig navigation er det nødvendigt at vide nøjagtigt Voyagers position, og dette måtte især ske ved at fotografere Ios satellit sammen med massen af stjerner i baggrunden. Derfor blev der brugt en langsom lukkerhastighed, som et resultat af, at Io på fotografiet lignede en oplyst hvid disk.
Opgaven med at analysere fotografierne på en computer blev udført af en ung medarbejder i navigationsholdet Linda Morabito. Hun opdagede, at der var noget over Io, der lignede en sky. Io har ingen atmosfære, så ingen forventede skyer et par hundrede kilometer over overfladen.
Tidevandskræfter og vulkansk aktivitet
Det blev straks mistænkt for, at det var et vulkanudbrud, men eksperter, der kunne studere billederne, var på et weekendophold. Derfor tog det tre dage før NASA kunne fortælle, at de første aktive vulkaner uden for Jorden blev opdaget.
Nyheden var særlig relevant for tre amerikanske forskere. For kun en uge siden offentliggjorde de en artikel i Videnskab, der forudsagede eksistensen af vulkaner som en konsekvens af de magtfulde tidevandskræfter fra Jupiter og de nærliggende måner Europa og Ganymede, der handler mod Io.
Fire måneder senere henvendte Voyager 2 sig til Jupiter. Forskere var nu klar til at se vulkanerne på Io og se nærmere på Europas ubeskadigede isoverflade. I dag menes det, at denne isoverflade skjuler havet, hvis dybde kan nå 100 km, og hvor livet kan eksistere.
Og takket være Voyagers målinger ved vi nu, at tidevandskræfter får Ios faste overflade til at bevæge sig op og ned i højdeændringer på op til 100 meter. Derfor er det ikke overraskende, at den varme, der genereres som følge heraf, fører til kraftig vulkansk aktivitet.
Voyager 1 flyver tæt på Titan
Det var en stille tid, før Voyager 1 fløj til Saturn i november 1980. Videnskabsmænd kunne igen bare sidde og se med glæde på de fantastiske fotografier af Saturns ringe. De største forventninger var dog forbundet med flyet nær Titan. Denne flyvning forbi Titan udelukkede Voyager 1's evne til at fortsætte sin flyvning til Uranus og Neptune.
Men det eneste, der kunne ses, var et helt uigennemtrængeligt orange skydække. Imidlertid blev atmosfærens sammensætning undersøgt, som for det meste er kuldioxid med en lille mængde methan. Overfladetrykket var 1,6 gange stærkere end jordens.
Målinger har vist, at der genereres store mængder organiske molekyler i den orange dis omkring Titan, når metan udsættes for lys fra solen. Dette betyder, at Titan under alle omstændigheder modtager mange molekyler, som er en forudsætning for livets opkomst. Desværre viste målingerne en temperatur på minus 180 grader. Det er køligt for livet, men det er en temperatur, der gør det muligt at finde metan på havoverfladen.
Det måtte stadig tage 30 år, før Cassini-rumssonden ved hjælp af radar var i stand til at se de berømte metansø ved den nordlige og sydlige pol af Titan på trods af skydækket.
Voyager 2 står igen overfor udfordringer
Voyager 2 fløj til Saturn i august 1981, og først gik alt godt på trods af problemer med modtageren. Han fotograferede den lille måne Enceladus, som som vi kender i dag, opsplinter enorme gejsere fra revner i den isdækkede overflade og tog billeder af den iskaldne måne Hyperion, der ligner en vaskesvamp.
Men så begyndte problemerne. Drejeskiven med videnskabelige instrumenter sad fast, en masse data gik tabt. Igen måtte ingeniørerne arbejde ekstra, men situationen blev fortsat forværret, fordi NASA havde 108 i stedet for 200 på grund af nedskæringer i personalet.
Den tunge arbejdsbyrde har ført til fysisk og mental træthed hos mange ansatte.
Men problemerne blev identificeret, de var relateret til transmission, der styrer drejeskiven. Problemet var smøringen. Da platformen vendte hurtigt, fløj fedt fra tandhjulene i nul tyngdekraft, hvilket betød, at metaldelene rørte hinanden. Lille metalspån dukkede op og kom af, hvilket blokerede for bevægelsen. Problemet kunne undgås ved at dreje platformen langsomt.
Fly til Uranus
Heldigvis var der tid nok til at løse dette problem, fordi Voyager 2 måtte flyve fra Saturn til Uranus i næsten fem år. Ikke desto mindre var det en vanskelig tid, fordi flyvningen til Uranus som allerede nævnt ikke var helt rolig.
Tre store sporingsstationer i Californien, Spanien og Australien måtte opgraderes for at modtage de kritiske signaler fra Voyagers lille sender, der kun var 20 watt. En måde er at elektronisk forbinde store 64-meter parabolantenner med mindre 34-metersantenner, så de kan fungere som en stor.
Et andet problem var den høje hastighed, hvor Voyager 2 fløj forbi Uranus. Fotografierne viste sig at være meget slørede, da sollyset i Uranus-regionen er så svagt, at det er nødvendigt at holde rammen i lang tid. Alt dette hjalp med at finde geniale løsninger - udover hvad der blev gjort med drejeskiven (I sidste ende endte det hele med det faktum, at i stedet for kun at dreje en platform, frygtet for, at det ville sætte sig fast igen, begyndte de at dreje hele rummet).
Ulykke, når man møder Uranus
Da Voyager 2 fløj op til Uranus i januar 1986, var det eneste, der kunne ses, en stor blågrøn kugle uden synlige tegn på skyer. Hvad Voyager så ud til at være et lag af tåge i en dyb atmosfære sammensat af let brint og helium, med små mængder metan og andre kulhydrater.
Men Voyagers fly blev husket for noget andet.
Foto af Uranus fra Voyager 2
Den 28. januar 1986 skulle NASA indsende de første fotografier af Uranus 'små satellitter - især Miranda, hvor der, som det viste sig, er rene isklipper næsten 10 kilometer høje. Men pressekonferencen fandt ikke sted, fordi andre optagelser dukkede op på tv-skærme for publikum. Eksplosionen af rumfærgen Challenger blev vist, hvor syv astronauter døde.
Gang på gang viste en hvid sky af damp fra eksplosionen og to rakethjælpere flyver i forskellige retninger. Efter det ønskede ingen at deltage i pressekonferencen om Uranus. Derfor forlod Voyager 2 stille Uranus og begyndte sin tre-årige rejse til Neptune.
Farvel og en ny begyndelse
I august 1989 fløj Voyager 2 op til Neptune, det endelige mål for den store vandring, som Kongressen aldrig tilladte.
Denne gang handlede det om en rigtig rumfartøjsfestival i Pasadena, hvor JPL er placeret. Det deltog i tusinder af mennesker, der blev belønnet med interessante fotografier af en smuk blå Neptun med hvide skyer drevet af stormen med en hastighed på 2.000 km i timen.
Det forbliver et mysterium, hvordan en planet i så stor afstand fra solen og med en meget lav temperatur - minus 215 grader = kunne have nok energi til at skabe så kraftige storme.
Snart var det tid til at sige farvel til Voyager 2. og dette farvel var fotografier af den store iskaldte måne Triton, som overraskede over tilstedeværelsen af gejsere. Mindst 50 steder er fundet med lange, mørke spor af en eller anden form for udbrud.
Nogle fotografier viser, at gejserne når 8 kilometer i højden, hvor de støder på en jetstrøm i en meget sjælden atmosfære. Hun strækker rene gejsere og gør dem til lange røgstrøg. Gejserne antages at være så mørke, fordi de ikke kun indeholder damp, men også indeholder støv og organisk stof.
Flyvningen er lige begyndt
Flyvningen forbi Neptun var slutningen af den store gåtur, en rejse, der med rette kan sammenlignes med landing på månen. Men dette var ikke et farvel til solsystemet, som hverken Voyager 1 eller Voyager 2 endnu havde forladt.
For at markere færdiggørelsen blev der taget et afskedsfotografi af alle planeterne i solsystemet i 1990. På dem er Jorden synlig som en lille "lyseblå prik". Dette øjebliksbillede af vores jord fra en afstand af 6 milliarder km er blevet et slags symbol, der viser, hvor lidt plads vi faktisk besætter i universet.
Begge Voyager-prober er nu langt fra Plutos bane og fra Kuiper-bæltet, der består af små iskolde planeter. Men de har stadig en rejse i tusinder af år, før de når den sidste udpost af vores solsystem, nemlig Oort Cloud, der betragtes som fødested for mange kometer.
Voyager 1 satte en rekord for at rejse 141 AU fra Solen (en AU er afstanden fra Jorden til Solen).
Den langsomme Voyager 2 rejste kun 116 AU. Begge prober sender konstant data til Jorden, som nu hovedsageligt er relateret til solvinden og det solmagnetiske felt.
Videnskabsmænd håber at holde kontakten med begge gamle rumføler indtil 2025. Disse to sonder er næsten evige repræsentanter for menneskeheden, skønt de sandsynligvis ikke findes af nogen anden civilisation.
Jordens budskab
Begge Voyagers har med sig en besked fra Earthlings, skrevet på en forgyldt 30 centimeter plade monteret om bord.
Beskeden blev udviklet af en kommission ledet af den berømte astronom og astrobiolog Carl Sagan (Carl Sagan, 1934 - 1996). Da sandsynligheden for, at disse sonder nogensinde vil blive fundet, er uendeligt lille, kan vi tage denne meddelelse som en meddelelse til os selv.
Det inkluderer både billeder og lyde, som er krypteret på pladen. Dette er en serie billeder, der beskriver, hvordan indholdet af pladen kan gengives. Spil skal ske ved 16 2/3 o / min ved hjælp af nålen, der er fastgjort til pladen. Det er gammeldags, men teknisk forsvarligt, hvis modtagerne kan finde ud af række af billeder.
Henrik og Helle Stub
