Güneş rüzgarının arkadan dindiği ve sonsuzluğun yanımızda durduğu yerde… Heliopause'u yarıp uzak yıldızların ışığına dokunabilenleri neler bekliyor? Kuiper kuşağı parçacıklarının hayaletimsi parıltısı. Arızalı üniteleri değiştirme imkanı olmadan onlarca yıllık uçuş. 200 astronomik birim mesafeden Dünya ile iletişim kurmaya çalışır.
Modern teknolojilerle bu kadar uzak mesafeler almak mümkün olacak mı? Bir günlük gecikmeyle radyo sinyallerinin geldiği yere mi uçuyorsunuz? Işık bile büyük bir mesafeye yol açar, ancak insan zihni ileriye gider.
Gün ışığından atla
30 milyar kilometre. Sıvı yakıtlı motorlarla mevcut üst aşamaları kullanarak 70 yıllık uçuş. Modern gezegenler arası istasyonlar bu tür keşifler için tasarlanmamıştır. Üç ila kırk yıl sonra radyoizotop pili ölür. AMC yönlendirme motorlarındaki hidrazin kaynağı tükeniyor. İletişim kesilir ve sonsuza kadar uykuya dalan sonda sonsuz uzayda çözülür.
Bugüne kadar insanlık, üçüncü kozmik hızı aşan ve güneş sistemini sonsuza dek terk eden altı "yıldız gemisi" inşa etmeyi başardı.
İşte kahramanların isimleri.
10 ve 11 numaralı Pioneer serisinin otomatik gezegenler arası istasyonları. 1972-73'te piyasaya sürüldü. "Öncüler", Jüpiter ve Satürn çevresinden ilk kez Dünya'ya fotoğraf ve bilimsel veri ileterek dış gezegenlerin bölgesine ulaştılar. Dev gezegenlerin yerçekimi alanında bir manevra yaparak ekliptik bölgeyi sonsuza dek terk ederek uzay ve zamanla eşitsiz bir savaşa girdiler.
Pioneer 11 ile iletişim, Plüton'un yörüngesinin çok ötesindeyken, 1995'te kesintiye uğradı. Şimdiye kadar, sonda Güneş'ten 90 AU uzaklaştı. ve Kalkan takımyıldızına doğru yoluna devam ediyor.
İkizi uzayda tam olarak otuz yıl yaşadı: Pioneer 10'dan gelen en son bilimsel veriler 2002'de Dünya'ya iletildi. Hesaplamalara göre, 2012'de 100 AU olması gerekiyordu. güneşten. Altın bir plaka ile sonsuza kadar uykuya dalmış bir sonda Alpha Taurus'a doğru uçar. Tahmini varış zamanı - 2.000.000 A. D.
Sıradaki kahramanlar, gezegenler arası uçuşlarda şimdiye kadar yapılmış en büyük keşif olan akıllara durgunluk veren Voyager misyonunun katılımcıları. İki sonda 1977'de tüm dış gezegenlerin çevresini ziyaret etme umuduyla yola çıktı. Ana Voyager görevi tam bir zaferle sona erdi: sondalar Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün, halkaları ve uçuş yörüngesinden dev gezegenlerin 48 uydusunu inceledi. Neptün'ün üst bulut tabakasını geçtiği anda, 12 yıllık uçuş ve 4 milyar km mesafe kat ettikten sonra, Voyager 2'nin hesaplanan yörüngeden sapması inanılmaz 200 metreydi!
Bugün, fırlatılmalarından 37 yıl sonra, yıldızlararası okyanustaki yolculuklarına, Dünya'dan 107 ve 130 AU uzaklıkta uzaklaşarak devam ediyorlar. Voyager 1 kartından gelen radyo sinyalinin gecikmesi 17 saat 36 dakikadır. Verici gücü sadece 26 watt, ancak sinyalleri hala dünyaya ulaşıyor.
Voyager araç bilgisayarının bellek kapasitesi, modern bir mp3 çaların bellek kapasitesinden 100 kat daha azdır. Eşsiz retro ekipman, elektromanyetik fırtınaların kasırgaları ve açık alanda onlarca yıllık çalışma ile çalışmalarına devam ediyor. Tanklarda birkaç litre değerli hidrazin kaldı ve radyoizotop jeneratörünün gücü hala 270 watt'a ulaşıyor. NASA programcıları, Neptün'ün yörüngesinin zaten ötesinde, Voyager'ın yerleşik bilgisayarını "yeniden başlatmayı" başardılar: şimdi sonda verileri, son derece güvenli bir çift Reed-Solomon koduyla kodlanıyor (tuhaf bir şekilde, Voyagers'ın piyasaya sürülmesi sırasında, böyle bir kod henüz ortaya çıkmadı). pratikte kullanılmıştır). Yeni yüzyılın başlangıcında, sondalar bir yedek tutum kontrol motorları grubuna geçti (ana set o zamana kadar 353 bin düzeltme yaptı), ancak her gün Güneş sensörünün loş ışığını karşıdan bulması daha zor. binlerce parlak yıldızın arka planı. Oryantasyon kaybı ve Dünya ile iletişim kaybı tehdidi var.
2012 yazında, Voyager 1'in ekipmanı, güneş rüzgarının yüklü parçacıklarının yoğunluğunda keskin bir düşüş kaydetti - sonda güneş sisteminin sınırını geçerek heliosferden çıktı. Şimdi, sondanın sinyalleri, daha önce hiç kaydedilmemiş yeni bir ses tarafından - yıldızlararası ortamın plazması - bozuluyor.
Ocak 2006'da fırlatılan "Yeni Ufuklar" otomatik istasyonu, dokuzuncu yıldır uzaya çıkıyor. Görevin hedefi, görünüşü hakkında neredeyse hiçbir şey bilmediğimiz Pluto. Hedefe tahmini varış zamanı - 14 Temmuz 2015. Dokuz buçuk yıllık uçuş - ve en uzak gezegenle yakın bir tanışma için sadece üç gün.
Yeni Ufuklar, tüm uzay araçları arasında en yüksek hızda Dünya'ya yakın yörüngeden ayrıldı - Dünya'ya göre 16, 26 km / s veya Güneş'e göre 45 km / s, bu da Yeni Ufukları otomatik olarak bir yıldız gemisi yaptı.
Plüton'un geçişinden sonra, sondanın, o zamana kadar Güneş'ten 50-55 AU emekli olmuş olarak, önümüzdeki on yılın ortasına kadar açık alanda çalışmasına devam etmesi bekleniyor. Voyager'lara kıyasla daha kısa görev süresi, radyoizotop “pil” operasyonunun kısa süresinden kaynaklanmaktadır - 2015 yazında, RTG'lerin güç salınımı sadece 174 watt olacaktır.
"Yeni Ufuklar"ın biraz arkasında, dikkat çekici bir başka nesne daha uçuyor - katı yakıtlı bir üst aşama ATK STAR-48B. Yeni Ufuklar sondasını Pluto'ya çıkış yörüngesine getiren Atlas-5 fırlatma aracının üçüncü aşaması da güneş merkezli hız kazandı ve şimdi kesinlikle güneş sisteminin sınırlarını terk edecek. Onunla birlikte, aynı nedenle, iki denge ağırlığı yıldızlara uçacak. İkinci aşama (üst aşama "Centaurus"), 2.83 yıllık bir yörünge periyodu ile güneş merkezli bir yörüngede kaldı.
Hesaplamalara göre, Ekim 2015'te STAR-48B, Plüton'dan 200 milyon km geçecek ve ardından uzayın derinliklerinde sonsuza kadar kaybolacak.
Gemiler uykuya dalacak ve zaman onlar için anlamını yitirecek. Yüzbinlerce, belki de milyonlarca yıl içinde tüm bu insan yapımı nesneler yıldızlara ulaşacak. Ancak bilim adamları, uzun bir süre yıldızlararası uzayda çalışmaya devam edebilen ve Güneş'ten yüzlerce astronomik birim uzaklıkta hareket edebilen ÇALIŞAN uzay aracı yaratma olasılığıyla ilgileniyorlar.
TAU projesi
TAU (Bin astronomik birim). Güneş'ten 1/60 ışıkyılı uzaklıkta otomatik bir istasyon göndermeyi içeren 1987 konsepti. Tahmini seyahat süresi 50 yıldır. Keşif gezisinin amacı: 1000 AU bazında görkemli bir telemetre yapımı, galaksimizin dışındakiler de dahil olmak üzere yıldızlara olan mesafelerin yüksek hassasiyetli ölçümü. İkincil görevler: heliopause bölgesinin incelenmesi, ultra uzun mesafeli uzay iletişimi probleminin çözümü, görelilik teorisinin varsayımlarının doğrulanması.
Probun güç kaynağı, 1 MW termal güce sahip küçük boyutlu bir nükleer reaktördür. 10 yıllık hizmet ömrüne sahip iyon motoru. TAU projesinin yazarları, yalnızca o sırada var olan teknolojilerden yola çıktı.
Şu anda, bir yıldızlararası keşif gezisinin en ayrıntılı ve uygulanabilir projesi Yenilikçi Yıldızlararası Kaşif. Gemide 35 kg bilimsel ekipman taşıyan ve üç RTG ve 200 AU mesafeden Dünya ile istikrarlı iletişim sağlayabilen bir uzay iletişim sistemi ile donatılmış kompakt boyutlu bir sonda.
Kimyasal yakıt üzerinde geleneksel bir roket hızlandırıcı kullanarak hızlanma, Jüpiter civarında yerçekimi manevrası ve çalışma sıvısının ksenon olduğu iyon iticileri. Bu teknolojilerin üçü de mevcuttur ve uygulamada kendini kanıtlamıştır.
Deep Space-1 sondasının yürüyen iyon motoru
Bir iyon motoru iki şeye ihtiyaç duyar: bir çalışma sıvısı (gaz) ve birkaç kilovat elektrik. Çalışma ortamının ihmal edilebilir tüketimi nedeniyle, iyon motoru on yıl boyunca sürekli çalışabilir. Ne yazık ki, itişi de ihmal edilebilir - Newton'un onda biri. Bu, Dünya yüzeyinden fırlatma için tamamen yetersizdir, ancak sıfır yerçekiminde, sürekli uzun süreli çalışma ve yüksek özgül dürtü nedeniyle, böyle bir motor, sondayı yüksek hızlara hızlandırabilir.
Yenilikçi Yıldızlararası Kaşif görevinde, üç hızlandırma yöntemi kullanarak bilim adamları, sondayı 35-40 km / s (yılda 4 AU'nun üzerinde) hıza çıkarmayı umuyorlar. Bu, modern kozmonotiğin standartlarına göre son derece yüksektir (Voyager 1, 17 km / s'lik bir rekora sahiptir), ancak modern elektrikli tahrik motorlarını ve yüksek kapasiteli radyoizotop enerji jeneratörlerini kullanarak pratikte oldukça mümkündür.
Yenilikçi Yıldızlararası Kaşif programı kapsamındaki araştırmalar, 2003 yılından bu yana NASA uzmanları tarafından yürütülmektedir. Başlangıçta, sondanın 2014'te fırlatılacağı ve 2044'te hedefine (Güneş'ten 200 AU hareket) ulaşacağı varsayılmıştı.
Ne yazık ki, en yakın başlangıç penceresi kaçırıldı. Yıldızlararası araştırma programı, NASA için öncelikli bir program değildir (daha gerçekçi Mars gezicileri, gezegenler arası istasyonlar ve yapım aşamasındaki Webb uzay teleskobunun aksine).
Yıldızlararası bir sonda fırlatmak için uygun koşullar her 12 yılda bir tekrarlanır (Jüpiter'in yerçekimi alanında bir manevra yapma ihtiyacı nedeniyle). Bir dahaki sefere "pencere" 2026'da açılacak, ancak bu şansın amaçlanan amacı için kullanılması çok uzak. Belki 2038'e kadar bir şeye karar verilecek, ancak Yenilikçi Yıldızlararası Kaşif kavramı muhtemelen o zamana kadar sonsuza kadar modası geçmiş olacak.
Mühendisler halihazırda elektrotermal plazma hızlandırıcıları (VASIMR), manyetoplazma dinamik motorlar ve bir Hall motoru üzerinde çalışıyorlar. Elektrikli roket motorunun bu varyasyonları ayrıca vuruşlarla karşılaştırılabilir yüksek bir özgül dürtüye sahiptir. imp. iyon iticileri, ancak daha büyük bir itme sırası geliştirme yeteneğine sahiptirler - yani. gemiyi daha kısa sürede belirtilen hızlara hızlandırın.
