WikiSort.ru - Космос

Вояджер-2
Voyager 2
«Вояджер»
Заказчик	НАСА
Оператор	НАСА
Задачи	исследование дальних планет Солнечной системы
Пролёт	Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун
Стартовая площадка	мыс Канаверал
Ракета-носитель	Titan IIIE / «Центавр»
Запуск	20 августа 1977 14:29:00 UTC
Длительность полёта	в полёте 41 год, 6 месяцев, 13 дней
NSSDC ID	1977-076A
SCN	10271
Технические характеристики
Масса	721,9 кг
Мощность	420 Вт
Сайт проекта
Вояджер-2 на Викискладе

«Вояджер-2» — действующий космический аппарат, запущенный НАСА 20 августа 1977 года в рамках программы «Вояджер» для исследований дальних планет Солнечной системы. Первый и единственный аппарат, достигший Урана (в январе 1986 года) и Нептуна (в августе 1989 года). По дальности достижения и изучения объекта Солнечной системы его смогла превзойти только автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты», которая в июле 2015 года достигла Плутона.

В январе 2017 года «Вояджер-2» находился на расстоянии в 114,06  астрономических единиц (16,9 млрд км, или 0,001744 светового года) от Солнца, то есть, на расстоянии, преодолеваемом со скоростью света за 15 часов 23,5 минуты^[1].

Скорость движения станции превышает 3,3 а. е. в год.

История

Миссия «Вояджера-2» первоначально включала изучение только Юпитера и Сатурна, а также их спутников. Траектория полёта также предусматривала возможность пролёта мимо Урана и Нептуна, которая была успешно реализована.

В марте 2005 года «Вояджер-2» находился на расстоянии 11,412 млрд км от Земли. Скорость удаления из Солнечной системы — 494 млн км в год (около 15 км/с, или 0,005 % от скорости света).

Аппарат идентичен «Вояджеру-1». За счёт гравитационного манёвра у Юпитера, Сатурна и Урана «Вояджер-2» смог на 20 лет сократить срок полёта к Нептуну (по сравнению с прямой траекторией с Земли).

«Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года, то есть на 16 дней раньше «Вояджера-1»^[2].

• 9 июля 1979 года — максимальное сближение с Юпитером (71,4 тыс. км).

«Вояджер-2» близко подошёл к Европе и Ганимеду, галилеевым спутникам, не исследованным ранее «Вояджером-1». Переданные снимки позволили выдвинуть гипотезу о существовании жидкого океана под поверхностью Европы. Обследование самого крупного спутника в Солнечной системе — Ганимеда — показало, что он покрыт корой «грязного» льда, а его поверхность значительно старше поверхности Европы. После обследования спутников аппарат пролетел мимо Юпитера.

• 25 августа 1981 года — максимальное сближение с Сатурном (101 тыс. км).

Траектория зонда прошла около спутников Сатурна Тефии и Энцелада, аппарат передал подробные фотографии поверхности спутников.

• 24 января 1986 года — максимальное сближение с Ураном (81,5 тыс. км).

Аппарат передал на Землю тысячи снимков Урана, его спутников и колец. Благодаря этим фотографиям учёные обнаружили два новых кольца и исследовали девять уже известных. Помимо этого, были обнаружены 11 новых спутников Урана.

Снимки одной из лун — Миранды — удивили исследователей. Предполагается, что маленькие спутники быстро охлаждаются после своего образования, и представляют собой однообразную пустыню, испещрённую кратерами. Однако выяснилось, что на поверхности Миранды пролегают долины и горные хребты, среди которых были заметны скалистые утёсы. Это говорит о том, что история луны богата тектоническими и термальными явлениями.

«Вояджер-2» показал, что на обоих полюсах Урана температура оказалась одинаковой, хотя только один освещался Солнцем. Исследователи сделали вывод о наличии механизма передачи тепла из одной части планеты к другой. В среднем температура Урана составляет 59 К, или −214 °C^[2].

• 24 августа 1989 года — аппарат пролетел в 48 тыс. км от поверхности Нептуна.

Были получены уникальные снимки Нептуна и его крупного спутника Тритона. На Тритоне были обнаружены действующие гейзеры, что было очень неожиданным для удалённого от Солнца и холодного спутника. Были открыты 4 новых спутника.

• 30 августа 2007 года — аппарат достиг границы ударной волны и вошёл в область гелиопаузы^[3].

• 28 июня 2010 года — продолжительность полёта «Вояджера-2» достигла 12 000 дней (почти 33 года). Вместе с «Вояджером-1» он является самым удалённым космическим объектом, сделанным руками человека, а также самым долго и продуктивно работающим; дольше их в рабочем состоянии остаются аппараты «Пионер»-6, −7, −8, с которыми за ненадобностью связь не поддерживается.

• 24 января 2011 года в НАСА отмечался 25-летний юбилей встречи «Вояджера-2» с Ураном. На этот момент аппарат находился примерно в 14 млрд км от Солнца, а «Вояджер-1», направленный для исследования Юпитера и Сатурна, улетел от Солнца более чем на 17 млрд км.

• 4 ноября 2011 года была послана команда переключения на запасной набор двигателей системы ориентации^[4]. Через 10 дней получено подтверждение о переключении. Это позволит аппарату проработать ещё не менее 10 лет.

• 3 ноября 2012 года «Вояджер-2» достиг расстояния 100 а.е. от Солнца.

• 30 июля 2017 года «Вояджер-2» достиг расстояния 115 а.е. от Солнца.
• 10 декабря 2018 года НАСА подтвердило, что «Вояджер-2» преодолел гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство^[5]. Зонд остаётся в пределах Солнечной системы, гравитационная граница которой находится за внешним краем Облака Оорта, совокупности небольших объектов под гравитационным влиянием Солнца^[6].

Устройство аппарата

Масса аппарата при старте составляла 798 кг, масса полезной нагрузки — 86 кг. Длина — 2,5 м. Корпус аппарата — десятигранная призма с центральным проёмом. На корпус посажен отражатель направленной антенны диаметром 3,66 метра^[7]. Электропитание обеспечивают три вынесенных на штанге радиоизотопных термоэлектрических генератора, использующих плутоний-238 в виде окиси (в силу удалённости от Солнца солнечные батареи были бы бесполезны). На момент старта общее тепловыделение генераторов составляло около 7 киловатт, их кремний-германиевые термопары обеспечивали 470 ватт электрической мощности^[8]. По мере распада плутония-238 (его период полураспада составляет 87,7 года) и деградации термопар мощность термоэлектрических генераторов падает (при пролёте мимо Урана — 400 ватт). На 05.03.2019 остаток плутония-238 равен 72% от начального, к 2025 году тепловыделение упадёт до 68.8% от начального. Кроме штанги электрогенераторов, к корпусу прикреплены ещё две: штанга с научными приборами и отдельная штанга магнитометра^[7].

На «Вояджере» установлены два компьютера, которые можно перепрограммировать, что позволяло менять научную программу и обходить возникающие неисправности. Объём оперативной памяти — два блока по 4096 восемнадцатиразрядных слов. Ёмкость запоминающего устройства — 67 мегабайт (до 100 изображений от телевизионных камер). В системе трёхосной ориентации используются два датчика Солнца, датчик звезды Канопус, инерциальный измерительный блок, а также 16 реактивных микродвигателей. В системе коррекции траектории используются 4 таких микродвигателя. Они рассчитаны на 8 коррекций при общем приращении скорости 200 м/сек.

Антенны две: ненаправленная и направленная. Обе антенны работают на частоте 2113 МГц на приём и 2295 МГц на передачу (S-диапазон), а направленная антенна — ещё и 8415 МГц на передачу (X-диапазон)^[7]. Мощность излучения — 28 Вт в S-диапазоне, 23 Вт в X-диапазоне. Радиосистема «Вояджера» передавала поток информации со скоростью 115,2 кбит/с от Юпитера и 45 кбит/с — от Сатурна. Первоначально расчётная скорость передачи с Урана составляла лишь 4,6 кбит/с, однако её удалось повысить до 30 кбит/с, так как к тому времени ввели более чувствительные радиотелескопы на Земле, а также научились лучше сжимать данные: на определённом этапе миссии система кодирования радиосигналов была заменена на код Рида — Соломона, для чего был перепрограммирован бортовой компьютер.

На борту аппарата закреплена золотая пластина, на которой для потенциальных инопланетян указаны координаты Солнечной системы и записан ряд земных звуков и изображений.

В комплект научной аппаратуры входят следующие приборы:

• Телевизионная камера с широкоугольным объективом и телевизионная камера с телеобъективом, каждый кадр которой содержит 125 кБ информации.
• Инфракрасный спектрометр, предназначенный для исследования энергетического баланса планет, состава атмосфер планет и их спутников, распределения температурных полей.
• Ультрафиолетовый спектрометр, предназначенный для исследования температуры и состава верхних слоёв атмосферы, а также некоторых параметров межпланетной и межзвёздной среды.
• Фотополяриметр, предназначенный для исследования распределения метана, молекулярного водорода и аммиака над облачным покровом, а также для получения информации об аэрозолях в атмосферах планет и о поверхности их спутников.
• Два детектора межпланетной плазмы, предназначенные для регистрации как горячей дозвуковой плазмы в магнитосфере планет, так и холодной сверхзвуковой плазмы в солнечном ветре. Установлены также детекторы волн в плазме.
• Детекторы заряженных частиц низкой энергии, предназначенные для исследования энергетического спектра и изотопного состава частиц в магнитосферах планет, а также в межпланетном пространстве.
• Детекторы космических лучей (частиц высоких энергий).
• Магнитомеры для измерения магнитных полей.
• Приёмник для регистрации радиоизлучения планет, Солнца и звёзд. Приёмник использует две взаимно перпендикулярные антенны длиной по 10 м.

Большинство приборов вынесено на специальной штанге, часть из них установлена на поворотную платформу^[7]. Корпус аппарата и приборы оборудованы разнообразной теплоизоляцией, тепловыми экранами, пластиковыми блендами.

Предполагаемая дальнейшая судьба аппарата

• Зонд навсегда потеряет связь с Землёй — мощности передатчика не хватит для приёма сигнала на Земле. Через примерно 300 лет зонд достигнет внутреннего края Облака Оорта и ещё, вероятно, 30 000 лет понадобится, чтобы покинуть его^[6].
• Как показали данные телескопа Хаббл, окружающее Солнечную систему первое межзвёздное газовое облако Вояджер-2 покинет через две тысячи лет. Ещё 90 тысяч лет станции потребуется, чтобы пройти второе облако и попасть в третье. Эти межзвёздные структуры отличаются друг от друга по содержащимся в них химическим элементам, что свидетельствует об особенности их образования и эволюции^[9].
• Через 40 000 лет «Вояджер-2» пройдёт на расстоянии 1,7 светового года от звезды Росс 248.
• Примерно через 296 тысяч лет «Вояджер-2» разойдётся с Сириусом на расстоянии 4,3 светового года^[10].

Интересные факты

• В определённый период года Земля и «Вояджер-2» сближаются. Это связано с тем, что Земля движется быстрее вокруг Солнца, чем «Вояджер-2» отдаляется от него^[1].

См. также

• Проект «Вояджер»
• «Вояджер-1»
• Grand Tour (программа)

Примечания

Литература

• Saturn Science Results (неопр.). Voyager Science Results at Saturn. Проверено 8 февраля 2005.
• Uranus Science Results (неопр.). Voyager Science Results at Uranus. Проверено 8 февраля 2005.
• Nardo, Don (2002). Neptune. Thomson Gale. ISBN 0-7377-1001-2
• JPL Voyager Telecom Manual

Ссылки

	Вояджер-2 на Викискладе

• voyager.jpl.nasa.gov — официальный сайт проекта «Вояджер» (англ.)
• Статья «Солнечная система. Дальше — только звезды» (о полёте «Вояджера-2»)
• Данные о продолжительности жизни аппаратов «Вояджер-2» и «Вояджер-1»
• Voyager 2 Mission Profile by NASA's Solar System Exploration
• Voyager 2 (NSSDC Master Catalog)