Forskere ved Jet Propulsion Laboratory ble fratatt sin stille hvile lenge. Spente på funnene sov de i anfall og starter, og da de våknet, skyndte de seg tilbake til Flight Control Center på den automatiske interplanetariske stasjonen Voyager. Her opererte digitale maskiner med fantastisk hastighet og forvandlet tusenvis av biter av informasjon, forvrengt av plass og atmosfærisk interferens, til telekronikkrammer, slank grafikk og endeløse tallrekke. Personer med pustet pust så på fargebildene til den nærliggende Saturn på skjermene.
33 millioner kilometer forble til romfartsplaneten. 4 år har gått siden lanseringen på kosmodromen, og en lang vei strekker seg bak Voyager i 2 milliarder kilometer. Det farlige Asteroidebeltet med sine endeløse strømmer av meteorittlegemer har blitt krysset trygt. Skjøre elektroniske enheter tålte den alvorlige kulden i verdensrommet og elektromagnetiske stormer i nærheten av den største planeten i solsystemet - Jupiter.
Og fremover? Faren for kollisjoner med stein og isflak nær Saturn før Voyager legger ut på sin 8 -årige reise til de fjerneste planetene - Uranus og Neptun.
… Et storslått bilde dukket opp foran øynene til dem som var i kontrollsenteret. Saturn, kronet med et stort "halskjede", okkuperte allerede nesten hele rammen av TV -bildet. En gylden gul planet med grålige poler og spraglede belter som knapt kunne sees i tåken, styrtet og snurret i himmelens svarte avgrunn.
Forskere retter blikket mot de berømte Saturn -ringene, som har hjemsøkt astronomer i flere århundrer.
Den store Galileo var den første som la merke til noe rart ved utseendet til Saturn. Galileos teleskop var for svakt, og det virket for forskeren at Saturn hadde håndtak som en sukkerskål. Bare et halvt århundre senere beviste Christian Huygens at de merkelige halvsirklene på sidene av planeten ikke er mer enn tynne, men veldig brede ringer.
Avstanden til planeten er 33 millioner kilometer. På skjermen er det tre ringer av Saturn, lenge oppdaget ved hjelp av teleskoper: A, B og C. Imidlertid kan du i rombildene se noe som ikke kan sees fra jorden. Først av alt, kompleksiteten til ringenes struktur og deres fantastiske farge.
Den største ringen - den ytre - glitrer med en sølvfarget farge, den midterste er litt rødlig, og den indre er mørkeblå, den er gjennomsiktig, som om den er laget av tynn, knapt håndgripelig materie.
8 millioner kilometer. Bare en fjerdedel av Saturns halvkule passer på et fjernsynsbilde. På siden av planeten lyste to måner tett presset mot hverandre - Tethys og Dione. Men forskere vender stadig tilbake til studiet av ringer. Ikke tre, men syv ringer, nestet den ene i den andre, er synlige. Her er de, nylig oppdaget: F - utenfor den gamle A, G - utenfor den nye F, E - den bredeste ringen lengst fra planeten, D - nærmest Saturn.
Men hva er det? Ved å sammenligne fotografier ser eksperter at hver av de store ringene brytes opp i mange smale, knapt merkbare "bøyler". På ett bilde ble de talt 95! Selv i det svarte "gapet" 4 tusen kilometer bredt mellom ringene A og B, som alltid har blitt anerkjent som tomme, har forskere talt dusinvis av tynne "bøyler".
2 millioner kilometer. Voyagers instrumenter er rettet mot å raskt nærme seg Titan, Saturns største måne. Den er større enn planeten Merkur. Astronomers spenning er lett å forstå. Titan er den eneste satellitten i hele solsystemet med en kraftig atmosfære som er 10 ganger tykkere enn jordens. Voyager fløy forbi Titan i en avstand på 6, 5 tusen kilometer - 60 ganger nærmere enn avstanden fra jorden til månen. Og likevel så forskere lite på skjermen - den tykke tåken i Titans atmosfære, som ligner på kjemisk smog, forhindret.
1 million kilometer. På skjermen er den blendende lyse Rhea den nest største månen til Saturn. Det hele er fylt med kratere - det kontinuerlige rombombardementet varte i milliarder av år. En annen satellitt som glimret i den fløyelsaktige mørkheten i rommet, kom til syne på kameraet. Dette er Dione, som ligner mer på månen vår enn andre gjenstander i Saturn -systemet, men "havene" på Dione er ikke dekket med størknet lava. Vannis er synlig overalt, solid som stein. Nettverket av hvite "tau" snakker om stedene der vannet som sprang ut av tarmen umiddelbart størknet, innhyllet i en voldsom frost. Overflatetemperaturen til Dione er minus 180 ° С - her skinner solen 900 ganger svakere enn i jordens bane.
Den tidligere ukjente satellitten Saturn-12 (S-12) flyter for forskernes øyne. Overraskende nok er den i samme bane som Dione. Samtidig flyr S-12 alltid foran Dione i en avstand på 1/6 av omkretsen. I himmelsk mekanikk kalles et slikt fenomen vanligvis orbital resonans.
300 tusen kilometer. Dato med Saturn kommer snart. Fra venstre side av speideren, som om han ønsket sin ankomst velkommen, dukket Mimas opp. Han ser merkelig ut. For milliarder av år siden kolliderte denne satellitten med et stort himmellegeme - en eksplosjon av kolossal kraft rev ut så mye is og stein fra Mimas kropp at et krater på 9 dyp og 130 kilometer bredt ble dannet. Krateret opptar en fjerdedel av satellittens halvkule!
101 tusen kilometer. På en slik avstand møttes og skiltes den gigantiske planeten og Jordens sendebud. Saturn er så stor at i løpet av timene med den nærmeste tilnærmingen kunne bare en liten skydekke sees i fjernsynsrammen. Skyer med gulbrun farge, ugjennomtrengelige for øyet, er overalt. Blant de svingende hvite stripene, virvlene og gloriene løper noen blågrønne flekker, på størrelse med Grønland eller Australia - disse er "vinduer" som gassvirvler fra planetens dyp bryter gjennom.
Av alle planetene i solsystemet er Saturn nummer to etter Jupiter i størrelse. Inne i den ville det være nok plass til tre hundre kloder. Men den gjennomsnittlige tettheten til giganten er veldig lav - hvis et fantastisk uendelig hav eksisterte et sted, ville Saturn flyte på overflaten som en kork.
I følge den nye modellen, skapt av Voyagers instrumenter, fremstår planeten for oss som en oblat ball av hydrogen og helium ved polene. Den kraftige gassformede konvolutten til Saturn, med økende trykk, blir til en flytende tilstand nærmere sentrum. Flytende planet til kjernen!
Og hva med den solide kjernen? Det er på størrelse med jorden, men har en masse 15-20 ganger mer. Så høy er stoffets tetthet i sentrum av planeten, der trykket er 50 millioner jordatmosfærer! Og temperaturen er + 20.000 grader! Væskekulen koker, og i den øvre delen av planetens skyer hersker en alvorlig kulde. Hvordan oppstår denne store temperaturforskjellen? Med planetenes indre og dens kolossale tyngdekraft tar det hundrevis av år å overføre dybdevarmen til det øvre skylaget i Saturns atmosfære.
Merkelig regn
Saturn stråler ut til rommet tre ganger mer energi enn den mottar fra solen. For det første skapes varme ved gradvis sammentrekning av gassgiganten - dens diameter reduseres med millimeter per år. I tillegg har Saturn en annen fantastisk energikilde. Den rødglødende sfæren til Saturn har avkjølt siden selve solsystemet ble født. I følge beregningene av astrofysikere, for 2 milliarder år siden, på en stor dybde av planeten, falt trykket i interiøret under det kritiske punktet for heliumkonsentrasjon. Og det begynte å regne … Merkelig regn som strømmer til i dag. Dråper helium faller mange tusen kilometer i tykkelsen på flytende hydrogen, mens friksjon oppstår og termisk energi dukker opp.
Stormfullt vær
Under påvirkning av planetens hurtige rotasjon (et hvilket som helst punkt på Saturn -ekvator beveger seg 14 ganger raskere enn på jordens ekvator) blåser monstrøs kraft i den mystiske verden - på ett sted registrerte Voyagers utstyr hastigheten til skyene i 1600 km / t. Hvordan liker du denne forfriskende brisen?
Voyagers kameralinser glir inn på Saturns sørlige halvkule. Plutselig dukket det opp et ovalt sted titusenvis av kilometer langt på skjermene til Mission Control Center - en kopi av Great Red Spot på Jupiter. Planeten Jorden kan fritt passe inn i stedet. Men dette er bare en rasende atmosfærisk virvel i atmosfæren til Saturn, som ikke har noen ende.
Brak
Voyager fortsatte flyet forbi Saturn da radiokommunikasjonen plutselig ble avbrutt. Forskere var ikke bekymret - ifølge beregninger forsvant enheten inn i "radioskyggen" på planeten. Da speideren "dukket opp" fra den andre siden av Saturn, ble situasjonen virkelig alvorlig. Styremekanismen til dreieskiven med instrumenter sitter fast. Ville det ikke vært mulig å fotografere nattsiden av planeten?! Det er synd at på grunn av en teknisk funksjonsfeil må det planlagte møtet med de store satellittene - Enceladus og Tethys - avlyses.
Signaler strømmet fra kontrollsenteret til den innebygde datamaskinen til den interplanetære stasjonen. Kontrollen over reparasjonen av mekanismen ble komplisert av den kosmiske avstanden - forsinkelsestiden for radiosignalet mellom jorden og Saturn er 1,5 timer. Til slutt låste Voyagers digitale hjerne opp målrettingsstasjonene til TV -kameraene, men tiden gikk tapt og bare Tethys ble nært kjent.
Da enheten allerede beveget seg bort fra Saturn med en hastighet på 22 km / s, så forskere en elektrisk storm i ringene til Saturn. Lyn, som lyser opp skyggesiden, kaster røde høydepunkter på planetens nattskyer …
Finalen i romspillet
Hendelsene beskrevet ovenfor fant sted i 1980-1981, da to automatiske interplanetariske stasjoner Voyager 1 og Voyager 2 fløy forbi Saturn. For å unngå gjentagelser bestemte jeg meg for ikke å snakke om dem hver for seg - alle nyhetene om Saturn -systemet, overført til Jorden av to enheter, betinget "satt i munnen" av en under navnet "Voyager" (ingen nummer).
Det blir litt støtende å innse at romteknologien vår har holdt seg på samme nivå etter tre tiår.
Hver kveld, når solen går ned og den mørkende himmelen er dekket med en spredning av stjerner, ser vi Kosmos. Utforskning av rom krever fantastisk sofistikert teknologi basert på de avanserte prestasjonene innen rakett, elektronikk, atomteknologi og andre vitenskapskrevende grener av vitenskap og teknologi. Derfor krever flyreiser med interplanetære sonder, til tross for deres tilsynelatende uvirkelighet og mangel på praktisk fordel, løsningen på mange anvendte problemer: opprettelse av kraftige og kompakte energikilder, utvikling av teknologier for langdistanse romkommunikasjon, forbedring av strukturer og motorer, utviklingen av nye tyngdekraftmetoder hjelper manøvrer, inkludert.h. bruker Lagrange -poeng. Hele denne forskningsfronten kan bli "lokomotivet" for moderne vitenskap, og resultatene som oppnås kan være nyttige for å løse mer presserende problemer. Likevel er de fleste problemene uavklarte.
Alle moderne sjenerte forsøk på å utforske de ytre planetene (Ulysses, Cassini, New Horizons -oppdrag) er alle basert på de samme teknologiene og utviklingen som ble brukt i Voyager -prosjektet. I 30 år har det ikke blitt opprettet en eneste ny type motor, egnet for interplanetære flyvninger. For eksempel er ionthrusterne til den japanske forskningssonden Hayabusa, som blir fremstilt som ultramoderne høyteknologisk, faktisk godt glemt utvikling av midten av det tjuende århundre-ionthrustere ble mye brukt i holdningskontrollsystemene til sovjet meteorologiske satellitter Meteor. For det andre er ionmotorer et ganske spesifikt verktøy: de har virkelig et utrolig lavt drivstofforbruk (noen milligram per sekund), men følgelig skaper de kraft på flere millinewtons. Det tar mange år å akselerere et romfartøy, og som et resultat oppnås ingen reell fordel.
Konvensjonelle flytende drivmotorer (LPRE) er ikke bare veldig glupske - arbeidet er begrenset til titalls (hundrevis) sekunder, i tillegg er de ikke i stand til å akselerere romfartøyet til den nødvendige hastigheten, for eksempel for å nå bane rundt Saturn. Det grunnleggende problemet er at gassens strømningshastighet er for lav. Og det er ikke mulig å heve det på noen måte.
Toppen av mote på 50 -tallet - atomflymotoren fikk ikke utvikling, på grunn av mangelen på betydelige fordeler. Til tross for en ikke -slukkelig flamme i en atomreaktor, krever en slik motor et arbeidsvæske - dvs. faktisk er dette en konvensjonell væskedrivende rakettmotor med alle de påfølgende konsekvensene og ulempene.
Den opprinnelige måten å reise i verdensrommet på ved hjelp av impulsene til atomeksplosjoner, foreslått av Freeman Dyson i 1957 (Project Orion), forble på papiret - for dristig og ærlig talt en tvilsom idé.
"Romets erobrere" (her er det ironisk i forhold til hele menneskeheten) i 50 år av romalderen har ikke klart å lage en effektiv motor for bevegelse i interplanetarisk rom. Vi ville aldri ha sett verken Jupiter eller Saturn, om ikke for et hint fra spesialister i himmelsk mekanikk - for å bruke planetenes tyngdekraft for å akselerere AMS. "Interplanetary biljard" lar deg få enorm fart (15-20 km / s) uten å bruke motor og utforske utkanten av solsystemet. Det eneste problemet er de strengt begrensede "lanseringsvinduene" - noen dager (uker) en gang hvert par år. Ikke rom for den minste feil. Langt år med flytur og noen timer for et møte med forskningsobjekt.
Ved hjelp av gravitasjonsmanøvrer fløy "Voyagers", i henhold til samme opplegg, den moderne sonden "New Horizons" flyr til Pluto, men bare for å krysse solsystemet vil det ta 9 år. Og da vil ekspedisjonen bare ha en dag til å utforske en fjern planet! Sonden vil haste forbi Pluto i stor fart og forsvinne for alltid inn i det interstellare rommet.
