دانشمندان آزمایشگاه رانش جت برای مدت طولانی استراحت خود را از دست دادند. آنها که از این اکتشافات هیجان زده شده بودند، با تندی خوابیدند و وقتی از خواب بیدار شدند، دوباره با عجله به مرکز کنترل ماموریت ایستگاه بین سیاره ای خودکار وویجر رفتند. در اینجا، ماشین‌های دیجیتال با سرعت شگفت‌انگیزی کار می‌کنند و هزاران بیت از اطلاعات را که توسط تداخل کیهانی و جوی تحریف شده‌اند، به فریم‌های ضبط از راه دور، گرافیک‌های باریک و ردیف‌های بی‌پایان اعداد تبدیل می‌کنند. مردم با نفس نفس زدن به تصاویر رنگی نزدیک شدن زحل روی صفحه نمایش نگاه می کردند.
33 میلیون کیلومتر به شناسایی فضایی به سیاره باقی مانده است. چهار سال از پرتاب آن در فرودگاه فضایی می گذرد و جاده طولانی پشت وویجر به طول 4 میلیارد کیلومتر امتداد دارد. از کمربند خطرناک سیارک ها با جریان های بی پایان اجسام شهاب سنگی عبور کرد. دستگاه های الکترونیکی شکننده در برابر سرمای شدید فضای جهان و طوفان های الکترومغناطیسی در مجاورت بزرگترین سیاره منظومه شمسی - مشتری - مقاومت کردند.
و جلوتر؟ خطر برخورد با سنگ ها و یخ های نزدیک زحل قبل از اینکه وویجر در سفر 8 ساله خود به دورترین سیارات - اورانوس و نپتون - حرکت کند.
……یک عکس با شکوه در مقابل چشمان کسانی که در مرکز کنترل بودند ظاهر شد. زحل که با یک "گردنبند" بزرگ تاج گذاری شده است، تقریباً کل قاب تصویر تلویزیونی را اشغال کرده است. سیاره ای زرد مایل به طلایی با کلاهک های مایل به خاکستری از قطب ها و کمربندهای رنگارنگ که به سختی در مه قابل مشاهده بودند، در پرتگاه سیاه آسمان می چرخید و می چرخید.
محققان در حال چشم دوختن به حلقه‌های معروف زحل هستند که قرن‌هاست اخترشناسان را آزار می‌دهند.
گالیله بزرگ اولین کسی بود که متوجه چیز عجیبی در ظاهر زحل شد. تلسکوپ گالیله خیلی ضعیف بود و به نظر دانشمند این بود که زحل دسته هایی مانند یک کاسه قند دارد. تنها نیم قرن بعد، کریستین هویگنس ثابت کرد که نیم دایره های عجیب در کناره های سیاره چیزی جز حلقه های نازک، اما بسیار پهن نیستند.
فاصله تا سیاره 33 میلیون کیلومتر است. روی صفحه نمایش سه حلقه از زحل وجود دارد که مدت‌ها پیش با کمک تلسکوپ‌ها کشف شده‌اند: A، B و C. با این حال، در قاب‌های تصاویر ماهواره‌ای، می‌توان چیزی را نیز مشاهده کرد که از زمین قابل مشاهده نیست. اول از همه، پیچیدگی ساختار حلقه ها و رنگ شگفت انگیز آنها.
بزرگترین حلقه - بیرونی - با رنگ نقره ای می درخشد، حلقه میانی کمی مایل به قرمز است و درونی آبی تیره است، نیمه شفاف است، گویی از ماده نازک و به سختی قابل لمس ساخته شده است.
8 میلیون کیلومتر. در تصویر تلویزیونی، تنها یک چهارم نیمکره زحل قرار دارد. در کنار این سیاره، دو قمر، تتیس و دیون که از نزدیک به یکدیگر فشرده شده بودند، می درخشیدند. اما دانشمندان به طور مداوم به مطالعه حلقه ها باز می گردند. دیگر سه حلقه نیست، بلکه هفت حلقه وجود دارد که یکی در داخل دیگری تودرتو است. در اینجا آنها هستند که به تازگی کشف شده اند: F - خارج از A قدیمی، G - خارج از F جدید، E - گسترده ترین حلقه دورتر از سیاره، D - نزدیکترین حلقه به زحل.
اما این چی هست؟ با مقایسه عکس‌ها، کارشناسان می‌بینند که هر یک از حلقه‌های بزرگ به حلقه‌های باریک و به سختی قابل توجهی تقسیم می‌شوند. در یک عکس 95 شمردند! حتی در "شکست" سیاه به عرض 4 هزار کیلومتر بین حلقه های A و B که همیشه خالی شناخته شده است، دانشمندان ده ها حلقه نازک را شمارش کردند.
2 میلیون کیلومتر. ابزارهای وویجر به سمت تیتان، بزرگترین قمر زحل، که به سرعت نزدیک می شود، نشانه می رود. این سیاره بزرگتر از سیاره عطارد است. هیجان ستاره شناسان به راحتی قابل درک است. تیتان تنها ماهواره در کل منظومه شمسی با جوی قدرتمند است که 10 برابر ضخیم‌تر از جو زمین است. وویجر در فاصله 6,5 هزار کیلومتری از کنار تیتان پرواز کرد - 60 برابر نزدیکتر از فاصله زمین تا ماه. با این حال، دانشمندان چیز کمی روی صفحه دیدند - از مه غلیظ جو تیتان، مشابه مه دود شیمیایی جلوگیری کردند.
1 میلیون کیلومتر. رئا، دومین قمر بزرگ زحل، به طرز خیره کننده ای بر روی صفحه نمایش درخشان است. همه اینها با دهانه های آتشفشانی پر شده است - بمباران فضایی مداوم برای میلیاردها سال ادامه داشت. ماهواره دیگری که در تاریکی مخملی فضا می درخشد، وارد میدان دید دوربین شد. این دیون است که بیشتر از سایر اجرام منظومه زحل به ماه ما شباهت دارد، فقط "دریاهای" روی دیون با گدازه ای پوشیده شده است که اصلاً جامد نشده است. همه جا می توانید یخ آب را ببینید، جامد مانند سنگ. شبکه ای از "بند" های سفید از مکان هایی صحبت می کند که آب خروجی از روده ها فوراً جامد می شود و یخبندان شدید در آغوش می گیرند. دمای سطح دیون منهای 180 درجه سانتیگراد است - در اینجا خورشید 900 برابر تیره تر از مدار زمین می تابد.
سطح ماه انسلادوس. زحل در مجموع 62 قمر دارد
در برابر چشمان محققان، ماهواره ناشناخته Saturn-12 (S-12) شناور است. با کمال تعجب، در همان مدار دیون قرار دارد. در این حالت، S-12 همیشه جلوتر از دیون در فاصله 1/6 محیط مدار پرواز می کند. در مکانیک سماوی به این پدیده رزونانس مداری می گویند.
300 هزار کیلومتر. قرار ملاقات با زحل به زودی. از سمت بندر پیشاهنگ، گویی از ورود او استقبال می کرد، میماس ظاهر شد. قیافه عجیبی دارد. میلیاردها سال پیش، این ماهواره با یک جرم آسمانی بزرگ برخورد کرد - انفجار نیروی عظیمی آنقدر یخ و سنگ را از بدن میماس بیرون کشید که دهانه ای به عمق 9 و عرض 130 کیلومتر تشکیل شد. دهانه، قسمت چهارم نیمکره ماهواره را اشغال کرده است!
101 هزار کیلومتر. در چنین فاصله ای سیاره غول پیکر و پیام آور زمین به هم رسیدند و از هم جدا شدند. زحل به قدری بزرگ است که در طی چند ساعت نزدیکترین فاصله، تنها تکه کوچکی از پوشش ابر در قاب تصویر تلویزیونی دیده می‌شود. همه جا به ابرهای چشم زرد قهوه ای نفوذ ناپذیر است. در میان نوارهای سفید نوسانی، گرداب ها و هاله ها، برخی نقاط سبز آبی به اندازه گرینلند یا استرالیا وجود دارد - اینها "پنجره هایی" هستند که از طریق آنها گرداب های گاز از اعماق سیاره عبور می کنند.
زمین در پس زمینه یک سیاره غول پیکر
از بین تمام سیارات منظومه شمسی، زحل از نظر اندازه بعد از مشتری در رتبه دوم قرار دارد. داخل آن فضای کافی برای سیصد کره خواهد بود. اما چگالی متوسط غول بسیار کوچک است - اگر یک اقیانوس بی پایان خارق العاده در جایی وجود داشته باشد، زحل مانند چوب پنبه روی سطح آن شناور می شود.
بر اساس مدل جدیدی که با استفاده از ابزار وویجر ایجاد شده است، این سیاره به صورت توپی از هیدروژن و هلیوم در قطب ها به نظر می رسد. پوسته گازی قدرتمند زحل، با فشار روزافزون، به حالت مایع نزدیکتر به مرکز می‌رود. سیاره مایع تا هسته!
در مورد هسته سخت چطور؟ اندازه زمین است، اما جرم آن 15 تا 20 برابر بیشتر است. چگالی ماده در مرکز سیاره، جایی که فشار آن 50 میلیون جو زمین است، بسیار عالی است! و دما +20 درجه است! توپ مایع می جوشد و سرمای بی رحمانه در لایه بالایی ابرهای سیاره حاکم است. این اختلاف دما زیاد چگونه به وجود می آید؟ با فضای داخلی وسیع سیاره و گرانش عظیم آن، صدها سال طول می کشد تا جریان گاز گرمای اعماق را به لایه ابر بالایی جو زحل منتقل کند.
باران عجیب
زحل سه برابر بیشتر از انرژی دریافتی از خورشید به فضا می‌تابد. اول، گرما به دلیل فشرده سازی تدریجی غول گاز ایجاد می شود - قطر آن با میلی متر در سال کاهش می یابد. علاوه بر این، زحل منبع انرژی فوق العاده دیگری نیز دارد. توپ داغ زحل از زمان تولد منظومه شمسی در حال سرد شدن بوده است. بر اساس محاسبات اخترفیزیکدانان، 2 میلیارد سال پیش، در اعماق زیاد سیاره، فشار داخلی به زیر نقطه بحرانی تراکم هلیوم رسید. و شروع به باریدن کرد ... باران عجیبی که تا به امروز می بارد. قطرات هلیوم هزاران کیلومتر به ضخامت هیدروژن مایع می ریزد، در حالی که اصطکاک رخ می دهد و انرژی حرارتی ظاهر می شود.
هوای طوفانی
تحت تأثیر چرخش سریع سیاره (هر نقطه ای در استوای زحل 14 برابر سریعتر از استوای زمین حرکت می کند) بادهایی با نیروی هیولایی در دنیای اسرارآمیز می وزد - در یک مکان، تجهیزات وویجر یک سرعت ابر 1600 کیلومتر در ساعت چگونه این نسیم با طراوت را دوست دارید؟
لنزهای دوربین وویجر در حال لغزش به سمت نیمکره جنوبی زحل هستند. ناگهان، یک نقطه بیضی شکل به طول ده ها هزار کیلومتر بر روی صفحه نمایش مرکز کنترل ماموریت ظاهر شد - یک کپی از نقطه قرمز بزرگ در مشتری. سیاره زمین می تواند آزادانه در داخل نقطه قرار گیرد. اما این فقط یک گرداب جوی خشمگین در جو زحل است که پایانی ندارد.
سقوط
وویجر در حال ادامه پرواز از کنار زحل بود که تماس رادیویی ناگهان قطع شد. دانشمندان نگران نبودند - طبق محاسبات، دستگاه در "سایه رادیویی" سیاره ناپدید شد. هنگامی که پیشاهنگ از سمت دور زحل "روی" شد، وضعیت واقعاً جدی شد. مکانیزم هدایت گیر میز گردان با ابزار. آیا واقعا نمی توان از سمت شب سیاره عکاسی کرد؟! مایه تاسف است که به دلیل نقص فنی، نشست برنامه ریزی شده با ماهواره های بزرگ انسلادوس و تتیس باید لغو شود.
شفق شمالی بر فراز قطب زحل
سیگنال ها از مرکز کنترل به رایانه داخلی ایستگاه بین سیاره ای سرازیر می شدند. کنترل تعمیر مکانیسم به دلیل فاصله کیهانی پیچیده بود - زمان تاخیر سیگنال رادیویی بین زمین و زحل 1,5 ساعت است. در نهایت، مغز دیجیتال وویجر درایوهای هدف گیری دوربین را باز کرد، اما زمان از دست رفت و تنها تتیس از نزدیک شناخته شد.
هنگامی که دستگاه قبلاً با سرعت 22 کیلومتر در ثانیه از زحل دور می شد ، دانشمندان طوفان الکتریکی را در حلقه های زحل مشاهده کردند. رعد و برق که سمت سایه را روشن می کند، نقاط برجسته قرمز را روی ابرهای شبانه این سیاره پرتاب می کند ...
پایان بازی فضایی
رویدادهایی که در بالا توضیح داده شد در سالهای 1980-1981 اتفاق افتاد، زمانی که دو ایستگاه بین سیاره‌ای خودکار وویجر 1 و وویجر 2 از کنار زحل عبور کردند. برای جلوگیری از تکرار، تصمیم گرفتم در مورد آنها به طور جداگانه صحبت نکنم - همه اخبار در مورد منظومه زحل، که توسط دو دستگاه به زمین منتقل می شود، به طور مشروط به نام "ویجر" (بدون عدد) "در دهان" یکی قرار می گیرد.
درک اینکه سه دهه بعد، فناوری های فضایی ما در همان سطح باقی مانده اند کمی توهین آمیز می شود.
AMS "Voyager"، آماده سازی قبل از پرتاب، 1977
هر شب، هنگامی که خورشید غروب می کند و آسمان تاریک با پراکندگی ستارگان پوشیده می شود، کیهان را می بینیم. اکتشاف فضایی به تجهیزات فوق‌العاده پیچیده‌ای نیاز دارد که بر اساس دستاوردهای پیشرفته در علم موشک، الکترونیک، فناوری هسته‌ای، و سایر شاخه‌های علم و فناوری متمرکز است. بنابراین، پروازهای کاوشگرهای بین سیاره‌ای، علیرغم اینکه غیرواقعی به نظر می‌رسند و هیچ کاربرد عملی ندارند، نیازمند حل مشکلات کاربردی متعددی هستند: ایجاد منابع انرژی قدرتمند و فشرده، توسعه فناوری‌های ارتباطی در اعماق فضا، بهبود ساختارها و موتورها، توسعه روش های جدید مانورهای گرانشی، از جمله .h. با استفاده از نقاط لاگرانژ کل این جبهه تحقیقاتی می تواند به "لوکوموتیو" علم مدرن تبدیل شود و نتایج به دست آمده می تواند در حل مسائل مهم تر مفید باشد. و با این حال، اکثر مشکلات حل نشده باقی می مانند.
تمام تلاش‌های ترسو امروزی برای کاوش سیارات خارجی (ماموریت‌های اولیس، کاسینی، افق‌های جدید) همگی مبتنی بر فناوری‌ها و پیشرفت‌هایی هستند که در پروژه وویجر استفاده شد. برای 30 سال، یک نوع موتور جدید مناسب برای پروازهای بین سیاره ای ایجاد نشده است. به عنوان مثال، موتورهای یونی کاوشگر ژاپنی Hayabusa، که به عنوان پیشرفته ترین فناوری ارائه می شوند، در واقع پیشرفت های فراموش شده اواسط قرن بیستم هستند - موتورهای یونی به طور گسترده در سیستم های کنترل نگرش استفاده می شدند. ماهواره های هواشناسی شوروی Meteor. ثانیاً، موتورهای یونی یک وسیله نسبتاً خاص هستند: آنها واقعاً مصرف سوخت بسیار کمی دارند (چند میلی گرم در ثانیه)، اما بر این اساس، آنها نیروی رانشی چند میلی‌نیوتون ایجاد می‌کنند. شتاب دادن به فضاپیما سال ها طول می کشد و در نهایت هیچ سود واقعی وجود ندارد.
رانشگر یونی Deep Space 1
موتورهای معمولی راکت پیشران مایع (LPRE) نه تنها بسیار حریص هستند، بلکه عملکرد آنها به ده ها (صدها) ثانیه محدود می شود؛ علاوه بر این، نمی توانند فضاپیما را به سرعت مورد نیاز، مثلاً برای رسیدن به سرعت، شتاب دهند. مدار زحل مشکل اساسی این است که نرخ خروج گازها بسیار کم است. و هیچ راهی برای بالا بردن آن وجود ندارد.
اوج مد در دهه 50 - موتور جت هسته ای به دلیل عدم وجود مزیت قابل توجه توسعه پیدا نکرد. با وجود شعله خاموش شدنی یک راکتور هسته ای، چنین موتوری به یک مایع کار نیاز دارد - یعنی. در واقع، این یک موتور موشک مایع معمولی با تمام عواقب و معایب است.
راه اصلی سفر در فضا با کمک پالس های انفجار هسته ای، که توسط فریمن دایسون در سال 1957 (پروژه جبار) پیشنهاد شد، روی کاغذ باقی ماند - بسیار جسورانه، و صادقانه بگویم، یک ایده مشکوک.
"فاتحان فضا" (در اینجا از قضا در رابطه با کل بشریت) برای 50 سال از عصر فضا نتوانسته اند موتور موثری برای حرکت در فضای بین سیاره ای ایجاد کنند. اگر اشاره ای از سوی متخصصان مکانیک سماوی - برای استفاده از گرانش سیارات برای شتاب بخشیدن به AMS - نبود، هرگز مشتری یا زحل را نمی دیدیم. "بیلیارد بین سیاره ای" به شما امکان می دهد بدون استفاده از موتور سرعت فوق العاده ای (15-20 کیلومتر در ثانیه) به دست آورید و حومه منظومه شمسی را کشف کنید. تنها مشکل "پنجره های راه اندازی" به شدت محدود است - چند روز (هفته) هر چند سال یک بار. جایی برای کوچکترین اشتباه نیست. سالهای طولانی پرواز و چند ساعت برای قرار ملاقات با موضوع مطالعه.
وویجرز با کمک مانورهای گرانشی پرواز کرد، طبق همان طرح، کاوشگر مدرن افق های جدید به سمت پلوتون پرواز می کند، اما تنها 9 سال طول می کشد تا از منظومه شمسی عبور کند. و سپس اکسپدیشن فقط یک روز فرصت خواهد داشت تا یک سیاره دور را کشف کند! کاوشگر با سرعت زیادی از کنار پلوتون رد می شود و برای همیشه در فضای بین ستاره ای ناپدید می شود.
خورشید گرفتگی توسط زحل. عکس از AMS "Cassini"