Dwie kosmiczne sondy Voyager, które od niemal pół wieku przemierzają odległe rejony przestrzeni międzygwiezdnej, coraz bardziej odczuwają skutki upływu czasu. Aby zapewnić ich dalsze działanie, NASA podjęła niełatwą decyzję o wyłączeniu kolejnych instrumentów naukowych, wydłużając tym samym misję kultowych podróżników kosmicznych.

 

Sonda Voyager / Fot. NASA/JPL-Caltech

Voyagerom kończy się energia

Decyzję o częściowym wyłączeniu aparatury podjęto ze względu na coraz bardziej ograniczone zasoby energii elektrycznej obu sond. Voyagery, wystrzelone w kosmos w 1977 roku, wyposażone są w generatory termoizotopowe, które przekształcają ciepło emitowane przez rozkładający się pluton na energię elektryczną. Z biegiem lat wydajność tych systemów maleje – każdego roku Voyagery tracą około 4 watów mocy.

 

Inżynierowie NASA pracujący przy sondzie Voyager 2 – 23 marca 1977 r. / Fot. NASA/JPL-Caltech

Pierwszym krokiem najnowszej strategii oszczędzania energii było wyłączenie 25 lutego 2025 r. systemu detekcji promieniowania kosmicznego w sondzie Voyager 1. Zestaw trzech teleskopów, stanowiących ten system, przez dziesięciolecia dostarczał danych dotyczących strumienia wysokoenergetycznych cząstek kosmicznych, zarówno tych pochodzących ze Słońca, jak i z odległych regionów Drogi Mlecznej. Dzięki tej aparaturze badacze NASA byli w stanie ustalić dokładny moment, kiedy Voyager 1 przekroczył granicę heliosfery i wkroczył w przestrzeń międzygwiezdną.

 

Zdjęcie Saturna i jego pierścienia wykonane przez sondę Voyager 1 w dniu 16 listopada 1980 r. z odległości 5 300 000 km. / Fot. NASA/JPL-Caltech

Z kolei 24 marca zostanie wyłączony instrument mierzący niskoenergetyczne cząstki na pokładzie Voyagera 2. Instrument ten analizował jony, elektrony oraz kosmiczne promieniowanie niskoenergetyczne pochodzące zarówno z Układu Słonecznego, jak i spoza niego. Aparatura ta korzystała ze specjalnej platformy obrotowej zasilanej silnikiem krokowym, który generował 15,7-watowy impuls co 192 sekundy. Silnik ten, projektowany z myślą o spotkaniu Voyagera 2 z Saturnem w 1980 r., znacząco przekroczył pierwotne założenia – do momentu wyłączenia wykona on ponad 8,5 miliona obrotów, czyli wielokrotnie więcej niż zakładano podczas projektowania sondy.

 

Niezawodność ponad wszelkie oczekiwania

Wyłączenie kolejnych urządzeń jest świadectwem nie tylko upływu czasu, ale również niezwykłej trwałości obu sond. Przez niemal pół wieku statki te dostarczyły bezprecedensowych danych, znacznie wykraczając poza pierwotnie zakładane misje eksploracji planet zewnętrznych Układu Słonecznego. Choć pierwotne zadanie Voyagerów – zbadanie Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna – zakończyło się dawno temu, ich obecna misja w przestrzeni międzygwiezdnej wciąż przynosi cenne informacje naukowe, które trudno byłoby uzyskać w jakikolwiek inny sposób.

 

Zdjęcie Saturna wykonane przez sondę Voyager 2 z odległości 43 mln kilometrów – lipiec 1981 rok. / Fot. NASA/JPL-Caltech

Perspektywy dalszej misji

Sonda Voyager 2 straci swój instrument do badania niskoenergetycznych cząstek już 24 marca tego roku, co zostawi jej trzy aktywne aparaty pomiarowe. Jej bliźniaczy Voyager 1, po ostatnim wyłączeniu, również pozostaje z trzema działającymi systemami – w tym magnetometrem i instrumentem mierzącym fale plazmowe. Działania podjęte w tym roku umożliwią obu sondom kontynuowanie badań jeszcze przez około 12 miesięcy, zanim NASA będzie musiała wyłączyć kolejne instrumenty.

Zgodnie z obecnym harmonogramem, w 2026 roku sonda Voyager 1 zakończy działanie swojego instrumentu do pomiaru cząstek niskoenergetycznych, a Voyager 2 pożegna się ze swoim systemem do pomiaru promieniowania kosmicznego. Pomimo tego eksperci NASA przewidują, że sondy powinny zachować wystarczającą ilość energii, aby przynajmniej jeden z ich instrumentów naukowych funkcjonował nawet do lat 30. XXI wieku.

 

Zdjęcie Neptuna stworzone na podstawie zdjęć wykonanych przez sondę Voyager 2 NASA latem 1989 roku, kiedy to jako pierwsza sonda kosmiczna przeleciała obok planety. / Fot. NASA/JPL

Linda Spilker z Jet Propulsion Laboratory podkreśla, że chociaż każda operacja oszczędzania energii zmniejsza zakres zbieranych danych, pozwala też na wydłużenie samej misji. Jak stwierdziła, każda minuta pracy sond to potencjalnie kolejna bezcenna obserwacja z głębi kosmosu. Misja Voyagera stała się symbolem odkryć i pionierskich badań, a kolejne lata funkcjonowania obu sond mogą przynieść jeszcze niejedną przełomową obserwację.

Voyager 1, znajdujący się obecnie w odległości ponad 25 miliardów kilometrów od Ziemi, oraz Voyager 2, oddalony o około 21 miliardów kilometrów, są nadal najdalej wysuniętymi obiektami, jakie stworzył człowiek. Każda komenda wysłana z Ziemi dociera do nich z prawie 20-godzinnym opóźnieniem, co wymaga od zespołu naziemnego niezwykle precyzyjnego planowania i przewidywania wszelkich możliwych problemów.

 

Budowa i wyposażenie sond

Sondy Voyager mają cylindryczne kadłuby o długości około 3,7 metra, wyposażone w anteny paraboliczne o średnicy 3,7 metra do komunikacji z Ziemią. Na pokładzie każdej sondy znajduje się zestaw zaawansowanej elektroniki, w tym komputery pokładowe odpowiedzialne za kontrolowanie instrumentów naukowych i utrzymywanie kontaktu z kontrolą naziemną. Voyagery wyposażono w magnetometry, spektrometry, detektory cząstek i fale plazmowe oraz kamery fotograficzne, które przez dekady dostarczały szczegółowych obrazów badanych obiektów kosmicznych. Wszystkie instrumenty oraz systemy kontrolne są zasilane przez wspomniane już generatory termoizotopowe.

 

Obraz radioteleskopu Arecibo (nieczynnego od 2020 roku) jest jednym ze zdjęć umieszczonych na płytach gramofonowych znajdujących się na pokładzie sond Voyager 1 i 2. / Fot. National Astronomy and Ionosphere Center, Cornell University (NAIC)

Każda sonda Voyager przenosi również specjalny złoty dysk – Voyager Golden Record. Są to pozłacane dyski fonograficzne, na których zapisano wybrane obrazy, dźwięki Ziemi, muzykę, pozdrowienia w różnych językach oraz wskazówki umożliwiające odczytanie zawartości przez ewentualne pozaziemskie cywilizacje.

 

Zdjęcie sprinterów (na czele Walerij Borzow z ZSRR) jest jednym ze zdjęć umieszczonych na płytach gramofonowych znajdujących się na pokładzie sond Voyager 1 i 2. / Fot. History of the Olympics, Picturepoint, Londyn

Projekt tych dysków nadzorował astronom Carl Sagan, a celem było stworzenie wiadomości przedstawiającej różnorodność życia i kultury naszej planety. Dyski zawierają również schematyczną mapę wskazującą położenie Ziemi względem wybranych pulsarów, co może ułatwić potencjalnym odkrywcom sond zlokalizowanie naszego układu planetarnego.

 

Obraz skrzypiec z nutami (Cavatina) jest jednym ze zdjęć umieszczonych na płytach gramofonowych znajdujących się na pokładzie sond Voyager 1 i 2. / Fot. National Astronomy and Ionosphere Center, Cornell University (NAIC)

Przyszłość Voyagerów

Choć przyszłość obu sond wciąż pozostaje niepewna, inżynierowie i naukowcy związani z programem Voyager nadal podejmują wszelkie możliwe działania, aby maksymalnie wykorzystać pozostały czas ich funkcjonowania. Obie sondy przeszły długą drogę od początkowej misji badania gazowych gigantów Układu Słonecznego do pionierskich badań międzygwiezdnych, udowadniając, że nawet po prawie pięćdziesięciu latach nadal mogą wnosić nowe, niezwykle cenne informacje do naszej wiedzy o Wszechświecie.

źródło: nasa.gov, edition.cnn.com/science, space.com