Unde vântul solar moare înapoi și eternitatea stă lângă noi … Ce îi așteaptă pe cei care au reușit să străpungă heliopauza și să atingă lumina stelelor îndepărtate? Strălucirea fantomatică a particulelor din centura Kuiper. Zeci de ani de zbor fără posibilitatea înlocuirii unităților care cedează. Încearcă să stabilească comunicarea cu Pământul de la o distanță de 200 de unități astronomice.
Va fi posibil cu tehnologiile moderne să luăm frontiere atât de îndepărtate? Zburați de unde vin semnalele radio cu o întârziere de o zi? Chiar și lumina face loc unei distanțe uriașe, dar mintea umană merge înainte.
Sari prin lumina zilei
30 miliarde de kilometri. 70 de ani de zbor folosind treptele superioare existente cu motoare cu propulsor lichid. Stațiile interplanetare moderne nu sunt proiectate pentru astfel de expediții. După trei-patru decenii, bateria radioizotopului moare. Aprovizionarea cu hidrazină în motoarele de orientare AMC se epuizează. Comunicarea este deconectată, iar sonda, care a adormit pentru totdeauna, se dizolvă într-un spațiu nesfârșit.
Până în prezent, omenirea a reușit să construiască șase „nave stelare” care au depășit a treia viteză cosmică și au părăsit sistemul solar pentru totdeauna.
Iată numele eroilor.
Stațiile interplanetare automate din seria Pioneer numerotate 10 și 11. Lansate în 1972-73. „Pionierii” au ajuns în regiunea planetelor exterioare, transmitând pentru prima dată fotografii și date științifice din vecinătatea lui Jupiter și Saturn către Pământ. După ce au făcut o manevră în câmpul gravitațional al planetelor uriașe, au părăsit regiunea ecliptică pentru totdeauna și au intrat într-o luptă inegală cu spațiul și timpul.
Comunicarea cu Pioneer 11 a fost întreruptă în 1995, când era deja mult dincolo de orbita lui Pluto. Până acum, sonda s-a îndepărtat de Soare cu 90 UA. și își continuă drumul spre constelația Scutului.
Gemenele sale au durat exact treizeci de ani în spațiul cosmic: cele mai recente date științifice de la Pioneer 10 au fost transmise pe Pământ în 2002. Conform calculelor, în 2012 ar fi trebuit să fie de 100 UA. de la soare. O sondă care a adormit pentru totdeauna cu o placă de aur la bord zboară spre Alpha Taur. Ora estimată a sosirii - 2.000.000 d. Hr.
Următorii eroi sunt participanți la misiunea uimitoare Voyager, cea mai mare expediție făcută vreodată pe zboruri interplanetare. Două sonde au lovit drumul înapoi în 1977 cu speranța de a vizita vecinătatea tuturor planetelor exterioare. Misiunea principală Voyager s-a încheiat cu un triumf complet: sondele au studiat Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, inelele lor și 48 de sateliți ai planetelor uriașe din traiectoria flyby. În momentul trecerii peste stratul superior de nori al Neptunului, după 12 ani de zbor și 4 miliarde de km de distanță parcursă, abaterea Voyager 2 de la traiectoria calculată a fost de 200 de metri incredibilă!
Astăzi, la 37 de ani de la lansare, își continuă călătoria în oceanul interestelar, îndepărtându-se de Pământ la o distanță de 107 și 130 UA. Întârzierea semnalului radio de pe placa Voyager 1 este de 17 ore 36 minute. Puterea emițătorului este de doar 26 de wați, dar semnalele sale ajung în continuare la pământ.
Capacitatea de memorie a computerului de bord Voyager este de 100 de ori mai mică decât cea a unui player mp3 modern. Echipamentul retro unic își continuă activitatea, prin vârtejurile furtunilor electromagnetice și decenii de muncă în spațiu deschis. În rezervoare rămân câțiva litri de hidrazină prețioasă, iar puterea generatorului de radioizotopi ajunge încă la 270 de wați. Deja dincolo de orbita lui Neptun, programatorii NASA au reușit să „reflash” computerul de bord Voyager: acum datele sondei sunt codificate cu un cod dublu Reed-Solomon extrem de sigur (curios, în timpul lansării Voyager, un astfel de cod nu a fost încă folosit în practică). Până la începutul noului secol, sondele au trecut la un set de rezervă de motoare de control al atitudinii (setul principal făcuse 353 de mii de corecții până atunci), dar în fiecare zi este mai dificil pentru senzorul Sun să-și găsească lumina slabă împotriva fundalul a mii de stele strălucitoare. Există o amenințare cu pierderea orientării și pierderea comunicării cu Pământul.
În vara anului 2012, echipamentul Voyager 1 a înregistrat o scădere bruscă a intensității particulelor încărcate de vânt solar - sonda a trecut granița sistemului solar, ieșind din heliosferă. Acum, semnalele sondei sunt distorsionate de un nou sunet înregistrat niciodată - plasma mediului interstelar.
În cel de-al nouălea an, stația automată „New Horizons”, lansată în ianuarie 2006, a ieșit la suprafață. Scopul misiunii este Pluto, despre a cărui apariție nu știm aproape nimic. Ora estimată a sosirii la destinație - 14 iulie 2015. Nouă ani și jumătate de zbor - și doar trei zile pentru o cunoștință apropiată cu cea mai îndepărtată planetă.
New Horizons a părăsit orbita apropiată de pământ cu cea mai mare viteză dintre toate navele spațiale - 16, 26 km / s față de Pământ sau 45 km / s față de Soare, ceea ce a făcut din New Horizons o navă stelară.
Se așteaptă ca după trecerea lui Pluton, sonda să-și continue activitatea în spațiu deschis până la mijlocul deceniului următor, după ce s-a retras de la Soare cu 50-55 UA. Durata mai scurtă a misiunii în comparație cu Voyagers se datorează duratei scurte a funcționării „bateriei” radioizotopului - până în vara anului 2015, eliberarea de putere a RTG-urilor va fi de numai 174 wați.
Puțin în spatele „New Horizons” zboară un alt obiect remarcabil - un stadiu superior cu combustibil solid ATK STAR-48B. A treia etapă a vehiculului de lansare Atlas-5, care a adus sonda New Horizons la traiectoria sa de plecare către Pluto, a câștigat, de asemenea, viteză heliocentrică și acum va părăsi cu siguranță limitele sistemului solar. Împreună cu ea, din același motiv, două greutăți de echilibrare vor zbura spre stele. A doua etapă (stadiul superior „Centaurus”) a rămas pe o orbită heliocentrică cu o perioadă orbitală de 2,83 ani.
Potrivit calculelor, în octombrie 2015 STAR-48B va trece la 200 de milioane de km de Pluto și apoi va dispărea pentru totdeauna în adâncurile spațiului.
Navele vor adormi și timpul își va pierde sensul. În sute de mii, poate milioane de ani, toate aceste obiecte create de om vor ajunge la stele. Dar oamenii de știință sunt interesați de posibilitatea de a crea nave spațiale OPERATIVE capabile să lucreze în continuare în spațiul interstelar pentru o perioadă extinsă de timp, îndepărtându-se de Soare la o distanță de sute de unități astronomice.
Proiectul TAU
TAU (Mii de unități astronomice). Conceptul din 1987, care presupunea trimiterea unei stații automate la o distanță de 1/60 de ani lumină de Soare. Timpul estimat de călătorie este de 50 de ani. Scopul expediției: construirea unui telemetru grandios cu o bază de 1000 UA, măsurarea de înaltă precizie a distanțelor față de stele, inclusiv a celor din afara galaxiei noastre. Sarcini secundare: studiul regiunii heliopauzei, soluționarea problemei comunicării spațiale la distanță ultra-lungă, verificarea postulatelor teoriei relativității.
Alimentarea sondei este un reactor nuclear de dimensiuni mici, cu o putere termică de 1 MW. Motor Ion cu o durată de viață de 10 ani. Autorii proiectului TAU au provenit exclusiv din tehnologiile existente la acea vreme.
În prezent, cel mai detaliat și fezabil proiect al unei expediții interstelare este Exploratorul interstelar inovator. O sondă compactă care transportă 35 kg de echipamente științifice la bord și echipată cu trei RTG-uri și un sistem de comunicație spațială capabil să asigure o comunicare stabilă cu Pământul de la o distanță de 200 UA.
Accelerarea utilizând un accelerator convențional de rachete pe combustibil chimic, manevra gravitațională în vecinătatea lui Jupiter și a propulsoarelor de ioni, în care fluidul de lucru este xenon. Toate aceste trei tehnologii există și sunt bine dovedite în practică.
Motor cu ioni de marș al sondei Deep Space-1
Un motor cu ioni necesită două lucruri: un fluid de lucru (gaz) și mai mulți kilowați de energie electrică. Datorită consumului neglijabil al mediului de lucru, motorul cu ioni poate funcționa continuu timp de zece ani. Din păcate, forța lui este, de asemenea, neglijabilă - zecimi din Newton. Acest lucru este complet insuficient pentru o lansare de pe suprafața Pământului, dar în greutate zero, datorită funcționării continue pe termen lung și impulsului specific ridicat, un astfel de motor este capabil să accelereze sonda la viteze mari.
În misiunea Explorator interstelar inovator, folosind trei metode de accelerație, oamenii de știință speră să accelereze sonda la o viteză de 35-40 km / s (peste 4 UA pe an). Acest lucru este extrem de ridicat în conformitate cu standardele cosmonauticii moderne (Voyager 1 are un record de 17 km / s), dar este destul de fezabil în practică folosind motoare electrice moderne de propulsie și generatoare de energie radioizotopice de mare capacitate.
Cercetările din cadrul programului Innovtive Interstellar Explorer au fost efectuate de specialiștii NASA din 2003. Inițial, s-a presupus că sonda va fi lansată în 2014 și își va atinge ținta (mută 200 UA de la Soare) în 2044.
Din păcate, cea mai apropiată fereastră de pornire a fost ratată. Programul sondei interstelare nu este un program prioritar pentru NASA (spre deosebire de rover-urile mai realiste de pe Marte, stațiile interplanetare și telescopul spațial Webb în construcție).
Condițiile favorabile pentru lansarea unei sonde interstelare se repetă la fiecare 12 ani (datorită necesității de a efectua o manevră în câmpul gravitațional al lui Jupiter). Data viitoare când „fereastra” se va deschide în 2026, dar este departe de faptul că această șansă va fi utilizată în scopul propus. Poate că ceva va fi decis până în 2038, dar conceptul de Explorator Interstelar Inovator va fi probabil depășit infinit până atunci.
Deja, inginerii lucrează la acceleratoare electrotermale de plasmă (VASIMR), motoare dinamice cu magnetoplasmă și un motor Hall. Aceste variații ale motorului rachetei electrice au, de asemenea, un impuls specific ridicat, comparabil cu bătăile. imp. propulsori de ioni, dar sunt capabili să dezvolte un ordin de mărime mai mare - de ex. accelerați nava la viteza specificată într-un timp mai scurt.
