Tur, kur saules vējš pierims, un mūžība stāv mums līdzās … Kas gaida tos, kuri spēja izlauzties caur heliopauzi un pieskarties tālu zvaigžņu gaismai? Kuipera jostas daļiņu spokainais spīdums. Lidojumu gadu desmiti bez iespējas nomainīt neveiksmīgas vienības. Mēģinājumi izveidot sakarus ar Zemi no 200 astronomisko vienību attāluma.
Vai ar modernām tehnoloģijām būs iespējams aizņemt tik tālas robežas? Lidot uz vietu, no kurienes nāk radiosignāli ar dienas kavēšanos? Pat gaisma dod ceļu milzīgam attālumam, bet cilvēka prāts iet uz priekšu.
Pārlēkt dienas gaismā
30 miljardi kilometru. 70 gadu lidojums, izmantojot esošās augšējās pakāpes ar šķidro propelentu dzinējiem. Mūsdienu starpplanētu stacijas nav paredzētas šādām ekspedīcijām. Pēc trim līdz četrām desmitgadēm radioizotopu akumulators izžūst. Hidrazīna piegāde AMC orientācijas motoros beidzas. Sakari tiek atvienoti, un zonde, kas aizmigusi uz visiem laikiem, izšķīst nebeidzamā telpā.
Līdz šim cilvēcei ir izdevies uzbūvēt sešus "zvaigznes kuģus", kas pārsnieguši trešo kosmisko ātrumu un uz visiem laikiem atstājuši Saules sistēmu.
Šeit ir varoņu vārdi.
Automātiskās starpplanētu stacijas Pioneer sērijā ar numuru 10 un 11. Uzsākta 1972.-73. "Pionieri" sasniedza ārējo planētu reģionu, pirmo reizi nosūtot uz Zemi fotogrāfijas un zinātniskos datus no Jupitera un Saturna apkārtnes. Veicot manevru milzu planētu gravitācijas laukā, viņi uz visiem laikiem atstāja ekliptikas reģionu un iesaistījās nevienlīdzīgā cīņā ar telpu un laiku.
Saziņa ar Pioneer 11 tika pārtraukta 1995. gadā, kad tā jau bija tālu ārpus Plutona orbītas. Līdz šim zonde ir attālinājusies no Saules par 90 AU. un turpina ceļu uz vairoga zvaigznāju.
Tās dvīņi kosmosā izturēja tieši trīsdesmit gadus: jaunākie zinātniskie dati no Pioneer 10 tika nodoti Zemei 2002. gadā. Saskaņā ar aprēķiniem 2012. gadā tam vajadzēja būt 100 ĀS. no saules. Zonde, kas uz visiem laikiem aizmigusi ar zelta plāksnīti uz klāja, lido pretī Alfa Vērsim. Paredzamais ierašanās laiks - 2 000 000 A. D.
Nākamie varoņi ir satriecošās Voyager misijas dalībnieki, kas ir lielākā ekspedīcija, kāda jebkad veikta starpplanētu lidojumos. Divas zondes devās ceļā 1977. gadā ar cerību apmeklēt visu ārējo planētu apkārtni. Galvenā Voyager misija beidzās ar pilnīgu uzvaru: zondes no lidojuma trajektorijas pētīja Jupiteru, Saturnu, Urānu, Neptūnu, to gredzenus un 48 milzu planētu pavadoņus. Brīdī, kad gājām pāri Neptūna augšējam mākoņu slānim, pēc 12 gadu lidojuma un 4 miljardiem kilometru nobrauktā attāluma Voyager 2 novirze no aprēķinātās trajektorijas bija neticami 200 metri!
Šodien, 37 gadus pēc palaišanas, viņi turpina ceļu starpzvaigžņu okeānā, attālinoties no Zemes 107 un 130 AU attālumā. Radiosignāla aizkave no Voyager 1 plates ir 17 stundas 36 minūtes. Raidītāja jauda ir tikai 26 vati, bet tā signāli joprojām sasniedz zemi.
Borta datora Voyager atmiņas ietilpība ir 100 reizes mazāka nekā mūsdienu mp3 atskaņotājam. Unikālais retro aprīkojums turpina darbu, izmantojot elektromagnētisko vētru virpuļus un gadu desmitiem ilgu darbu atklātā telpā. Tvertnēs ir palikuši vairāki litri vērtīga hidrazīna, un radioizotopu ģeneratora jauda joprojām sasniedz 270 vatus. Jau ārpus Neptūna orbītas NASA programmētājiem izdevās "uzbremzēt" Voyager borta datoru: tagad zondes dati ir kodēti ar ļoti drošu dubultā Nīda-Zālamana kodu (interesanti, ka Voyagers palaišanas laikā šāds kods vēl nav izmantoja praksē). Līdz jaunā gadsimta sākumam zondes pārgāja uz rezerves attieksmes kontroles dzinēju komplektu (galvenais komplekts līdz tam laikam bija veicis 353 tūkstošus labojumu), taču katru dienu Saules sensoram ir grūtāk atrast savu vāju gaismu pret tūkstošiem spožu zvaigžņu fona. Pastāv draudi zaudēt orientāciju un sazināties ar Zemi.
2012. gada vasarā Voyager 1 aprīkojums fiksēja strauju saules vēja uzlādēto daļiņu intensitātes kritumu - zonde šķērsoja Saules sistēmas robežu, izkāpjot no heliosfēras. Tagad zondes signālus izkropļo jauna, nekad neierakstīta skaņa-starpzvaigžņu vides plazma.
Jau devīto gadu kosmosā parādās 2006. gada janvārī palaistā automātiskā stacija "New Horizons", kuras uzdevums ir Plutons, par kura izskatu mēs gandrīz neko nezinām. Paredzamais ierašanās laiks galamērķī - 2015. gada 14. jūlijs. Deviņarpus lidojuma gadi - un tikai trīs dienas tuvai iepazīšanai ar visattālāko planētu.
New Horizons atstāja gandrīz Zemes orbītu ar vislielāko ātrumu starp visiem kosmosa kuģiem - 16, 26 km / s attiecībā pret Zemi vai 45 km / s attiecībā pret Sauli, kas automātiski padarīja New Horizons par zvaigžņu kuģi.
Paredzams, ka pēc Plutona pārejas zonde turpinās darbu atklātā kosmosā līdz nākamās desmitgades vidum, līdz tam laikam no Saules izstājoties par 50–55 AU. Īsāks misijas ilgums salīdzinājumā ar Voyagers ir saistīts ar radioizotopu “akumulatora” darbības īso ilgumu - līdz 2015. gada vasarai RTGs jaudas atbrīvošana būs tikai 174 vati.
Nedaudz aiz "New Horizons" lido vēl viens ievērojams objekts-cietā propelenta augšējā pakāpe ATK STAR-48B. Nesējraķetes Atlas-5 trešais posms, kas noveda zondi New Horizons līdz izlidošanas trajektorijai uz Plutonu, arī ieguva heliocentrisku ātrumu un tagad noteikti atstās Saules sistēmas robežas. Kopā ar viņu tā paša iemesla dēļ uz zvaigznēm aizlidos divi līdzsvarojoši svari. Otrais posms (augšējais posms "Centaurus") palika heliocentriskā orbītā ar orbītas periodu 2,83 gadi.
Saskaņā ar aprēķiniem, 2015. gada oktobrī STAR-48B nobrauks 200 miljonus km no Plutona un pēc tam uz visiem laikiem pazudīs kosmosa dzīlēs.
Kuģi aizmigs un laiks zaudēs tiem nozīmi. Simtiem tūkstošu, varbūt miljonu gadu laikā visi šie cilvēka radītie priekšmeti sasniegs zvaigznes. Bet zinātniekus interesē iespēja izveidot OPERATING kosmosa kuģi, kas spēj ilgstoši turpināt darboties starpzvaigžņu telpā, attālinoties no Saules simtiem astronomisko vienību attālumā.
TAU projekts
TAU (tūkstošiem astronomisko vienību). 1987. gada koncepcija, kas ietvēra automatizētas stacijas nosūtīšanu 1/60 gaismas gadu attālumā no Saules. Paredzamais ceļojuma laiks ir 50 gadi. Ekspedīcijas mērķis: uzbūvēt grandiozu tālmēru, kura pamatā ir 1000 AU, augstas precizitātes attāluma mērīšana līdz zvaigznēm, ieskaitot tās, kas atrodas ārpus mūsu galaktikas. Sekundārie uzdevumi: heliopauzes reģiona izpēte, īpaši liela attāluma kosmosa sakaru problēmas risinājums, relativitātes teorijas postulātu pārbaude.
Zondes barošanas avots ir maza izmēra kodolreaktors ar siltuma jaudu 1 MW. Jonu dzinējs ar 10 gadu kalpošanas laiku. TAU projekta autori balstījās tikai uz tajā laikā pastāvošajām tehnoloģijām.
Pašlaik detalizētākais un īstenojamākais starpzvaigžņu ekspedīcijas projekts ir novatoriskais starpzvaigžņu pētnieks. Kompakta izmēra zonde, kurā atrodas 35 kg zinātniskā aprīkojuma un kas aprīkota ar trim RTG un kosmosa sakaru sistēmu, kas spēj nodrošināt stabilu saziņu ar Zemi no 200 AU attāluma.
Paātrinājums, izmantojot parasto raķešu paātrinātāju uz ķīmiskās degvielas, gravitācijas manevrs Jupitera tuvumā un jonu dzinēji, kuros darba šķidrums ir ksenons. Visas šīs trīs tehnoloģijas pastāv un ir labi pierādītas praksē.
Zondes Deep Space-1 gājiena jonu dzinējs
Jonu dzinējam ir vajadzīgas divas lietas: darba šķidrums (gāze) un vairāki kilovati elektroenerģijas. Niecīgā darba vides patēriņa dēļ jonu dzinējs var nepārtraukti darboties desmit gadus. Ak, viņa vilce arī ir niecīga - Ņūtona desmitdaļas. Tas ir pilnīgi nepietiekams palaišanai no Zemes virsmas, bet nulles gravitācijas apstākļos nepārtrauktas ilgstošas darbības un augsta īpatnējā impulsa dēļ šāds dzinējs spēj paātrināt zondi līdz lieliem ātrumiem.
Novatoriskā starpzvaigžņu pētnieka misijā, izmantojot trīs paātrinājuma metodes, zinātnieki cer paātrināt zondi līdz 35–40 km / s ātrumam (vairāk nekā 4 AU gadā). Tas ir ārkārtīgi augsts mūsdienu kosmonautikas standartos (Voyager 1 ir 17 km / s rekords), taču praksē tas ir diezgan iespējams, izmantojot modernus elektriskos dzinējus un lielas jaudas radioizotopu enerģijas ģeneratorus.
Pētījumus saskaņā ar programmu Innovtive Interstellar Explorer NASA speciālisti veic kopš 2003. gada. Sākotnēji tika pieņemts, ka zonde tiks palaista 2014. gadā un savu mērķi (pārvietot 200 AU no Saules) sasniegs 2044. gadā.
Ak, tuvākais sākuma logs tika palaists garām. Starpzvaigžņu zondes programma nav NASA prioritāra programma (atšķirībā no reālistiskākiem Marsa braucējiem, starpplanētu stacijām un būvējamā Webb kosmosa teleskopa).
Labvēlīgi apstākļi starpzvaigžņu zondes palaišanai tiek atkārtoti ik pēc 12 gadiem (sakarā ar nepieciešamību veikt manevru Jupitera gravitācijas laukā). Nākamreiz "logs" tiks atvērts 2026. gadā, taču tas ir tālu no tā, ka šī iespēja tiks izmantota paredzētajam mērķim. Varbūt kaut kas tiks izlemts līdz 2038. gadam, bet novatoriskā starpzvaigžņu pētnieka koncepcija, iespējams, līdz tam laikam būs bezgalīgi novecojusi.
Inženieri jau strādā pie elektrotermiskiem plazmas paātrinātājiem (VASIMR), magnetoplazmas dinamiskiem motoriem un Halles motora. Šīm elektrisko raķešu dzinēju variācijām ir arī augsts īpatnējais impulss, kas ir salīdzināms ar sitieniem. imp. jonu dzinēji, taču tie spēj attīstīt par kārtu lielāku vilci - t.i. paātrināt kuģi līdz noteiktajam ātrumam īsākā laikā.
