Reaktīvo dzinēju laboratorijas pētniekiem ilgu laiku tika liegta mierīga atpūta. Atklājumu sajūsmā viņi gulēja lēkmes un sākās, un, pamostoties, steidzās atpakaļ uz automātiskās starpplanētu stacijas Voyager lidojumu vadības centru. Šeit digitālās mašīnas darbojās ar pasakainu ātrumu, pārveidojot tūkstošiem kosmosa un atmosfēras traucējumu izkropļotas informācijas bitu par telefona rāmjiem, slaidu grafiku un bezgalīgām skaitļu rindām. Cilvēki ar aizturētu elpu skatījās ekrānos tuvojošā Saturna krāsainajos attēlos.
33 miljoni kilometru palika uz kosmosa izlūkošanas planētu. Ir pagājuši 4 gadi kopš tā uzsākšanas kosmodromā, un aiz Voyager 2 miljardus kilometru stiepjas garš ceļš. Bīstamā asteroīda josta ar nebeidzamajām meteorītu ķermeņu straumēm ir droši šķērsota. Trauslas elektroniskās ierīces izturēja spēcīgo pasaules telpas aukstumu un elektromagnētiskās vētras Saules sistēmas lielākās planētas - Jupitera - tuvumā.
Un uz priekšu? Sadursmju risks ar akmeņiem un ledus gabaliem netālu no Saturna, pirms Voyager uzsāk 8 gadus ilgu ceļojumu uz vistālākajām planētām - Urānu un Neptūnu.
… Vadības centrā esošo cilvēku acu priekšā parādījās grandioza aina. Saturns, vainagots ar milzīgu "kaklarotu", jau aizņēma gandrīz visu televīzijas attēla kadru. Zeltaini dzeltena planēta ar pelēcīgiem stabiem un raibām, miglā tik tikko pamanāmām jostām steidzās un griežas debesu melnajā bezdibenī.
Pētnieki pievērš skatienu slavenajiem Saturna gredzeniem, kas astronomus vajā jau vairākus gadsimtus.
Lielais Galilejs pirmais pamanīja kaut ko dīvainu Saturna izskatā. Galileja teleskops bija pārāk vājš, un zinātniekam šķita, ka Saturna rokturi ir kā cukura trauks. Tikai pusgadsimtu vēlāk Kristians Haigens pierādīja, ka dīvainie pusloki planētas malās ir nekas cits kā plāni, bet ļoti plaši gredzeni.
Attālums līdz planētai ir 33 miljoni kilometru. Uz ekrāna ir redzami trīs Saturna gredzeni, kas sen atklāti ar teleskopu palīdzību: A, B un C. Tomēr kosmosa attēlos var redzēt kaut ko tādu, ko nevar redzēt no Zemes. Pirmkārt, gredzenu struktūras sarežģītība un to pārsteidzošā krāsa.
Lielākais gredzens - ārējais - mirdz sudrabainā krāsā, vidējais ir nedaudz sarkanīgs, un iekšējais ir tumši zils, tas ir caurspīdīgs, it kā veidots no plānas, tikko taustāmas matērijas.
8 miljoni kilometru. Tikai ceturtā daļa Saturna puslodes iederas televīzijas attēlā. Planētas pusē spīdēja divi viens pret otru cieši piespiesti pavadoņi - Tetijs un Diona. Bet zinātnieki neatlaidīgi atgriežas pie gredzenu izpētes. Ir redzami nevis trīs, bet septiņi gredzeni, kas ligzdoti viens otrā. Šeit viņi ir, jaunatklāti: F - ārpus vecā A, G - ārpus jaunā F, E - visplašākais gredzens, kas atrodas vistālāk no planētas, D - vistuvāk Saturnam.
Bet kas tas ir? Salīdzinot fotogrāfijas, eksperti redz, ka katrs no lielajiem gredzeniem sadalās daudzos šauros, tikko pamanāmos "stīpos". Vienā fotoattēlā tie tika saskaitīti 95! Pat 4 tūkstošus kilometru platajā melnajā "spraugā" starp gredzeniem A un B, kas vienmēr atzīta par tukšu, zinātnieki saskaitījuši desmitiem plānu "stīpu".
2 miljoni kilometru. Voyager instrumentu mērķis ir strauji tuvoties Titānam, Saturna lielākajam mēnesim. Tas ir lielāks par Merkura planētu. Astronomu uztraukums ir viegli saprotams. Titāns ir vienīgais satelīts visā Saules sistēmā ar spēcīgu atmosfēru, kas ir 10 reizes biezāka par Zemes. Voyager lidoja garām Titānam 6,5 tūkstošu kilometru attālumā - 60 reizes tuvāk nekā attālums no Zemes līdz Mēnesim. Un tomēr zinātnieki ekrānā redzēja maz - titāna atmosfēras biezā migla, kas līdzīga ķīmiskajam smogam, novērsa.
1 miljons kilometru. Ekrānā žilbinoši gaišā Reja ir Saturna otrais lielākais mēness. Tas viss ir piepildīts ar krāteriem - nepārtraukta kosmosa bombardēšana ilga miljardiem gadu. Kameras redzamībā nonāca vēl viens kosmosa samtainā melnumā mirdzošs satelīts. Šī ir Dione, kas vairāk līdzinās mūsu Mēnesim nekā citi Saturna sistēmas objekti, taču "jūras" uz Diones nav pārklātas ar sacietējušu lavu. Visur redzams ūdens ledus, ciets kā akmens. Balto "virvju" tīkls runā par vietām, kur no zarnām izplūstošais ūdens acumirklī sacietēja, apņēma sīva sals. Diones virsmas temperatūra ir mīnus 180 ° С - šeit saule spīd 900 reizes blāvāk nekā Zemes orbītā.
Iepriekš nezināmais satelīts Saturn-12 (S-12) peld pētnieku acu priekšā. Pārsteidzoši, tas atrodas vienā orbītā ar Dionu. Tajā pašā laikā S-12 vienmēr lido priekšā Dionei 1/6 attālumā no orbītas apkārtmēra. Debesu mehānikā šādu parādību parasti sauc par orbītas rezonansi.
300 tūkstoši kilometru. Datums ar Saturnu drīzumā. No skauta kreisās puses, it kā sveicot savu ierašanos, parādījās Mimas. Viņš izskatās dīvaini. Pirms miljardiem gadu šis satelīts sadūrās ar lielu debess ķermeni - kolosāla spēka sprādziens no Mimas ķermeņa izrauj tik daudz ledus un akmens, ka veidojas 9 dziļš un 130 kilometrus plats krāteris. Krāteris aizņem ceturto daļu no pavadoņa puslodes!
101 tūkstoši kilometru. Šādā attālumā milzu planēta un Zemes vēstnesis satikās un šķīrās. Saturns ir tik liels, ka tuvākās pieejas stundās televīzijas rāmī varēja redzēt tikai nelielu mākoņu sega. Visur ir acs necaurlaidīgi dzeltenbrūni mākoņi. Starp svārstīgajām baltajām svītrām, virpuļiem un halām skrien daži zili zaļi plankumi, kas ir Grenlandes vai Austrālijas lielumā - tie ir “logi”, caur kuriem izplūst gāzes virpuļi no planētas dzīlēm.
No visām Saules sistēmas planētām Saturns pēc lieluma ir otrais pēc Jupitera. Tā iekšpusē pietiktu vietas trīs simtiem globusu. Bet vidējais milzu blīvums ir ļoti zems - ja kaut kur pastāvētu fantastisks bezgalīgs okeāns, Saturns peldētu uz tā virsmas kā korķis.
Saskaņā ar jauno modeli, ko radījuši Voyager instrumenti, planēta mums šķiet kā izliekta ūdeņraža un hēlija bumba pie poliem. Spēcīgā Saturna gāzveida apvalks, palielinoties spiedienam, pārvēršas šķidrā stāvoklī tuvāk centram. Šķidra planēta līdz pašai būtībai!
Un kā ar cieto kodolu? Tas ir Zemes izmērs, bet tā masa ir 15-20 reizes lielāka. Tik liels ir matērijas blīvums planētas centrā, kur spiediens ir 50 miljoni Zemes atmosfēru! Un temperatūra ir + 20 000 grādu! Šķidrā bumba vārās, un planētas mākoņu augšējā līmenī valda stiprs aukstums. Kā rodas šī milzīgā temperatūras starpība? Ņemot vērā planētas iekšpuses plašumu un kolosālo gravitāciju, gāzes plūsmām nepieciešami simtiem gadu, lai dzīļu siltumu pārnestu uz Saturna atmosfēras augšējo mākoņu slāni.
Dīvains lietus
Saturns izstaro kosmosā trīs reizes vairāk enerģijas, nekā tas saņem no Saules. Pirmkārt, siltumu rada pakāpeniska gāzes giganta saraušanās - tā diametrs samazinās par milimetriem gadā. Turklāt Saturnam ir vēl viens fantastisks enerģijas avots. Sarkanā karstā Saturna sfēra atdziest kopš Saules sistēmas dzimšanas. Saskaņā ar astrofiziķu aprēķiniem pirms 2 miljardiem gadu lielā planētas dziļumā iekšējais spiediens nokrita zem hēlija koncentrācijas kritiskā punkta. Un sāka līt … Dīvains lietus, kas līst līdz šai dienai. Hēlija pilieni krīt daudzus tūkstošus kilometru šķidrā ūdeņraža biezumā, kamēr rodas berze un parādās siltumenerģija.
Vētrains laiks
Planētas straujās rotācijas ietekmē (jebkurš punkts uz Saturna ekvatora pārvietojas 14 reizes ātrāk nekā uz Zemes ekvatora) noslēpumainajā pasaulē pūš briesmīga spēka vēji - vienā vietā Voyager aprīkojums fiksēja mākoņu ātrumu 1600 km / h. Kā jums patīk šī atsvaidzinošā vēsma?
Voyager kameru objektīvi ieslīd Saturna dienvidu puslodē. Pēkšņi Misijas vadības centra ekrānos parādījās desmitiem tūkstošu kilometru garš ovāls plankums - Lielā sarkanā plankuma kopija uz Jupitera. Planēta Zeme var brīvi iekļauties vietas iekšpusē. Bet tas ir tikai nikns atmosfēras virpulis Saturna atmosfērā, kam nav gala.
Avārija
Voyager turpināja lidojumu gar Saturnu, kad pēkšņi tika pārtraukti radio sakari. Zinātnieki neuztraucās - pēc aprēķiniem ierīce pazuda planētas "radio ēnā". Kad skauts "izcēlās" no Saturna otras puses, situācija kļuva patiešām nopietna. Pagrieziena galda ar instrumentiem stūres mehānisms ir iestrēdzis. Vai nebūtu iespējams nofotografēt planētas nakts pusi?! Žēl, ka tehniskas kļūmes dēļ plānotā tikšanās ar lielajiem pavadoņiem - Enceladu un Tetiju - būs jāatceļ.
Signāli izlēja no vadības centra uz starpplanētu stacijas borta datoru. Mehānisma remonta kontroli sarežģīja kosmiskais attālums - radiosignāla aizkavēšanās laiks starp Zemi un Saturnu ir 1,5 stundas. Galu galā Voyager digitālās smadzenes atbloķēja TV kameru mērķauditorijas atrašanas diskus, taču laiks tika zaudēts un tikai Tetijs iepazinās tuvāk.
Kad ierīce jau attālinājās no Saturna ar ātrumu 22 km / s, zinātnieki Saturna gredzenos ieraudzīja elektrisko vētru. Zibens, izgaismojot ēnu pusi, uz planētas nakts mākoņiem izceļ sarkanas krāsas …
Kosmosa spēles fināls
Iepriekš aprakstītie notikumi notika 1980.-1981. gadā, kad divas automātiskās starpplanētu stacijas Voyager 1 un Voyager 2 lidoja garām Saturnam. Lai izvairītos no atkārtošanās, es nolēmu par tiem atsevišķi nerunāt - visas ziņas par Saturna sistēmu, kas uz Zemi pārraidītas ar divām ierīcēm, nosacīti "iebāztas mutē" vienam ar nosaukumu "Voyager" (bez numura).
Kļūst nedaudz aizvainojoši saprast, ka pēc trim desmitgadēm mūsu kosmosa tehnoloģijas ir palikušas tādā pašā līmenī.
Katru nakti, kad riet saule un tumšās debesis klāj zvaigžņu izkliede, mēs redzam Kosmosu. Kosmosa izpētei ir nepieciešamas fantastiski sarežģītas tehnoloģijas, kuru pamatā ir raķešu, elektronikas, kodoltehnoloģijas un citu zinātnei intensīvu zinātnes un tehnoloģiju nozaru sasniegumi. Tāpēc starpplanētu zondes lidojumi, neskatoties uz šķietamo nereālismu un praktiskā labuma trūkumu, prasa daudzu lietišķu problēmu risināšanu: jaudīgu un kompaktu enerģijas avotu izveidi, tehnoloģiju izstrādi liela attāluma kosmosa sakariem, struktūru uzlabošanu un dzinēji, jaunu gravitācijas manevru metožu izstrāde, ieskaitot.h. izmantojot Lagrange punktus. Visa šī pētniecības frāze var kļūt par mūsdienu zinātnes "lokomotīvi", un iegūtie rezultāti var būt noderīgi aktuālāku problēmu risināšanā. Tomēr lielākā daļa problēmu joprojām nav atrisinātas.
Visi mūsdienu kautrīgie mēģinājumi izpētīt ārējās planētas (Ulysses, Cassini, New Horizons misijas) balstās uz tām pašām tehnoloģijām un sasniegumiem, kas tika izmantoti Voyager projektā. 30 gadu laikā nav radīts neviens jauns dzinēju veids, kas piemērots starpplanētu lidojumiem. Piemēram, japāņu pētniecības zondes Hayabusa jonu dzinēji, kas tiek dēvēti par īpaši modernām augsto tehnoloģiju tehnoloģijām, patiesībā ir labi aizmirsti 20. gadsimta vidus notikumi-jonu dzinēji tika plaši izmantoti Padomju Savienības attieksmes kontroles sistēmās. meteoroloģiskie pavadoņi Meteors. Otrkārt, jonu dzinēji ir diezgan specifisks instruments: tiem patiešām ir apbrīnojami zems degvielas patēriņš (daži miligrami sekundē), bet attiecīgi tie rada vairāku vattonu vilci. Kosmosa kuģa paātrināšana prasa daudzus gadus, un rezultātā reāls ieguvums netiek iegūts.
Parastie šķidro propelentu reaktīvie dzinēji (LPRE) ir ne tikai ļoti rijīgi - to darbs ir ierobežots līdz desmitiem (simtiem) sekunžu, turklāt tie nespēj paātrināt kosmosa kuģi līdz vajadzīgajam ātrumam, piemēram, lai sasniegtu Saturna orbītā. Galvenā problēma ir tā, ka gāzes plūsmas ātrums ir pārāk zems. Un to nav iespējams paaugstināt nekādā veidā.
Modes virsotne 50. gados - kodolreaktīvais dzinējs netika attīstīts, jo trūka būtisku priekšrocību. Neskatoties uz kodolreaktora neremdināmo liesmu, šādam dzinējam nepieciešams darba šķidrums - t.i. patiesībā tas ir parasts šķidro propelentu raķešu dzinējs ar visām no tā izrietošajām sekām un trūkumiem.
Sākotnējais veids, kā ceļot kosmosā, izmantojot kodolsprādzienu impulsus, ko 1957. gadā ierosināja Frīmens Daisons (projekts Orion), palika uz papīra - pārāk pārdrošs un, atklāti sakot, apšaubāma ideja.
"Kosmosa iekarotāji" (šeit tas ir ironiski attiecībā pret visu cilvēci) 50 Kosmosa laikmeta gadus nav spējuši radīt efektīvu dzinēju pārvietošanai starpplanētu telpā. Mēs nekad nebūtu redzējuši ne Jupiteru, ne Saturnu, ja ne mājiens no debesu mehānikas speciālistiem - izmantot planētu gravitāciju, lai paātrinātu AMS. "Starpplanētu biljards" ļauj iegūt milzīgu ātrumu (15-20 km / s), neizmantojot dzinēju, un izpētīt Saules sistēmas nomali. Vienīgā problēma ir stingri ierobežotie "palaišanas logi" - dažas dienas (nedēļas) reizi pāris gados. Nav vietas mazākajai kļūdai. Ilgi lidojuma gadi un dažas stundas tikšanās reizei ar izpētes objektu.
Ar gravitācijas manevru palīdzību "Voyagers" lidoja, saskaņā ar to pašu shēmu, mūsdienu zonde "New Horizons" lido uz Plutonu, bet tikai, lai šķērsotu Saules sistēmu, tas prasīs 9 gadus. Un tad ekspedīcijai būs tikai viena diena, lai izpētītu tālu planētu! Zonde lielā ātrumā metīsies garām Plutonam un uz visiem laikiem pazudīs starpzvaigžņu telpā.
