Миссия Вояджеров

«Вояджер» — название двух американских космических аппаратов, запущенных в 1977 году, а также проекта по исследованию дальних планет Солнечной системы с участием аппаратов данной серии.

Всего было создано и отправлено в космос два аппарата серии «Вояджер»: «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Аппараты были созданы в Лаборатории реактивного движения НАСА. Проект считается одним из самых успешных и результативных в истории межпланетных исследований — оба «Вояджера» впервые передали качественные снимки Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» впервые достиг Урана и Нептуна.

«Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, план полёта которых предусматривал вылет за пределы Солнечной системы (первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11»). Первым в истории аппаратом, достигшим границ Солнечной системы и вышедшим за её пределы, стал «Вояджер-1».

Аппараты серии «Вояджер» — это высокоавтономные роботы, оснащённые научными приборами для исследования внешних планет, а также собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи и управления. Общая масса каждого аппарата — около 721 кг.

Ученые опубликовали первые данные с космического аппарата «Вояджер-2», присланные с границы Солнечной системы. Новые данные проливают свет на некоторые особенности края Солнечной системы и задают ученым новые загадки.

Американский космический аппарат «Вояджер-2» теперь уже официально покинул пределы Солнечной системы. Сделав тщательный анализ данных, ученые подтвердили, что, как и его предшественник «Вояджер-1», «Вояджер-2» в настоящее время оказался вне так называемой гелиопаузы, своеобразного «щита», состоящего из заряженных частиц и магнитного поля, созданных Солнцем, и движется в межзвездном пространстве прочь от Солнца.

Американские астрономы опубликовали сразу пять научных статей в журнале Nature Astronomy, подтверждающие, что «Вояджер-2» покинул пределы Солнечной системы 5 ноября 2018 года, когда расстояние от него до Солнца составляло 119 астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца) или 17,8 млрд километров.

Каждая из пяти статей детализирует результаты пяти научных приборов, остающихся работающими на борту зонда: датчик магнитного поля, два инструмента для регистрации высокоэнергетических частиц и два прибора для изучения космической плазмы. Все эти данные помогли построить полную картину области пространства, где заканчивается физическое влияние Солнца и начинается межзвездная среда.

Гелиосфера, окружающая Солнечную систему, чем-то напоминает корабль, движущийся в межзвездной среде, она поджата в направлении собственного движения. И сама гелиосфера, и межзвездная среда заполнены плазмой – атомами, лишенными электронов. Правда, плазма внутри гелиосферы более

горячая и рассеянная, плазма вне нее более холодная и плотная. В межзвездном пространстве также распространяются космические лучи из заряженных частиц, ускоренных до высоких энергий. Ранее результаты «Вояджера-1» показали, что гелиосфера защищает Землю от 70% этого губительного излучения.

Когда «Вояджер-2» покинул Солнечную систему, два его прибора показали неожиданные результаты – количество «солнечных» заряженных частиц резко упало, а число межзвездных частиц, имеющих более высокие энергии, возросло.

В этот момент и стало ясно, что аппарат действительно вышел в межзвездное пространство.

«Вояджер-1» первым покинул пределы Солнечной системы в 2012 году, до этого ученые не знали, как далеко от Солнца находится эта граница. Оба аппарата покинули Солнечную систему, двигаясь в разных направлениях, и в разное время 11-летнего солнечного цикла, в течение которого наша звезда испытывает высокие и низкие периоды активности. Ученые подозревали, что гелиопауза, находящаяся на границе гелиосферы и межзвездного пространства, может двигаться в такт Солнечной активности подобно легкому, которое то сдувается, до набирает объем. С этим по-видимому и связано то, что оба аппарата пересекли границу на разных расстояниях от Солнца.

Плазма

В настоящее время оба зонда подтвердили, что летят в плазме, куда более холодной и плотной, чем ранее. В 2012 году «Вояджер-1» заметил, что сразу после пересечения границы несмотря на снижение этого параметра плотность плазмы была слегка выше предполагаемой, это указывало на то, что плазма в этой области чем-то сжимается. Аналогичный эффект заметили и приборы «Вояджера-2» — ученые пока не полностью понимают механизм этого явления.

Утечка частиц

Один из приборов второго «Вояджера» уловил небольшой поток заряженных частиц, прорывающихся сквозь гелиосферу из Солнечной системы в межзвездную среду. Первый зонд таких утечек не фиксировал, ученые связывают различия в том, что оба аппарата пересекают границу в разных направлениях, и место пролета второго «Вояджера» оказалось более «пористым».

Магнитная аномалия

Данные с «Вояджера-2» подтвердили неожиданные результаты, показанные его предшественником семь лет назад: линии магнитного поля за границей гелиопаузы параллельны силовым линиям внутри гелиосферы. Имея данные лишь с одного аппарата ученые не могли подтвердить, является ли эта особенность правилом для всей Солнечной системы, или линии совпали случайно. Теперь же данные с обоих зондов позволяют утверждать, что такое расположение линий магнитного поля закономерно для всей границы Солнечной системы.

Выяснились при анализе данных и некоторые различия в пересечении границы

двумя зондами. Если для первому аппарату для пролета этой области пространства понадобилось 28 дней, второй зонд пролетел эту область менее, чем за сутки.

Оба зонда были запущены в 1977 году с разницей всего в 16 дней, причем первым стартовал именно Voyager 2. Изначально оба аппарата запускались с целью пролета мимо планет-гигантов Юпитера и Сатурна. Однако позднее второй аппарат пролетел еще и мимо Урана с Нептуном. «Оба аппарата в прекрасном здравии, если говорить о них как людях в почтенном возрасте, — пошутила Сьюзан Додд, член миссии. — Они функционируют просто отлично».

Космические аппараты снабжаются электроэнергией за счет так называемых РИТЭГов (радиоизотопных термоэлектрогенераторов) и постепенно теряют мощность по мере распада имеющихся запасов плутония. По словам Додд, ежегодно мощность РИТЭГов падает примерно на четыре ватта, одновременно падает и тепловыделение, которое позволяет аппаратам поддерживать нужную температуру. В настоящее время связь с обоими аппаратами поддерживается с помощью сети дальней космической связи NASA, антенны которой находятся в Калифорнии, Мадриде и Австралии. Изначально рассчитанные на пятилетний срок работы, оба аппарата многократно превысили все расчетные сроки эксплуатации.

Тестирование

Изучив информационные источники о Солнечной системе, я провела анкетирование среди учащихся старших классов нашей школы.

Тест для учащихся состоял из 7 вопросов:

1. Эта планета могла стать звездой, но не набрала достаточно массы:

• Меркурий
• Нептун
• Сатурн
• Юпитер

2. Какая планета земной группы обладает самым слабым магнитным полем?

• Меркурий
• Венера
• Земля
• Марс

3. Первооткрывателем законов движения планет Солнечной системы был:

• Николай Коперник
• Иоганн Кеплер
• Джордано Бруно
• Жак Кассини

4. Планета, открытая Уильямом Гершелем 13 марта 1781 г.

• Сатурн
• Нептун
• Уран
• Марс
• Венера

5. Самый большой спутник в Солнечной системе:

• Ио
• Луна
• Ганимед
• Европа

6. Самый крупный спутник Сатурна, который покрыт плотной атмосферой

• Япет
• Рея
• Титан
• Мимас
• Энцелад

7. Солнце – типичный представитель этого класса звезд:

• желтый карлик
• белый карлик
• голубой карлик
• красный гигант
• пульсар

В тестировании приняли участие 34 учащихся старших классов. Результаты представлены в диаграмме (Приложение 1).

Вывод: не все учащиеся старших классов имеют базовые знания о Солнечной системе. Хотя есть ребята, которые не только знают первоначальные понятия в астрономии, но и более углубленные знания олимпиадного уровня.

Таинство рождения Земли и других планет Солнечной системы волнует человеческий ум не одно тысячелетие. За это время люди совершили большой и трудный переход от наивных мифологических воззрений древних шумеров, ассирийцев, индусов до первых попыток научной постановки вопроса о происхождении Солнечной системы.

Но даже сегодня, когда ученые строят достаточно точные модели черных дыр и нейтронных звезд, не существует теории, которая сумела бы объяснить происхождение Солнечной системы и все, известные сейчас ее особенности. Это связано с тем, что других подобных систем мы не наблюдаем. Нашу Солнечную систему не с чем пока сравнивать, хотя системы подобные ей, должны быть достаточно распространены и их возникновение должно быть не случайным, а закономерным явлениям.

В ходе работы над проектом, я проанализировала уровень знаний учащихся старшей школы о Солнечной системе, изучила теорию по данной теме, оформила справочник «Солнечная система сегодня».

Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что её можно использовать в качестве основы для классных часов, на уроках астрономии и для тематических конкурсов.

Тема моего проекта актуальна в связи с низким уровнем знаний учащихся о мире, в котором они живут.

1. Справочник по астрономии. 10-11 классы / Сост. А.А. Коснырева. - М.: ВАКО, 2020. - 64с.
2. Астрономия 11 класс/ Е.П. Левитан. -М.: «Просвещение», 1994. - 207с.
3. Происхождение Солнечной системы [Электронный ресурс].
4. Происхождение Солнечной системы [Электронный ресурс].
5. Планеты нашей с вами Солнечной системы [Электронный ресурс].
6. Состав Солнечной системы [Электронный ресурс].
7. Пролетел за сутки: репортаж «Вояджера» с края света [Электронный ресурс].
8. Юрий Тимофеев, Каков наш астрономический адрес? Раскрываем привычные границы... [Электронный ресурс].

Перейти к содержанию
работы "Что мы знаем о Солнечной системе"