Onderzoekers van het Jet Propulsion Laboratory werden lange tijd van hun stille rust beroofd. Opgewonden door de ontdekkingen sliepen ze met horten en stoten, en toen ze wakker werden, haastten ze zich terug naar het Flight Control Center van het automatische interplanetaire station Voyager. Hier werkten digitale machines met fabelachtige snelheid, waarbij duizenden stukjes informatie, vervormd door ruimte en atmosferische interferentie, werden omgezet in telechronische frames, slanke grafische afbeeldingen en eindeloze rijen getallen. Met ingehouden adem keken mensen naar de kleurenbeelden van de naderende Saturnus op de schermen.
33 miljoen kilometer bleef op de ruimteverkenningsplaneet. Er zijn 4 jaar verstreken sinds de lancering op de Cosmodrome, en een lange weg strekt zich achter Voyager uit over 2 miljard kilometer. De gevaarlijke asteroïdengordel met zijn eindeloze stromen meteorieten is veilig overgestoken. Breekbare elektronische apparaten weerstonden de strenge kou van de wereldruimte en elektromagnetische stormen in de buurt van de grootste planeet in het zonnestelsel - Jupiter.
En vooruit? Het risico van botsingen met rotsen en ijsschotsen in de buurt van Saturnus voordat Voyager begint aan zijn 8-jarige reis naar de meest verre planeten - Uranus en Neptunus.
… Een grandioos beeld verscheen voor de ogen van degenen die in het Control Center waren. Saturnus, bekroond met een enorme "ketting", besloeg al bijna het hele frame van het televisiebeeld. Een goudgele planeet met grijsachtige polen en bonte gordels die nauwelijks zichtbaar waren in de mist, snelde en draaide in de zwarte afgrond van de lucht.
Onderzoekers richten hun blik op de beroemde ringen van Saturnus, die astronomen al eeuwenlang achtervolgen.
De grote Galileo was de eerste die iets vreemds opmerkte in het uiterlijk van Saturnus. De telescoop van Galileo was te zwak en het leek de wetenschapper dat Saturnus handvatten had als een suikerpot. Slechts een halve eeuw later bewees Christian Huygens dat de vreemde halve cirkels aan de zijkanten van de planeet niets meer zijn dan dunne, maar zeer brede ringen.
De afstand tot de planeet is 33 miljoen kilometer. Op het scherm zijn drie ringen van Saturnus te zien, lang ontdekt met behulp van telescopen: A, B en C. In de ruimtebeelden kun je echter iets zien dat vanaf de aarde niet te zien is. Allereerst de complexiteit van de structuur van de ringen en hun verbazingwekkende kleur.
De grootste ring - de buitenste - schittert met een zilverachtige kleur, de middelste is licht roodachtig en de binnenste is donkerblauw, hij is doorschijnend, alsof hij gemaakt is van dunne, nauwelijks tastbare materie.
8 miljoen kilometer. Slechts een vierde van het halfrond van Saturnus past op een televisiebeeld. Aan de zijkant van de planeet schenen twee manen dicht tegen elkaar gedrukt - Tethys en Dione. Maar wetenschappers keren voortdurend terug naar de studie van ringen. Er zijn niet drie, maar zeven ringen zichtbaar, in elkaar genesteld. Hier zijn ze, nieuw ontdekt: F - buiten de oude A, G - buiten de nieuwe F, E - de breedste ring het verst van de planeet, D - het dichtst bij Saturnus.
Maar wat is het? Bij het vergelijken van foto's zien experts dat elk van de grote ringen uiteenvalt in vele smalle, nauwelijks waarneembare "hoepels". Op één foto werden ze geteld 95! Zelfs in de 4 duizend kilometer brede zwarte "opening" tussen ringen A en B, die altijd als leeg werd herkend, hebben wetenschappers tientallen dunne "hoepels" geteld.
2 miljoen kilometer. De instrumenten van Voyager zijn gericht op het snel naderen van Titan, de grootste maan van Saturnus. Het is groter dan de planeet Mercurius. De opwinding van astronomen is gemakkelijk te begrijpen. Titan is de enige satelliet in het hele zonnestelsel met een krachtige atmosfeer die 10 keer dikker is dan die van de aarde. Voyager vloog langs Titan op een afstand van 6, 5 duizend kilometer - 60 keer dichterbij dan de afstand van de aarde tot de maan. En toch zagen wetenschappers weinig op het scherm - de dikke mist van de atmosfeer van Titan, vergelijkbaar met chemische smog, werd voorkomen.
1 miljoen kilometer. Op het scherm is de oogverblindend heldere Rhea de op een na grootste maan van Saturnus. Het is allemaal bezaaid met kraters - het voortdurende ruimtebombardement duurde miljarden jaren. Een andere satelliet die glinsterde in de fluwelen zwartheid van de ruimte kwam in het zicht van de camera. Dit is Dione, die meer lijkt op onze maan dan andere objecten in het Saturnus-systeem, maar de 'zeeën' op Dione zijn niet bedekt met gestolde lava. Waterijs is overal zichtbaar, vast als steen. Het netwerk van witte "touwen" spreekt van de plaatsen waar het water dat uit de ingewanden barst onmiddellijk stolt, gehuld in een felle vorst. De oppervlaktetemperatuur van Dione is min 180 ° С - hier schijnt de zon 900 keer zwakker dan in de baan van de aarde.
De voorheen onbekende satelliet Saturn-12 (S-12) zweeft voor de ogen van de onderzoekers. Verrassend genoeg bevindt het zich in dezelfde baan als Dione. Tegelijkertijd vliegt S-12 Dione altijd voor op een afstand van 1/6 van de omtrek. In de hemelmechanica wordt een dergelijk fenomeen gewoonlijk orbitale resonantie genoemd.
300 duizend kilometer. Datum met Saturnus komt eraan. Vanaf de linkerkant van de verkenner, alsof hij zijn komst verwelkomde, verscheen Mimas. Hij ziet er vreemd uit. Miljarden jaren geleden kwam deze satelliet in botsing met een groot hemellichaam - een explosie van kolossale kracht scheurde zoveel ijs en steen uit het lichaam van Mimas dat een krater van 9 diep en 130 kilometer breed werd gevormd. De krater beslaat een kwart van het halfrond van de satelliet!
101 duizend kilometer. Op zo'n afstand ontmoetten de gigantische planeet en de boodschapper van de aarde elkaar en gingen uit elkaar. Saturnus is zo groot dat tijdens de uren van dichtste nadering slechts een klein stukje bewolking in het televisiebeeld te zien was. Wolken van geelbruine kleur, ondoordringbaar voor het oog, zijn overal. Tussen de fluctuerende witte strepen, draaikolken en halo's lopen enkele blauwgroene vlekken, zo groot als Groenland of Australië - dit zijn "vensters" waardoor gaswervelingen uit de diepten van de planeet doorbreken.
Van alle planeten in het zonnestelsel staat Saturnus op de tweede plaats na Jupiter in grootte. Daarin zou genoeg ruimte zijn voor driehonderd globes. Maar de gemiddelde dichtheid van de reus is erg laag - als er ergens een fantastische eindeloze oceaan zou bestaan, zou Saturnus als een kurk op het oppervlak drijven.
Volgens het nieuwe model, gemaakt door de instrumenten van Voyager, verschijnt de planeet voor ons als een afgeplatte bal van waterstof en helium aan de polen. De krachtige gasvormige omhulling van Saturnus verandert met toenemende druk in een vloeibare toestand dichter bij het centrum. Vloeibare planeet tot in de kern!
En hoe zit het met de vaste kern? Het is zo groot als de aarde, maar heeft een massa die 15-20 keer groter is. Zo hoog is de dichtheid van materie in het centrum van de planeet, waar de druk 50 miljoen aardatmosfeer is! En de temperatuur is + 20.000 graden! De vloeibare bal kookt en in de bovenste laag van de wolken van de planeet heerst een strenge kou. Hoe ontstaat dit enorme temperatuurverschil? Met de uitgestrektheid van het binnenste van de planeet en zijn kolossale zwaartekracht, duurt het honderden jaren voordat gasstromen de hitte van de diepten overbrengen naar de bovenste wolkenlaag van de atmosfeer van Saturnus.
Vreemde regen
Saturnus straalt drie keer meer energie de ruimte in dan het van de zon ontvangt. Ten eerste wordt warmte gecreëerd door de geleidelijke samentrekking van de gasreus - de diameter neemt met millimeters per jaar af. Daarnaast heeft Saturnus nog een fantastische energiebron. De gloeiend hete bol van Saturnus is aan het afkoelen sinds de geboorte van het zonnestelsel. Volgens de berekeningen van astrofysici viel 2 miljard jaar geleden op grote diepte van de planeet de druk van het binnenste onder het kritieke punt van heliumconcentratie. En het begon te regenen … Vreemde regen die tot op de dag van vandaag giet. Druppels helium vallen voor vele duizenden kilometers in de dikte van vloeibare waterstof, terwijl wrijving ontstaat en thermische energie verschijnt.
Stormachtig weer
Onder invloed van de snelle rotatie van de planeet (elk punt op de evenaar van Saturnus beweegt 14 keer sneller dan op de evenaar van de aarde) waaien monsterlijke winden in de mysterieuze wereld - op één plek registreerde de apparatuur van Voyager de snelheid van de wolken van 1600km/u. Wat vind jij van deze verfrissende bries?
De cameralenzen van Voyager schuiven het zuidelijk halfrond van Saturnus binnen. Plots verscheen er een ovale vlek van tienduizenden kilometers lang op de schermen van het Mission Control Center - een kopie van de Grote Rode Vlek op Jupiter. De planeet Aarde kan vrij in de plek passen. Maar dit is slechts een razende atmosferische draaikolk in de atmosfeer van Saturnus, die geen einde kent.
Botsing
De Voyager vervolgde zijn vlucht langs Saturnus toen de radiocommunicatie plotseling werd onderbroken. Wetenschappers maakten zich geen zorgen - volgens berekeningen verdween het apparaat in de "radioschaduw" van de planeet. Toen de verkenner "te voorschijn kwam" van de andere kant van Saturnus, werd de situatie echt ernstig. Het stuurmechanisme van de draaitafel met instrumenten zit vast. Zou het niet mogelijk zijn om de nachtzijde van de planeet te fotograferen?! Jammer dat door een technische storing de geplande ontmoeting met de grote satellieten - Enceladus en Tethys - moet worden afgelast.
Vanuit het controlecentrum stroomden signalen naar de boordcomputer van het interplanetaire station. De controle over de reparatie van het mechanisme werd bemoeilijkt door de kosmische afstand - de vertragingstijd van het radiosignaal tussen de aarde en Saturnus is 1,5 uur. Uiteindelijk ontgrendelden het digitale brein van Voyager de richtschijven van de tv-camera's, maar de tijd ging verloren en alleen Tethys leerde elkaar goed kennen.
Toen het apparaat al met een snelheid van 22 km/s van Saturnus af bewoog, zagen wetenschappers een elektrische storm in de ringen van Saturnus. Bliksem, die de schaduwzijde verlicht, wierp rode highlights op de nachtwolken van de planeet…
De finale van het ruimtespel
De hierboven beschreven gebeurtenissen vonden plaats in 1980-1981, toen twee automatische interplanetaire stations Voyager 1 en Voyager 2 voorbij Saturnus vlogen. Om herhalingen te voorkomen, besloot ik er niet afzonderlijk over te praten - al het nieuws over het Saturnus-systeem, door twee apparaten naar de aarde verzonden, voorwaardelijk "in de mond gestopt" van één onder de naam "Voyager" (geen nummer).
Het wordt een beetje beledigend om te beseffen dat onze ruimtetechnologieën na drie decennia op hetzelfde niveau zijn gebleven.
Elke nacht, wanneer de zon ondergaat en de donker wordende hemel bedekt is met een verstrooiing van sterren, zien we de kosmos. Ruimteverkenning vereist fantastisch geavanceerde technologie die is gebaseerd op de geavanceerde prestaties van raketten, elektronica, nucleaire technologie en andere wetenschapsintensieve takken van wetenschap en technologie. Daarom vereisen vluchten van interplanetaire sondes, ondanks hun schijnbaar onrealisme en gebrek aan enig praktisch voordeel, de oplossing van talrijke toegepaste problemen: het creëren van krachtige en compacte energiebronnen, de ontwikkeling van technologieën voor ruimtecommunicatie over lange afstanden, de verbetering van structuren en motoren, de ontwikkeling van nieuwe methoden voor zwaartekrachthulpmanoeuvres, waaronder.h. met behulp van Lagrange-punten. Dit hele onderzoeksgebied kan de 'locomotief' van de moderne wetenschap worden, en de verkregen resultaten kunnen nuttig zijn bij het oplossen van meer dringende problemen. Toch blijven de meeste problemen onopgelost.
Alle moderne timide pogingen om de buitenplaneten te verkennen (Ulysses, Cassini, New Horizons-missies) zijn allemaal gebaseerd op dezelfde technologieën en ontwikkelingen die werden gebruikt in het Voyager-project. Gedurende 30 jaar is er geen enkel nieuw type motor gemaakt, geschikt voor interplanetaire vluchten. Zo zijn de ionenstuwers van de Japanse onderzoekssonde Hayabusa, die worden aangeprezen als ultramoderne hightech, in feite goed vergeten ontwikkelingen van het midden van de twintigste eeuw - ionenthrusters werden veel gebruikt in de houdingscontrolesystemen van de Sovjet-Unie. meteorologische satellieten Meteor. Ten tweede zijn ionenmotoren een vrij specifiek hulpmiddel: ze hebben echt een verbazingwekkend laag brandstofverbruik (een paar milligram per seconde), maar dienovereenkomstig creëren ze een stuwkracht van enkele millinewtons. Het duurt vele jaren om een ruimtevaartuig te versnellen en als gevolg daarvan wordt er geen echt voordeel behaald.
Conventionele straalmotoren met vloeibare stuwstof (LPRE) zijn niet alleen erg vraatzuchtig - hun werk is beperkt tot tientallen (honderden) seconden, bovendien zijn ze niet in staat om het ruimtevaartuig te versnellen tot de vereiste snelheid, bijvoorbeeld om de baan van Saturnus. Het fundamentele probleem is dat het gasdebiet te laag is. En het is op geen enkele manier mogelijk om het te verhogen.
Het hoogtepunt van de mode in de jaren 50 - de nucleaire straalmotor kreeg geen ontwikkeling vanwege het ontbreken van significante voordelen. Ondanks de onuitblusbare vlam van een kernreactor, heeft een dergelijke motor een werkvloeistof nodig - d.w.z. in feite is dit een conventionele raketmotor met vloeibare stuwstof met alle gevolgen en nadelen van dien.
De originele manier om door de ruimte te reizen met behulp van de pulsen van nucleaire explosies, voorgesteld door Freeman Dyson in 1957 (Project Orion), bleef op papier - te gewaagd en, eerlijk gezegd, een twijfelachtig idee.
De "veroveraars van de ruimte" (hier is het ironisch in relatie tot de hele mensheid) gedurende 50 jaar van het ruimtetijdperk zijn niet in staat geweest om een effectieve motor te creëren om in de interplanetaire ruimte te bewegen. We zouden Jupiter of Saturnus nooit hebben gezien, ware het niet voor een hint van specialisten in hemelmechanica - om de zwaartekracht van de planeten te gebruiken om de AMS te versnellen. Met "Interplanetair biljart" kun je een enorme snelheid bereiken (15-20 km / s) zonder een motor te gebruiken en de buitenwijken van het zonnestelsel te verkennen. Het enige probleem zijn de strikt beperkte "startvensters" - eens in de zoveel jaar een paar dagen (weken). Geen ruimte voor de minste fout. Lange jaren vliegen en een paar uur voor een rendez-vous met het object van onderzoek.
Met behulp van zwaartekrachtmanoeuvres vlogen "Voyagers" volgens hetzelfde schema, de moderne sonde "New Horizons" vliegt naar Pluto, maar alleen om het zonnestelsel over te steken, duurt het 9 jaar. En dan heeft de expeditie maar één dag om een verre planeet te verkennen! De sonde zal met grote snelheid langs Pluto razen en voor altijd in de interstellaire ruimte verdwijnen.
