Vesoljska sonda Voyager 1 in Voyager 2 sta bila izstreljena pred 40 leti. V samo 12 letih so leteli blizu štirih glavnih planetov osončja - Jupiter, Saturn, Uran in Neptun. Obe vesoljski sondi delujeta neprekinjeno in pošiljata podatke na Zemljo, čeprav sta trenutno precej zunaj Plutonove orbite.
Vrnimo se v leto 1965, ko je tekmovanje za lunarni pristanek potekalo in NASA je imela denar in samozavest, da uresniči velike sanje.
V tistem trenutku o Voyagerju nihče ni pomislil, saj so vsi verjeli, da vesoljska tehnologija še ni pripravljena za potovanja dolge milijarde kilometrov zunaj osončja.
A že je bilo denarja za zaposlitev mladih in perspektivnih matematikov, ki delajo v znanosti v velikem kalifornijskem raziskovalnem centru JPL, in dva iz te skupine matematikov sta bila osnova za razvoj Voyagerja.
Michael Minovich in Gary Flandro sta bila zadolžena za raziskovanje možnih poti leta za vesoljske sonde v osončju. To je bila študija pod sloganom "Pravočasna diskrecija", ki naj bi se nadaljevala do trenutka, ko raketarstvo doseže zahtevano stopnjo razvoja.
Nihče ni pričakoval izjemnih rezultatov, toda ta dva mlada matematika sta ugotovila, da je med letoma 1976 in 1979 obstajala edinstvena priložnost, da bi sprožila vesoljsko sondo v letu blizu štirih glavnih planetov brez velikih stroškov goriva. To je bila priložnost, ki se je pojavila enkrat na 176 let. V teh treh letih so bili planeti nameščeni tako, da je bilo mogoče s pomočjo gravitacije enega planeta preleteti sondo naprej na naslednji planet.
To je bilo posrečeno odkritje. Zadnjič se je to zgodilo leta 1801, ko smo bili zaposleni z Napoleonovimi vojnami in kopenhagensko pomorsko bitko. Toda naslednjič se bo to zgodilo leta 2153.
NASA te priložnosti ni pustila: načrti za veliko odpravo na sončni sistem so bili hitro sestavljeni.
Promocijski video:
Načrtovano je bilo poslati vsaj štiri vesoljske sonde in poleg tega raziskati daljni Pluton. V letih 1976–77 je bilo načrtovano, da bodo dve sondi poslali Jupiterju, Saturnu in Plutonu, leta 1979 pa še dve sondi na Jupiter, Uran in Neptun.
Toda ameriški kongres, ko je izvedel, da je ta projekt vreden več kot milijardo dolarjev, mu ni bil všeč. To je bilo takrat veliko denarja. Kongres je želel nameniti denar za samo dve vesoljski sondi, ki bosta izkoristili ugoden položaj planeta za raziskovanje Jupitra in Saturna.
NASA se pripravlja na "Great Walk"
NASA je storila majhno dejanje državljanske nepokorščine, kar pa je zdaj odpuščeno.
Voyager 1 je natančno izvedel uradni načrt, ki je bil omejen le na obisk Jupitra in Saturna, kar je omogočilo proučevanje Jupitrove lune Io in Saturnovega velikega Luna Titana od blizu.
To pa je pomenilo tudi, da je Voyager 1 dobil orbito, iz katere ni bilo mogoče leteti dalje do Urana in Neptuna. Znanstveniki so imeli skrivno idejo, da bi Voyager 2 hranili na zalogi. Dobil je počasno stezo in zato ves čas letel za Voyager 1. Medtem ko je Voyager 1 reševal svoje naloge, je Voyager 2 lahko dokončal začetno misijo in poletel na štiri velike planete, torej na "Veliki sprehod", kot se je pozneje imenovala ta odprava.
Ta odločitev je imela smešno posledico: Voyager 2 je bil predstavljen pred Voyagerjem 1. Zaradi tega je hitri Voyager 1 prvi dosegel Jupiter in Saturn. In počasni Voyager 2 naj bi se zadovoljil z drugim mestom, a dobil priložnost, da postane prva sonda, ki je dosegla Uran in Neptun.
Velik nadzor povzroča dodatno delo
Zato je bil Voyager 2 predstavljen 20. avgusta. In čeprav je šlo za "počasno" sondo, je kljub temu dosegla hitrost 52 tisoč kilometrov na uro, zaradi česar je v manj kot 10 urah preletela Lunovo orbito.
Dva tedna pozneje je bil lansiran hitri Voyager 1 in zdaj so vsi upali na nemoten polet na Jupiter. Potem pa je prišlo do okvare, zaradi česar je moralo veliko število inženirjev v naslednjih 12 letih delati nadure.
Nadzorni center je pozabil poslati rutinsko sporočilo na Voyager 2. Ko računalnik Voyager 2 ni prejel pričakovanega sporočila, je bilo v njegovih navodilih zapisano, da se to lahko zgodi le, če sprejemnik na vozilu ne deluje. Veljalo je, da nadzorni center na to operacijo preprosto ne more pozabiti.
Voyager 2 je poslušno preklopil na rezervni sprejemnik, vendar ni imel ustrezne nastavitve in je lahko sprejemal signale le v zelo ozkem frekvenčnem območju 96 hertov, kar je povzročilo težave.
Kontrolni center je seveda pošiljal signale na zelo specifični frekvenci, a ker se je Voyager zaradi Dopplerjevega učinka zelo hitro premikal glede na Zemljo, je sprejel signal z drugačno frekvenco. Zato je bil sprejemnik uglašen za sprejem signalov v območju 100.000 hertzov.
Voyager 2 je molčal
Prva reakcija je bila, da Voyager 2 prenesejo na glavni sprejemnik, vendar se je ta sprejemnik takoj popolnoma zlomil. Zaradi tega NASA ni mogla poslati ukazov v vesoljsko sondo.
To se je izkazalo za veliko resnejšo težavo, kot je bilo pričakovano. Hitrost glede na Zemljo je bilo enostavno izračunati, veliko slabše pa je bilo, da so že zelo majhne spremembe temperature sonde pod 0,3 stopinje toliko spremenile frekvenčni razpon sprejemnika, da je bil stik z Zemljo prekinjen. Ugotovljeno je bilo, da se je tudi pri vklopu enega instrumenta ali enega od krmilnih motorjev temperatura vesoljske sonde spremenila.
Skozi leta so Nasini inženirji razvili celovit matematični model za Voyager, s katerim so lahko izračunali temperaturo sonde do ene stotine stopinj. Model je bil razvit med celotnim poletom sonde do Neptuna, komunikacija z njim je bila prekinjena za nekaj dni.
Voyager pošlje prve slike na Zemljo
Marca 1979 je Voyager 1 dosegel Jupiter, znanstveniki pa so bili dobesedno presenečeni nad fantastičnimi fotografijami, poslanimi v središče: oblaki in rdeča pega na Jupitru, oranžna luna Io in bela, vsa ledena Evropa.
Jupitrova velika rdeča točka. Fotografiral Voyager 1
Znanstveniki so izvedeli, kaj pomeni "takojšnja znanost", ko so novinarji JPL takoj zaprosili za pojasnila o fotografijah, ki so jih prejeli pred nekaj urami in jih zato strokovnjaki niso natančno analizirali.
Za številne znanstvenike, ki so navajeni na mirno življenje in so se nenadoma znašli pred številnim občinstvom pred več deset novinarji, ki so želeli dobiti odgovor, je bil to pravi test.
Deževno vreme nad Avstralijo ustvarja težave
Med letom sonde nad Avstralijo, kjer je velika sledilna postaja, je močan dež ustvaril težave. Voyager je podatke poslal na Zemljo le pri 3,6 cm, radijski valovi tako kratke dolžine pa so komaj prehajali skozi dežne oblake. Zaradi tega so podatki v nekaj urah izginili.
Toda nepričakovani dogodek se je zgodil šele nekaj dni kasneje, ko je Voyager 1 na poti iz Jupitra v Saturn.
Za zanesljivo navigacijo je treba natančno vedeti položaj Voyagerja, in to se je moralo zgoditi, zlasti s fotografiranjem Ioovega satelita skupaj z maso zvezd v ozadju. Zato je bila uporabljena počasna hitrost zaklopa, zaradi katere je Io na fotografiji izgledal kot osvetljen bel disk.
Nalogo analize fotografij na računalniku je opravila mlada uslužbenka navigacijske ekipe Linda Morabito. Odkrila je, da je čez Io nekaj, kar je bilo videti kot oblak. Io nima ozračja, zato nihče ni pričakoval oblakov nekaj sto kilometrov nad gladino.
Plimne sile in vulkanske aktivnosti
Takoj se je sumilo, da gre za vulkanski izbruh, vendar so strokovnjaki, ki so lahko preučili fotografije, odšli na vikend. Zato so minili polna tri dni, preden je NASA lahko ugotovila, da so bili odkriti prvi aktivni vulkani zunaj Zemlje.
Novica je bila še posebej pomembna za tri ameriške znanstvenike. Pred tednom dni so objavili članek v Science, ki napoveduje obstoj vulkanov kot posledico močnih sil plimovanja Jupitra in sosednjih lun Europa in Ganymede, ki delujejo na Io.
Štiri mesece pozneje se je Voyager 2 približal Jupiterju. Znanstveniki so bili zdaj pripravljeni spremljati Ionove vulkane in si natančneje ogledati Europa nepoškodovano ledeno površino. Danes velja, da ta ledena površina skriva morje, katerega globina lahko doseže 100 km in v katerem lahko obstaja življenje.
In zahvaljujoč Voyagerjevim meritvam zdaj vemo, da sile plimovanja povzročijo, da se Ioova trdna površina premika navzgor in navzdol pri višinskih spremembah do 100 metrov. Zato ni presenetljivo, da toplota, ki nastane kot rezultat tega, privede do močne vulkanske aktivnosti.
Voyager 1 leti blizu Titana
Bil je miren čas, preden je Voyager 1 novembra 1980 odletel v Saturn. Znanstveniki so lahko spet samo sedeli in z veseljem gledali fantastične fotografije Saturnovih prstanov. Največja pričakovanja pa so bila povezana z letom blizu Titana. Ta let mimo Titana je izključil sposobnost Voyagerja 1, da nadaljuje z letom do Urana in Neptuna.
Toda edino, kar je bilo mogoče videti, je bila popolnoma neprepustna oranžna oblačna odeja. Vendar so preučevali sestavo atmosfere, ki je večinoma ogljikov dioksid z majhno količino metana. Površinski tlak je bil 1,6-krat močnejši od zemeljskega.
Meritve so pokazale, da v oranžni meglici okoli Titana nastajajo velike količine organskih molekul, ko je metan izpostavljen sončni svetlobi. To pomeni, da Titan vsekakor prejme veliko molekul, ki so pogoj za nastanek življenja. Žal so meritve pokazale temperaturo minus 180 stopinj. Za življenje je hladno, a zaradi temperature lahko na morski gladini najdemo metan.
Še vedno pa je moralo trajati 30 let, preden je vesoljska sonda Cassini z radarjem kljub oblačnemu pokrovu lahko videla znamenita metanska morja na severnem in južnem polu Titana.
Voyager 2 se spet sooča z izzivi
Voyager 2 je v Saturn letel avgusta 1981 in sprva je šlo vse dobro kljub težavam s sprejemnikom. Fotografiral je majhno luno Enceladus, ki kot danes poznamo ogromne gejzirje iz razpok na ledeni površini in fotografiral ledeno luno Hyperion, ki zelo spominja na umivalno gobo.
Toda potem so se težave začele. Gramofon z znanstvenimi instrumenti se je zataknil, izgubljenih je bilo veliko podatkov. Ponovno so morali inženirji še dodatno delati, a razmere so se še naprej slabšale, ker je imela NASA 108 namesto 200 zaradi zmanjšanja števila zaposlenih.
Velika delovna obremenitev je privedla do fizične in duševne utrujenosti mnogih zaposlenih.
Toda težave so bile ugotovljene, povezane so bile s prenosom, ki nadzoruje gramofon. Težava je bila mazanje. Ko se je ploščad hitro obrnila, je maščoba z zobniki odletela z ničelno težo, kar je pomenilo, da se kovinski deli dotikajo drug drugega. Pojavile so se majhne kovinske ostružke, ki so blokirale gibanje. Težavi se je mogoče izogniti s počasnim obračanjem platforme.
Polet v Uran
Na srečo je bilo dovolj časa za rešitev te težave, saj je Voyager 2 moral skoraj pet let leteti iz Saturna do Urana. Kljub temu je bil to težaven čas, saj, kot že rečeno, let do Urana ni bil povsem miren.
Tri velike postaje za sledenje v Kaliforniji, Španiji in Avstraliji so morali nadgraditi, da so sprejemali kritične signale iz majhnega oddajnika Voyager, ki je bil le 20 vatov. Eden od načinov je elektronska povezava velikih 64-metrskih paraboličnih anten z manjšimi 34-metrskimi antenami, tako da lahko delujejo kot ena velika.
Druga težava je bila velika hitrost, s katero je Voyager 2 poletel mimo Urana. Fotografije so bile zelo zamegljene, saj je sončna svetloba v predelu Urana tako šibka, da je treba okvir ohraniti dlje časa. Vse to je pomagalo najti iznajdljive rešitve - poleg tega, kar je bilo storjeno z gramofonom (Na koncu se je vse skupaj končalo s tem, da so namesto, da bi obrnili samo eno platformo v strahu, da se bo spet zagozdil, začeli obračati celotno vesoljsko sondo).
Nesreča ob srečanju z Uranom
Ko je Voyager 2 januarja 1986 priletel na Uran, je bilo edino, kar je bilo mogoče opaziti, velika modrikasto zelena kroglica brez vidnih znakov oblakov. Zdi se, da je Voyager videl plast megle v globoki atmosferi, sestavljeni iz lahkega vodika in helija, z majhnimi količinami metana in drugih ogljikovih hidratov.
Toda Voyagerjev polet si je zapomnil po nečem drugačnem.
Fotografija Urana iz Voyagerja 2
28. januarja 1986 naj bi NASA predstavila prve fotografije Uranovih majhnih satelitov - zlasti Mirande, kjer so, kot se je izkazalo, strme ledene stene skoraj 10 kilometrov visoko. Toda tiskovna konferenca ni potekala, ker so se na televizijskih zaslonih občinstva pojavili drugi posnetki. Prikazana je bila eksplozija vesoljskega šatla Challenger, v kateri je umrlo sedem astronavtov.
Vedno znova je pokazal bel oblak pare od eksplozije in dve raketni pomožni leteči v različnih smereh. Po tem nihče ni hotel sodelovati na tiskovni konferenci o Uranu. Voyager 2 je zato mirno zapustil Uran in začel svojo triletno pot v Neptun.
Zbogom in nov začetek
Avgusta 1989 je Voyager 2 odletel do Neptuna, končnega cilja Velikega sprehoda, ki ga kongres nikoli ni dovolil.
Tokrat je šlo za pravi festival vesoljskih plovil v Pasadeni, kjer se nahaja JPL. Udeležilo se ga je na tisoče ljudi, ki so bili nagrajeni z zanimivimi fotografijami čudovitega modrega Neptuna z belimi oblaki, ki jih je neurje gnalo s hitrostjo 2000 km na uro.
Ostaja skrivnost, kako bi lahko planet na tako veliki oddaljenosti od Sonca in z zelo nizko temperaturo - minus 215 stopinj = imel dovolj energije za ustvarjanje tako močnih neviht.
Kmalu je bil čas, da se poslovimo od Voyagerja 2. in na slovo so bile fotografije velike ledene lune Triton, ki je presenetila s prisotnostjo gejzirjev. Najdenih je bilo vsaj 50 najdišč z dolgimi, temnimi sledovi neke oblike izbruha.
Na nekaterih fotografijah je razvidno, da gejzirji dosežejo višino 8 kilometrov, kjer v zelo redkem vzdušju naletijo na curek curka. Raztegne čiste gejzirje in jih spremeni v dolge proge dima. Verjamejo, da so gejzirji tako temni, ker ne vsebujejo le pare, ampak vsebujejo tudi prah in organske snovi.
Let se je šele začel
Polet mimo Neptuna je bil konec Velikega sprehoda, potovanja, ki ga je mogoče upravičeno primerjati s pristankom na Luno. A to ni bilo poslovitev od sončnega sistema, ki ga niti Voyager 1 niti Voyager 2 še nista zapustila.
Leta 1990 je bila za obeležitev dokončne fotografije vseh planetov v osončju. Na njih je Zemlja vidna kot majhna "svetlo modra pika". Ta posnetek naše Zemlje z razdalje 6 milijard km je postal nekakšen simbol, ki prikazuje, kako malo prostora v resnici zavzemamo v vesolju.
Obe sondi Voyager sta zdaj daleč od orbite Plutona in od Kuiperjevega pasu, ki ga sestavljajo majhni ledeni planeti. Vendar jih čaka še tisoče let, preden pridejo do zadnjega odseka našega osončja, in sicer Oortovega oblaka, ki velja za rojstno mesto mnogih kometov.
Voyager 1 je postavil rekord za potovanje 141 AU od Sonca (ena AU je razdalja od Zemlje do Sonca).
Počasni Voyager 2 je potoval le 116 AU. Obe sondi nenehno pošiljata podatke na Zemljo, ki so zdaj povezani predvsem s sončnim vetrom in sončnim magnetnim poljem.
Znanstveniki upajo, da bodo do leta 2025 ostali v stiku z obema starima vesoljskima sobama. Ti dve sondi sta skoraj večni predstavnika človeštva, čeprav jih verjetno ne bo našla nobena druga civilizacija.
Sporočilo Zemljanov
Oba Voyagerja s seboj nosita sporočilo Zemljanov, ki je napisano na pozlačeni 30-centimetrski plošči, nameščeni na krovu.
Sporočilo je razvila komisija, ki jo je vodil priznani astronom in astrobiolog Carl Sagan (Carl Sagan, 1934 - 1996). Ker je verjetnost, da bodo te sonde še kdaj našli, neskončno majhna, lahko to sporočilo vzamemo kot sporočilo sebi.
Vključuje tako slike kot zvoke, ki so šifrirani na plošči. To je serija slik, ki opisujejo, kako se lahko reproducira vsebina plošče. Igranje je treba izvajati pri 16 2/3 vrtljajev z iglo, ki je pritrjena na ploščo. To je staromodno, vendar tehnično dobro, če prejemniki lahko ugotovijo serijo slik.
Henrik og Helle Stub