Navorsers by die Jet Propulsion Laboratory is lankal beroof van hul rustige rus. Opgewonde oor die ontdekkings, slaap hulle in pas en begin, en toe hulle wakker word, haas hulle terug na die Flight Control Center van die outomatiese interplanetêre stasie Voyager. Hier werk digitale masjiene met 'n fantastiese snelheid en verander duisende stukkies inligting, verdraai deur ruimte en atmosferiese inmenging, in telechronicle -rame, skraal grafika en eindelose rye getalle. Mense met lang asem kyk na die kleurbeelde van die naderende Saturnus op die skerms.
33 miljoen kilometer oorgebly het na die ruimte verkenning planeet. 4 jaar het verloop sedert sy bekendstelling by die kosmodroom, en 'n lang pad strek 2 miljard kilometer agter Voyager. Die gevaarlike Asteroïdegordel met sy eindelose strome meteorietliggame is veilig oorgesteek. Breekbare elektroniese toestelle het die erge koue van die wêreldruimte en elektromagnetiese storms in die omgewing van die grootste planeet in die sonnestelsel - Jupiter, weerstaan.
En vooruit? Die risiko van botsings met rotse en ysvlakke naby Saturnus voordat Voyager sy reis van 8 jaar na die mees verre planete onderneem - Uranus en Neptunus.
… 'n Groot prentjie verskyn voor die oë van diegene wat in die beheersentrum was. Saturnus, gekroon met 'n groot "halssnoer", beslaan reeds byna die hele raam van die televisiebeeld. 'N Goudgeel planeet met gryserige pole en bont gordels wat skaars in die mis waarneembaar is, het in die swart afgrond van die lug gewaai.
Navorsers vestig hul blik op die beroemde ringe van Saturnus, wat etlike eeue by sterrekundiges agtervolg het.
Die groot Galileo was die eerste wat iets vreemds opgemerk het in die voorkoms van Saturnus. Galileo se teleskoop was te swak, en dit het vir die wetenskaplike gelyk asof Saturnus handvatsels soos 'n suikerbak het. Slegs 'n halfeeu later het Christian Huygens bewys dat die vreemde halfsirkels aan die kante van die planeet niks anders as dun, maar baie wye ringe is nie.
Die afstand tot die planeet is 33 miljoen kilometer. Op die skerm is daar drie ringe van Saturnus wat lankal met behulp van teleskope ontdek is: A, B en C. In die ruimtebeelde kan jy egter iets sien wat nie van die aarde af gesien kan word nie. In die eerste plek die kompleksiteit van die struktuur van die ringe en hul ongelooflike kleur.
Die grootste ring - die buitenste - skitter met 'n silwer kleur, die middelste is effens rooierig en die binneste is donkerblou, dit is deurskynend, asof dit uit dun, skaars tasbare materiaal gemaak is.
8 miljoen kilometer. Slegs 'n vierde van Saturnus se halfrond pas op 'n televisiebeeld. Aan die kant van die planeet skyn twee mane wat nou teen mekaar gedruk is - Tethys en Dione. Maar wetenskaplikes keer voortdurend terug na die bestudering van ringe. Nie drie nie, maar sewe ringe, wat die een binne die ander geneste is, is sigbaar. Hier is hulle, nuut ontdek: F - buite die ou A, G - buite die nuwe F, E - die breedste ring die verste van die planeet, D - die naaste aan Saturnus.
Maar wat is dit? Deur foto's te vergelyk, sien kenners dat elkeen van die groot ringe in baie smal, skaars merkbare "hoepels" opbreek. Op een foto is hulle 95 getel! Selfs in die swart "gaping" 4 duisend kilometer breed tussen ringe A en B, wat altyd as leeg erken is, het wetenskaplikes tientalle dun "hoepels" getel.
2 miljoen kilometer. Voyager se instrumente is daarop gemik om Titan, Saturnus se grootste maan, vinnig te nader. Dit is groter as die planeet Mercurius. Sterrekundiges se opgewondenheid is maklik om te verstaan. Titan is die enigste satelliet in die hele sonnestelsel met 'n kragtige atmosfeer wat tien keer dikker is as die aarde. Voyager vlieg verby Titan op 'n afstand van 6, 5 duisend kilometer - 60 keer nader as die afstand van die aarde na die maan. En tog het wetenskaplikes min op die skerm gesien - die dik mis van Titan se atmosfeer, soortgelyk aan chemiese rookmis, word voorkom.
1 miljoen kilometer. Op die skerm is die skitterend helder Rhea die tweede grootste maan van Saturnus. Dit is alles vol kraters - die deurlopende ruimtebombardement het miljarde jare geduur. 'N Ander satelliet wat in die fluweelagtige donkerte van die ruimte skyn, kom na die kamera. Dit is Dione, wat meer op ons maan lyk as ander voorwerpe in die Saturnus -stelsel, maar die "see" op Dione is nie bedek met gestolde lawa nie. Waterys is oral sigbaar, solied soos klip. Die netwerk van wit "toue" spreek van die plekke waar die water uit die ingewande uitbars wat onmiddellik gestol het, omhul in 'n hewige ryp. Die oppervlaktemperatuur van Dione is minus 180 ° С - hier skyn die son 900 keer dowwer as in die wentelbaan van die aarde.
Die voorheen onbekende satelliet Saturn-12 (S-12) sweef voor die oë van die navorsers. Verbasend genoeg is dit in dieselfde baan as Dione. Terselfdertyd vlieg S-12 altyd voor Dione op 'n afstand van 1/6 van die omtrek van die baan. In hemelse meganika word so 'n verskynsel gewoonlik orbitale resonansie genoem.
300 duisend kilometer. Die datum met Saturnus kom binnekort. Aan die linkerkant van die verkenner, asof hy sy aankoms verwelkom, verskyn Mimas. Hy lyk vreemd. Miljarde jare gelede het hierdie satelliet met 'n groot hemelliggaam gebots - 'n ontploffing van kolossale krag het soveel ys en klip uit Mimas se liggaam geskeur dat 'n krater van 9 diep en 130 kilometer breed gevorm is. Die krater beslaan 'n kwart van die satelliet se halfrond!
101 duisend kilometer. Op so 'n afstand het die reuse -planeet en die boodskapper van die aarde ontmoet en geskei. Saturnus is so groot dat tydens die ure wat die naaste nader kom, slegs 'n klein wolkie in die televisieraam gesien kan word. Oral wolke van geelbruin kleur, ondeurdringbaar vir die oog. Onder die wisselende wit strepe, draaikolk en halo's loop daar 'n paar blougroen kolle, so groot soos Groenland of Australië - dit is 'vensters' waardeur gaswervels uit die diepte van die planeet deurbreek.
Van al die planete in die sonnestelsel is Saturnus die tweede na Jupiter. Daarbinne sou daar genoeg plek wees vir driehonderd bolle. Maar die gemiddelde digtheid van die reus is baie laag - as daar êrens 'n fantastiese eindelose oseaan bestaan, sou Saturnus soos 'n kurk op sy oppervlak dryf.
Volgens die nuwe model, wat deur Voyager se instrumente geskep is, lyk die planeet vir ons as 'n bol waterstof en helium by die pole. Die kragtige gasomhulsel van Saturnus, met toenemende druk, verander in 'n vloeibare toestand nader aan die middel. Vloeibare planeet tot in die kern!
En wat van die soliede kern? Dit is so groot soos die aarde, maar het 'n massa van 15-20 keer meer. So hoog is die digtheid van materie in die middel van die planeet, waar die druk 50 miljoen aardatmosfere is! En die temperatuur is + 20,000 grade! Die vloeibare bal kook, en in die boonste vlak van die wolke van die planeet heers 'n ernstige koue. Hoe ontstaan hierdie groot temperatuurverskil? Met die uitgestrektheid van die planeet se binnekant en sy groot swaartekrag, neem gasstrome honderde jare om die hitte van die dieptes na die boonste wolklaag van Saturnus se atmosfeer oor te dra.
Vreemde reën
Saturnus straal drie keer meer energie in die ruimte uit as wat dit van die son ontvang. Eerstens word hitte geskep deur die geleidelike inkrimping van die gasreus - die deursnee daarvan verminder met millimeter per jaar. Daarbenewens het Saturnus nog 'n fantastiese bron van energie. Die rooiwarm sfeer van Saturnus het afgekoel sedert die geboorte van die sonnestelsel. Volgens die berekeninge van astrofisici het die druk van die binneland 2 miljard jaar gelede, op 'n groot diepte van die planeet, onder die kritieke punt van heliumkonsentrasie gedaal. En dit het begin reën … Vreemde reën wat tot vandag toe stort. Druppels helium val duisende kilometers in dikte van vloeibare waterstof, terwyl wrywing ontstaan en termiese energie verskyn.
Stormagtige weer
Onder die invloed van die vinnige rotasie van die planeet (enige punt op die ewenaar van Saturnus beweeg 14 keer vinniger as op die ewenaar van die aarde) waai winde van monsteragtige krag in die geheimsinnige wêreld - op een plek het Voyager se toerusting die snelheid van die wolke aangeteken 1600 km / h. Hoe hou jy van hierdie verfrissende briesie?
Voyager se kameralense gly in die suidelike halfrond van Saturnus in. Skielik verskyn 'n ovaal kol van tienduisende kilometers lank op die skerms van die Mission Control Center - 'n afskrif van die Groot Rooi Vlek op Jupiter. Die planeet Aarde kan vrylik binne die plek pas. Maar dit is slegs 'n woedende atmosferiese draaikolk in die atmosfeer van Saturnus, wat geen einde het nie.
Botsing
Voyager het sy vlug verby Saturnus voortgesit toe radiokommunikasie skielik onderbreek is. Wetenskaplikes was nie bekommerd nie - volgens berekeninge het die toestel in die 'radioskadu' van die planeet verdwyn. Toe die verkenner van die ander kant van Saturnus 'na vore kom', het die situasie werklik ernstig geword. Die stuurmeganisme van die draaitafel met instrumente sit vas. Sou dit nie moontlik wees om die nagkant van die planeet te fotografeer nie! Dit is jammer dat die beplande ontmoeting met die groot satelliete - Enceladus en Tethys - weens 'n tegniese storing gekanselleer moet word.
Seine kom van die beheersentrum na die boordrekenaar van die interplanetêre stasie. Die beheer oor die herstel van die meganisme word bemoeilik deur die kosmiese afstand - die vertragingstyd van die radiosein tussen die aarde en Saturnus is 1,5 uur. Uiteindelik het die digitale brein van Voyager die doelskyfies van die TV -kameras ontsluit, maar tyd het verlore gegaan en net Tethys het baie kennis gemaak.
Toe die toestel reeds teen 'n spoed van 22 km / s van Saturnus wegbeweeg, het wetenskaplikes 'n elektriese storm in die ringe van Saturnus gesien. Weerlig, wat die skadukant verlig, gooi rooi hoogtepunte op die planeet se nagwolke …
Die slot van die ruimtespel
Die bogenoemde gebeure het plaasgevind in 1980-1981, toe twee outomatiese interplanetêre stasies Voyager 1 en Voyager 2 verby Saturnus gevlieg het. Om herhalings te vermy, het ek besluit om nie afsonderlik daaroor te praat nie - al die nuus oor die Saturnus -stelsel wat deur twee toestelle na die aarde gestuur word, voorwaardelik 'in die mond geplaas' van een onder die naam 'Voyager' (geen nommer).
Dit word 'n bietjie aanstootlik om te besef dat ons ruimtetegnologie na drie dekades op dieselfde vlak gebly het.
Elke aand, wanneer die son sak en die donkerder lug bedek is met 'n verstrooiing van sterre, sien ons die Kosmos. Ruimteverkenning vereis fantasties gesofistikeerde tegnologie gebaseer op die gevorderde prestasies van vuurpyl, elektronika, kerntegnologie en ander wetenskap-intensiewe takke van wetenskap en tegnologie. Daarom vereis vlugte van interplanetêre sondes, ondanks hul oënskynlike realisme en gebrek aan praktiese voordele, die oplossing van talle toegepaste probleme: die skep van kragtige en kompakte energiebronne, die ontwikkeling van tegnologieë vir langafstandruimtekommunikasie, die verbetering van strukture en enjins, die ontwikkeling van nuwe swaartekragmetodes help maneuvers, insluitend.h. met behulp van Lagrange -punte. Hierdie hele front van navorsing kan die 'lokomotief' van die moderne wetenskap word, en die behaalde resultate kan nuttig wees om meer dringende probleme op te los. Tog bly die meeste probleme onopgelos.
Alle moderne bedeesde pogings om die buitenste planete (missies Ulysses, Cassini, New Horizons) te verken, is almal gebaseer op dieselfde tegnologie en ontwikkelings wat in die Voyager -projek gebruik is. Vir 30 jaar is daar nie 'n enkele nuwe tipe enjin geskep wat geskik is vir interplanetêre vlugte nie. Byvoorbeeld, die ioonstuwers van die Japannese navorsingsonde Hayabusa, wat as ultramoderne hoëtegnologie aangewys word, is in werklikheid vergete ontwikkelings van die middel van die twintigste eeu-ioonskroewe is wyd gebruik in die houdingsbeheerstelsels van die Sowjet meteorologiese satelliete Meteor. Tweedens is ioonmotors 'n taamlik spesifieke hulpmiddel: hulle het 'n ongelooflike lae brandstofverbruik ('n paar milligram per sekonde), maar daarvolgens skep hulle 'n stuk krag van 'n paar millinewtons. Dit neem baie jare om 'n ruimtetuig te versnel, en as gevolg hiervan word geen werklike voordeel verkry nie.
Konvensionele vloeistofdryfmotors (LPRE) is nie net baie vraatsugtig nie - hulle werk is beperk tot tien (honderde) sekondes, en dit is ook nie in staat om die ruimtetuig tot die vereiste snelheid te versnel nie, byvoorbeeld om die wentelbaan van Saturnus. Die fundamentele probleem is dat die gasvloeitempo te laag is. En dit is op geen manier moontlik om dit te verhoog nie.
Die hoogtepunt van die mode in die vyftigerjare - die kernvliegtuigmotor het nie ontwikkel nie, omdat daar geen noemenswaardige voordele was nie. Ten spyte van die onblusbare vlam van 'n kernreaktor, benodig so 'n enjin 'n werkvloeistof - d.w.s. eintlik is dit 'n konvensionele vuurpyl-enjin met al die gevolge en nadele.
Die oorspronklike manier om in die ruimte te reis met behulp van die pulse van kernontploffings, wat Freeman Dyson in 1957 voorgestel het (Project Orion), bly op papier - te gewaagd en eerlik, 'n twyfelagtige idee.
Die "veroweraars van die ruimte" (hier is dit ironies ten opsigte van die hele mensdom) kon vir 50 jaar van die ruimtetydperk nie 'n effektiewe enjin skep om in interplanetêre ruimte te beweeg nie. Ons sou nooit Jupiter of Saturnus gesien het nie, as dit nie was vir 'n wenk van spesialiste in hemelse meganika nie - om die swaartekrag van die planete te gebruik om die AMS te versnel. Met 'interplanetêre biljart' kan u 'n geweldige spoed kry (15-20 km / s) sonder om 'n enjin te gebruik en die buitewyke van die sonnestelsel te verken. Die enigste probleem is die streng beperkte "lanseervensters" - 'n paar dae (weke) een keer elke paar jaar. Geen ruimte vir die geringste fout nie. Lang vlugjare en 'n paar uur vir 'n afspraak met die doel van navorsing.
Met behulp van gravitasie -maneuvers vlieg "Voyagers", volgens dieselfde skema, vlieg die moderne sonde "New Horizons" na Pluto, maar dit sal 9 jaar neem om die sonnestelsel oor te steek. En dan sal die ekspedisie slegs een dag hê om 'n verre planeet te verken! Die sonde sal met groot snelheid verby Pluto jaag en vir ewig in die interstellêre ruimte verdwyn.
