Аппарат Voyager обнаружил остановившийся ветер

Скоро два зонда-близнеца проникнут туда, где не властвуют ни солнечное магнитное поле, ни выбрасываемое им вещество. Они окажутся там, где пузырь гелиосферы уступает место межзвёздной среде. О близости последней из границ, окружающих Солнечную систему словно слои луковицы, поведал один из приборов на борту самого далёкого в мире космического аппарата.

Космический разведчик Voyager 1 находится сейчас на расстоянии 17,41 миллиарда километров от Земли и почти в 116 раз дальше от Солнца, чем наша планета. Это самый удалённый рукотворный объект в истории, и он просто поражает своих создателей выносливостью.

Когда в 1977 году американцы запускали Voyager 1 и его близнеца Voyager 2, едва ли кто предвидел, что даже через 33 года большая часть их приборов останется в исправности, а сами посланники планеты, продолжая углубляться в звёздную бездну, не прекратят передавать научные данные. А ведь ныне радиосигнал с того же "Вояджера-1" идёт к нам 16 часов и семь минут.

"Вояджеры" были запущены так, чтобы побывать около четырёх планет-гигантов. Изучение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также их лун и колец было главной задачей миссии. Но после её выполнения учёные не прекратили работу с зондами, благо аппаратура была в порядке, а запас энергии в изотопных генераторах на борту этих машин рассчитан до 2020 года.

Последний факт, кстати, означает, что у землян ещё есть шанс получить с датчиков "Вояджеров" полезную информацию уже с открытых просторов Млечного Пути (иллюстрация NASA/JPL).

Оба аппарата сейчас находятся в области, называемой гелиосферной мантией (heliosheath). Это район, где солнечный ветер заторможен, а его движение носит турбулентный характер. В него аппараты № 1 и № 2 вошли в декабре 2004 и августе 2007 года соответственно, находясь на расстоянии 94 и 84 астрономических единиц от Солнца (что говорило об искажённой форме границы ударной волны солнечного ветра).

Voyager 1 удаляется от Солнца со скоростью примерно 17 километров в секунду, его собрат под номером два – чуть медленнее (округлённо 15 км/с) (иллюстрация NASA/JPL).

Гелиосферная мантия — это "прихожая" Солнечной системы. По космическим меркам зондам осталось не так уж много до преодоления гелиопаузы — границы, отделяющей Солнечную систему от межзвёздного пространства, где господствуют уже не солнечный, а межзвёздный ветер и, соответственно, галактическое магнитное поле.

Однако уже сейчас Voyager 1 передал о серьёзном изменении в окружающей обстановке. Солнечный ветер, который все предыдущие годы миссии исправно нёсся в направлении от нашего светила наружу (хотя и с разным темпом), теперь больше не продвигается вовне. Его скорость в этом направлении обратилась в ноль.

Вместо этого частицы солнечного ветра начали перемещаться в поперечном направлении, так что они уходят в сторону, в конечном счёте формируя гигантский "кометный хвост" гелиосферы. Последний вытягивается из-за движения Солнца сквозь межзвёздную среду. (Напомним также, что "Вояджеры" летят в сторону головы этой своеобразной "кометы".)

"Вояджеры" стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, улетевшими за пределы орбит всех планет нашей системы. Первыми двумя были "братья" Pioneer 10 (на рисунке) и Pioneer 11. Но "Вояджеры" всё ещё передают информацию, а последний контакт с "Пионерами" состоялся в 2003 и 1995 годах соответственно.

Что касается удаления от Солнца и Земли, то тут "Вояджер" с единичкой на борту обошёл всех, хотя из данной четвёрки зондов был запущен последним (иллюстрация NASA Ames Resarch Center).

Впервые датчики "Вояджера-1" зафиксировали радикальную перемену в солнечном ветре ещё в июне нынешнего года. "Учёные знали о возможности колебаний скорости солнечного ветра и подождали ещё четыре месяца, чтобы убедиться, что ветер действительно замедлился до нуля", — гласит пресс-релиз NASA.

Добавим, что в окрестностях планет солнечный ветер может похвастать скоростью в несколько сотен километров в секунду (если считать за точку отсчёта Солнце). После границы ударной волны его скорость упала ниже 100 км/с, а в 2007 году Voyager 1 "намерял" 60 км/с и далее фиксировал падение этой скорости на 20 км/с в год. Тем не менее достигнутый летом 2010 года знаковый ноль впечатлил учёных.

"Когда стало ясно, что мы получаем твёрдые нули, я был просто поражён", — вспоминает один из исследователей Роб Деккер (Rob Decker) из лаборатории прикладной физики (APL), работающий с сенсором низкоэнергетических заряженных частиц первого "Вояджера". Так исследователи увидели, как поток солнечного ветра упирается в накатывающее извне межзвёздное вещество.

В феврале 1990 года Voyager 1 практически удалился за пределы орбиты Плутона. Находясь в шести миллиардах километрах от Солнца и на 32 градуса выше плоскости эклиптики, он сделал первый портрет Солнечной системы со стороны.

Все планеты отснять не удалось — Меркурий с такого расстояния был слишком близко к Солнцу, а Марс в момент съёмки представлял собой тонкий полумесяц. Но главное – в поле зрения камеры попала очень слабая голубая точка. Пятнышко произвело сильное впечатление на команду учёных – это была наша планета.

Те самые уникальные кадры 1990 года. На шести увеличенных снимках (слева направо и сверху вниз): Венера, Земля и Юпитер, а также Сатурн, Уран и Нептун. Последние две планеты выглядят вытянутыми из-за поворота аппарата в течение экспозиции (15 секунд).

Полоса вокруг Земли – это рассеянный солнечный свет (само светило находилось совсем рядом с кадром и чуть не попало в объектив). Венера и Земля фактически заняли на чувствительной матрице меньше одного пикселя и едва сумели "отметиться", а вот диски Юпитера и Сатурна даже удалось разрешить. Внизу: эту мозаику учёные составили из десятков кадров, выполненных "Вояджером" во время данной съёмки портрета Солнечной системы (фотографии NASA/JPL).

Знаменитый астроном и астрофизик Карл Саган по этому поводу написал: "Вот, это здесь. Вот он дом. Это мы. Здесь все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, кого вы когда-либо слышали, каждый человек, который когда-либо был, жил всю свою жизнь. Пожалуй, нет лучшей демонстрации глупости человеческого тщеславия, чем этот далёкий образ нашего крошечного мира".

Удивительно представить, как смотрелась бы наша планета с ещё большего расстояния, на котором Voyager 1 оказался теперь (к сожалению, фотокамера на его борту давно выключена ради экономии энергии). А скоро этот зонд впервые покинет Солнечную систему.

"Когда "Вояджеры" были запущены, космическому веку было всего 20 лет и мы не имели никаких оснований предполагать, что аппараты смогут продержаться так долго, – рассказал участник миссии Voyager Эдвард Стоун (Edward C. Stone) на конференции Американского геофизического союза (2010 AGU Fall Meeting), открывшейся в Сан-Франциско 13 декабря. – Изначально никто не знал, как далеко нужно продвинуться, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. Теперь ясно, что исторический момент наступит через 4-5 лет".