След няколко месеца Voyager 1 ще е на един светлинен ден от Земята

Voyager 1, сондата за дълбоки космически полети на НАСА, скоро може да се превърне в първия космически кораб, достигнал исторически етап. През ноември 2026 г. сондата ще бъде на един светлинен ден от Земята. Изстрелян през 1977 г., Voyager 1 е най-отдалеченият космически кораб от нашата планета, като в момента изследва междузвездното пространство на 15,8 милиарда мили.

Терминът светлинен ден се отнася до разстоянието, на което ще са необходими 24 часа, за да може сигнал или команда, пътуващи със скоростта на светлината, да достигне космическия кораб от Земята, казва Сузи Дод, ръководител на проекта Voyager в Лабораторията за реактивно движение на НАСА. Един светлинен ден е еквивалентен на 16 милиарда мили (26 милиарда километра).

Така че, ако екипът на Voyager поиска от космическия кораб да направи нещо, след като достигне тази точка, ще му е необходим още един ден, за да отговори.

"Ако изпратя команда и кажа "добро утро, Вояджър 1" в 8 часа сутринта в понеделник, ще получа отговора на Вояджър 1 обратно в сряда сутринта, приблизително в 8 часа", обяснява Дод.

Вояджър 1 и неговият близнак, Вояджър 2, са единствените космически кораби, които работят отвъд хелиосферата, слънчевия балон от магнитни полета и частици, който се простира далеч отвъд орбитата на Плутон. След десетилетия в космоса, и двата апарата трябваше да изключат няколко от инструментите си, но все пак използват останалите, за да изучават тази неизследвана територия и да предоставят данни, които биха могли да информират бъдещите мисии.

Има много предизвикателства, свързани с поддържането на комуникация с такива далекобойни сонди, но Дод и нейният екип предприемат необходимите стъпки, за да гарантират, че техните "възрастни граждани" ще достигнат 50-годишнината си през 2027 г.

Поддържане на връзка през космически разстояния

Изстрелян на пътешествие за изследване на Юпитер и Сатурн, Вояджър 1 се отдалечава от Земята по същата траектория и със същата скорост - 38 000 мили в час - от прелитането си покрай Сатурн през ноември 1980 г.

С разбиране за местоположението на Земята спрямо Вояджър 1, скоростта на космическия кораб и неговата траектория, инженерите са в състояние да изчислят колко време е необходимо на сигнала да достигне сондата.

Например, траекторията на Voyager 1 след прелитането на Сатурн го е издигнала и е излязла от равнината на планетите, след като е подминал Сатурн, докато Voyager 2 е преминал над върха на Нептун след прелитането си на ледения гигант през 1989 г. и е преминал надолу и е излязъл от равнината на планетите. Нито една от сонди не е имала корекция на траекторията от последните си планетарни прелети, което означава, че и двете са били на десетилетия непрекъснати круизи.

Не се очаква Voyager 2 да достигне един светлинен ден от Земята до ноември 2035 г. и дори най-амбициозните оценки предполагат, че космическият кораб няма да работи тогава. Но и двете сонди продължават да изненадват екипа.

Всеки ден, като най-старият функциониращ космически кораб, сондите Voyager държат рекорд само с това, че продължават да работят.

Но това не е лесен процес.

"Сондите изпращат данни с много ниска скорост от 160 бита в секунда или скорост на данни, подобна на dial-up интернет", обяснява Дод. "Разстоянието, на което сме от Земята, отнема много повече време, за да се получи сигнал там, и силата на сигнала просто се разсейва. Необходими са множество антенни решетки, за да се събере този сигнал обратно."

Ниската скорост на данни означава, че Дод и нейният екип получават оскъдна информация за състоянието на всеки космически кораб и ако има проблем, те не са в състояние да реагират бързо.

И двата Вояджъра обаче са проектирани да бъдат самодостатъчни с голяма автономност на борда, така че да могат да се спасят, ако нещата се объркат на милиарди мили от Земята.

"Ако нещо се обърка, те могат да се поставят в безопасно състояние, за да могат да изчакат, докато можем да говорим с космическия кораб и да разберем какъв е проблемът и да го разрешим", казва Дод.

Защо сондите Voyager са толкова издръжливи?

По думите на Дод в продължение на години екипът е вземал трудни решения, за да гарантира, че сондите ще работят възможно най-дълго. Това означава изключване на инженерните системи и инструменти, за да се пести енергия и да се гарантира, че космическият кораб остава достатъчно топъл, за да функционира.

За да могат сондите Voyager да продължат да комуникират със Земята, техните антени също трябва да бъдат насочени към нашата планета.

Ако горивните линии замръзнат на някоя от сондите, което ще накара антените да се насочат другаде, "ще загубим мисията, защото вече не можем да получаваме сигнал до космическия кораб", допълва Дод.

И не става въпрос само за това, че сондите Voyager продължават да летят - те трябва да работят с научни инструменти.

Преди 50-годишнината си през 2027 г., и двата космически апарата вероятно ще се нуждаят от изключване на допълнителни инструменти и системи. Екипът се надява да поддържа подсистемата за космически лъчи работеща на Voyager 2, както и магнитометъра и подсистемите за плазмени вълни и на двата космически кораба. Инструментите биха позволили на двете сонди да функционират по същество като метеорологични спътници в междузвездното пространство, усещайки средата, през която пътуват, каза Дод.

Учените се интересуват от разбирането как магнитното поле на слънцето се променя и взаимодейства в хелиопаузата, границата на хелиосферата, където горещият слънчев вятър, струящ от слънцето, се среща със студеното междузвездно пространство.

Представете си хелиопаузата като бреговата линия на океана, казва Дод пред CNN. Газенето във водата разкрива вълнички, пулсации и други променящи се фактори, колкото по-далеч пътувате от брега, и в един момент нещата стават по-стабилни. Сондите Voyager измерват вълничките или взаимодействията между хелиопаузата, нашето слънце и междузвездното пространство, колкото по-далеч се отдалечава космическият кораб от слънцето.

"Важното е да се работи с тези научни инструменти възможно най-дълго, за да се направи карта на промените, когато се отдалечавате от слънцето", отбелязва Дод.

Тя е уверена, че поне един от космическите кораби може да продължи да функционира още две до пет години. Процесът на осигуряване на безпрецедентните мисии става все по-труден всяка година.

Но Voyager има забележителен екип зад себе си, включително пенсионери от НАСА на 80-годишна възраст, които съветват по специфични подсистеми, и членове на екипа, толкова млади, че дори родителите им не са били родени, когато сондите са излетели.

"Този ​​вид междугенерационно усилие по Voyager е наистина възнаграждаващо да се види", казва Дод. "Обичам тези космически кораби. Те са посланици за нас тук, на Земята."