Как самый удаленный объект человечества проводит свои последние дни
Возможно, взоры всего мира прикованы к Марсу, где только на прошлой неделе взлетел вертолет Ingenuity и марсоход Perseverance добыл кислород. Но гораздо дальше — «Вояджер-1», один из старейших космических зондов и самый удаленный от Земли объект, созданный человеком, который по-прежнему занимается наукой.
Зонд находится уже на четвертом десятке лет своей миссии, и он не приближался к планетам с тех пор, как пролетел мимо Сатурна в 1980 году. Но даже удаляясь все дальше и дальше от тускнеющего Солнца, он продолжает посылать информацию на Землю, о чем ученые недавно сообщили в журнале Astrophysical Journal.
На протяжении десятилетий «Вояджер» удалялся от Земли со скоростью около 17 километров каждую секунду. Каждый год он удаляется от нас еще на 3,5 АЕ (расстояние между Землей и Солнцем). Теперь он посылает сообщения домой, готовясь покинуть Солнечную систему.
Существует несколько способов понять, что такое «край Солнечной системы». Один из них — это пограничная область, называемая гелиопаузой. Это граница, где солнечный ветер (суп из заряженных частиц, постоянно выбрасываемых Солнцем) слишком слаб, чтобы удержать межзвездную среду — плазму, пыль и радиацию, которые заполняют большую часть космоса.
По словам Билла Курта, астрофизика из Университета Айовы, работавшего с «Вояджером-1» еще до его запуска, когда «Вояджер-1» покинул Землю в 1977 году, никто точно не знал, где находится гелиопауза. Некоторые ученые тогда даже считали, что гелиопауза находится на расстоянии 10 или даже 5 АЕ — около орбит Юпитера, мимо которого «Вояджер-1» прошел в 1979 году, или Сатурна.
В действительности гелиопауза находится на расстоянии около 120 АЕ. Мы знаем это отчасти потому, что «Вояджер-1» пересек гелиопаузу в августе 2012 года, спустя целых три с половиной десятилетия после отлета с Земли. Таким образом, зонд оказался в межзвездном пространстве.
Снаружи пространство заполнено межзвездной средой, но вы не узнаете очень многого из нее. Куб воздуха на уровне моря на Земле содержит более чем в триллион раз больше молекул, чем куб такого же размера даже самой плотной части межзвездной среды. Регион, через который проходит «Вояджер-1», еще более разрежен. И по большей части там тихо.
Но каждые несколько лет, по мере того как «Вояджер-1» записывает все больше данных о плазме и пыли, он что-то обнаруживает. Например, в 2012 и 2014 годах «Вояджер-1» испытал шок. По словам Курта, «Вояджер-1» зарегистрировал магнитный всплеск, сопровождаемый вспышкой энергичных электронов, которые вызвали интенсивные, колеблющиеся электрические поля. Эти толчки являются самыми отдаленными эффектами Солнца, распространяющимися даже за пределы гелиопаузы.
То, с чем столкнулся «Вояджер-1» в 2020 году, было еще одним скачком напряженности магнитного поля, но без интенсивных электрических колебаний. Вместо этого ученые считают, что это фронт давления, гораздо более тонкое возмущение, распространяющееся в межзвездной среде. Вояджер-1 уже сталкивался с чем-то подобным в 2017 году.
По словам Джона Ричардсона, астрофизика из Массачусетского технологического института, это открытие показывает, что «Вояджер-1» все еще способен удивить ученых. Обычно, говорит он, для измерения плотности окружающей плазмы зонд должен был испытать ударную волну. Но благодаря таким наблюдениям, как это, ученые нашли способ использовать «Вояджер-1» для постоянного мониторинга этой плотности на расстоянии более 21 миллиарда километров от нас.
Ричардсон также говорит, что результаты наблюдений показывают, что «Вояджер-1» продолжает ощущать солнечные «усики» за миллиарды километров от гелиопаузы. «Солнце все еще оказывает серьезное влияние», — говорит он, — «далеко за пределами гелиосферы».
Тем временем «Вояджер-1» все еще находится в пределах гравитационного влияния Солнца. По прогнозам ученых, примерно через 300 лет «Вояджер-1» начнет приближаться к внутреннему краю облака Оорта, этой пелены комет, которая простирается на несколько световых лет.
Мы никогда не видели доказательств существования облака Оорта, но, к сожалению, «Вояджер-1», скорее всего, не станет тем, кто его откроет. Зонд в буквальном смысле живет в долг. Плутоний-238, радиоизотоп, который питает генератор зонда, имеет период полураспада около 88 лет.
В результате «Вояджер-1» начинает терять топливо. Ученым уже приходится выбирать, какие части зонда должны оставаться работоспособными. К середине 2020-х годов зонд, скорее всего, не сможет обеспечить энергией ни один прибор.
Тем не менее, ученые, такие как Курт, надеются, что им удастся продлить жизнь зонда до 2027 года, когда исполнится 50 лет со дня его запуска. По словам Курта, это веха, которую никто из конструкторов «Вояджера-1» не мог предвидеть.
