Jet Propulsion Laboratory teadlased jäid pikaks ajaks vaiksest puhkusest ilma. Avastustest vaimustuses magasid nad hoos ja algasid ning ärgates kiirustasid nad tagasi automaatse planeetidevahelise jaama Voyager lennujuhtimiskeskusesse. Siin töötasid vapustava kiirusega digitaalsed masinad, mis muutsid tuhandeid kosmose- ja atmosfäärihäiretest moonutatud informatsiooni bittideks telekaadrite raamideks, sihvakaks graafikaks ja lõpututeks numbriridadeks. Hingeldava hingega inimesed vaatasid ekraanidelt läheneva Saturni värvilisi pilte.
33 miljonit kilomeetrit jäi kosmoseuuringute planeedile. Kosmodroomil käivitamisest on möödunud 4 aastat ja Voyageri taga ulatub pikk tee 2 miljardit kilomeetrit. Ohtlik asteroidivöö koos lõputute meteoriidikehavoogudega on ohutult ületatud. Haprad elektroonikaseadmed pidasid vastu maailmaruumi suurele külmale ja elektromagnetilistele tormidele Päikesesüsteemi suurima planeedi - Jupiteri - läheduses.
Ja edasi? Kokkupõrgete oht kivide ja jääpallidega Saturni lähedal, enne kui Voyager alustab oma 8 -aastast reisi kaugeimatele planeetidele - Uraanile ja Neptuunile.
… Juhtimiskeskuses viibijate silme ette ilmus suurejooneline pilt. Tohutu "kaelakee" kroonitud Saturn hõivas juba peaaegu kogu telepildi kaadri. Taevas mustas kuristikus tormas ja keerles kuldkollane planeet hallide pooluste ja kirevate vöödega, mida udus vaevu märgata sai.
Teadlased fikseerivad pilgu Saturni kuulsatele rõngastele, mis on astronoome juba mitu sajandit kummitanud.
Suur Galilei märkas esimesena Saturni välimuses midagi kummalist. Galilei teleskoop oli liiga nõrk ja teadlasele tundus, et Saturnil on käepidemed nagu suhkrutoos. Vaid pool sajandit hiljem tõestas Christian Huygens, et kummalised poolringid planeedi külgedel pole midagi muud kui õhukesed, vaid väga laiad rõngad.
Kaugus planeedist on 33 miljonit kilomeetrit. Ekraanil on kolm Saturni rõngast, mis on teleskoopide abil ammu avastatud: A, B ja C. Kosmosepiltides näete aga midagi, mida Maalt ei näe. Esiteks rõngaste struktuuri keerukus ja nende hämmastav värv.
Suurim rõngas - välimine - sädeleb hõbedase värviga, keskmine on kergelt punakas ja sisemine tumesinine, see on poolläbipaistev, justkui õhukesest, vaevu käegakatsutavast ainest.
8 miljonit kilomeetrit. Telepildile mahub vaid neljandik Saturni poolkerast. Planeedi poolel särasid kaks tihedalt üksteise vastu surutud kuud - Tethys ja Dione. Kuid teadlased naasevad järjekindlalt rõngaste uurimise juurde. Mitte kolm, vaid seitse rõngast, mis on üksteise sees pesastatud, on nähtavad. Siin nad on, äsja avastatud: F - väljaspool vana A, G - väljaspool uut F, E - kõige laiem ring planeedist kõige kaugemal, D - Saturnile kõige lähemal.
Aga mis see on? Fotode võrdlemisel näevad eksperdid, et kõik suured rõngad lagunevad paljudeks kitsasteks, vaevumärgatavateks "rõngasteks". Ühel fotol loeti neid 95! Isegi 4 000 kilomeetri laiuses mustas "lõhes" rõngaste A ja B vahel, mida on alati tühjaks tunnistatud, on teadlased lugenud kümneid õhukesi "rõngaid".
2 miljonit kilomeetrit. Voyageri instrumendid on suunatud kiiresti lähenevale Saturni suurimale Kuule Titani lähedale. See on suurem kui planeet Merkuur. Astronoomide põnevust on lihtne mõista. Titan on ainus satelliit kogu päikesesüsteemis, millel on võimas atmosfäär, mis on 10 korda paksem kui Maa oma. Voyager lendas Titanist mööda 6, 5 tuhande kilomeetri kaugusel - 60 korda lähemal kui kaugus Maast Kuuni. Ja ometi nägid teadlased ekraanil vähe - Titani atmosfääri tihe udu, mis sarnaneb keemilisele sudule, hoidis ära.
1 miljon kilomeetrit. Ekraanil on pimestavalt ere Rhea Saturni suuruselt teine kuu. See kõik on kraatritega kaetud - pidev kosmosepommitamine kestis miljardeid aastaid. Kaamera ette tuli veel üks kosmose sametises mustuses sädelev satelliit. See on Dione, mis sarnaneb meie Kuuga rohkem kui teised Saturni süsteemi objektid, kuid Dione "mered" pole kaetud tahkunud laavaga. Veejää on kõikjal nähtav, tahke nagu kivi. Valgete "trosside" võrgustik räägib kohtadest, kus soolestikust välja paiskuv vesi tahkus hetkega ja oli ümbritsetud ägeda pakasega. Dione pinnatemperatuur on miinus 180 ° С - siin paistab päike 900 korda hämaramalt kui Maa orbiidil.
Teadlaste silme all hõljub seni tundmatu satelliit Saturn-12 (S-12). Üllataval kombel on see Dioniga samal orbiidil. Samal ajal lendab S-12 alati Dionest ette 1/6 kaugusel orbiidi ümbermõõdust. Taevamehaanikas nimetatakse sellist nähtust tavaliselt orbitaalresonantsiks.
300 tuhat kilomeetrit. Kuupäev Saturniga on peagi tulemas. Skauti vasakult poolt, justkui tervitades tema saabumist, ilmus Mimas. Ta näeb imelik välja. Miljardeid aastaid tagasi põrkas see satelliit kokku suure taevakehaga - kolossaalse jõu plahvatus rebis Mimase kehast välja nii palju jääd ja kivi, et tekkis 9 sügav ja 130 kilomeetrit lai kraater. Kraater hõivab veerandi satelliidi poolkerast!
101 tuhat kilomeetrit. Sellises kauguses kohtusid hiiglaslik planeet ja Maa sõnumitooja ning läksid lahku. Saturn on nii suur, et lähima lähenemise tundidel võis telekaadris näha vaid väikest pilvekatet. Silma läbitungimatud kollakaspruuni värvi pilved on kõikjal. Kõikuvate valgete triipude, keeriste ja halode hulgas jooksevad mõned sinakasrohelised laigud, Gröönimaa või Austraalia suurused - need on „aknad“, millest planeedi sügavustest pärit gaasipöörised läbi tungivad.
Kõigist Päikesesüsteemi planeetidest on Saturn suuruselt Jupiteri järel teisel kohal. Selle sees oleks piisavalt ruumi kolmesajale maakerale. Kuid hiiglase keskmine tihedus on väga madal - kui kuskil eksisteeriks fantastiline lõputu ookean, hõljuks Saturn selle pinnal nagu kork.
Vastavalt uuele mudelile, mille on loonud Voyageri instrumendid, näib planeet meile pooluste juures vesiniku ja heeliumi punnis. Saturni võimas gaasiline ümbrik muutub suureneva rõhuga keskpunktile lähemale vedelasse olekusse. Vedel planeet tuumani!
Ja kuidas on kindel tuum? See on Maa suurus, kuid selle mass on 15-20 korda suurem. Nii suur on aine tihedus planeedi keskel, kus rõhk on 50 miljonit Maa atmosfääri! Ja temperatuur on + 20 000 kraadi! Vedel pall keeb ja planeedi pilvede ülemisel astmel valitseb tugev külm. Kuidas see tohutu temperatuuride erinevus tekib? Planeedi sisemuse tohutu ulatuse ja kolossaalse raskusjõu tõttu kulub gaasivooludel sadade aastate jooksul sügavuse soojuse ülekandmine Saturni atmosfääri ülemisse pilvekihti.
Imelik vihm
Saturn kiirgab kosmosesse kolm korda rohkem energiat kui päikeselt saab. Esiteks tekib soojus gaasihiiglase järkjärgulise kokkutõmbumisega - selle läbimõõt väheneb millimeetrite võrra aastas. Lisaks on Saturnil veel üks fantastiline energiaallikas. Saturni punakas kuum sfäär on jahtunud alates Päikesesüsteemi sünnist. Astrofüüsikute arvutuste kohaselt langes 2 miljardit aastat tagasi planeedi suures sügavuses siseruumide rõhk alla heeliumi kontsentratsiooni kriitilise punkti. Ja hakkas vihma sadama … Imelik vihm, mis sajab tänaseni. Heeliumi tilgad langevad vedela vesiniku paksusesse tuhandeid kilomeetreid, samal ajal tekib hõõrdumine ja ilmub soojusenergia.
Tormine ilm
Planeedi kiire pöörlemise mõjul (mis tahes punkt Saturni ekvaatoril liigub 14 korda kiiremini kui Maa ekvaatoril) puhuvad salapärases maailmas koletu jõu tuuled - ühes kohas registreeris Voyageri varustus pilvede kiiruse 1600 km / h. Kuidas teile see värskendav tuuleke meeldib?
Voyageri kaamera objektiivid libisevad Saturni lõunapoolkerale. Ühtäkki ilmus missiooni juhtimiskeskuse ekraanidele kümnete tuhandete kilomeetrite pikkune ovaalne laik - koopia Suurest punasest laigust Jupiteril. Planeet Maa mahub vabalt koha sisse. Kuid see on lihtsalt märatsev atmosfäärikeeris Saturni atmosfääris, millel pole lõppu.
Krahh
Voyager jätkas lendu Saturni juurest, kui raadioside järsku katkes. Teadlased ei muretsenud - arvutuste kohaselt kadus seade planeedi "raadio varju". Kui skaut "esile kerkis" Saturni teisest servast, muutus olukord tõeliselt tõsiseks. Instrumentidega pöördlaua roolimehhanism on kinni kiilunud. Kas poleks võimalik pildistada planeedi öist poolt?! Kahju, et tehnilise rikke tõttu tuleb kavandatud kohtumine suurte satelliitidega - Enceladus ja Tethys - ära jätta.
Signaalid valasid juhtimiskeskusest planeetidevahelise jaama pardaarvutisse. Mehhanismi parandamise kontrolli tegi keeruliseks kosmiline kaugus - raadiosignaali viivitusaeg Maa ja Saturni vahel on 1,5 tundi. Lõpuks avas Voyageri digitaalne aju telekaamerate sihtimisseadmed, kuid aeg läks kaduma ja ainult Tethys sai lähedalt tuttavaks.
Kui seade juba kiirusega 22 km / s Saturni juurest eemaldus, nägid teadlased Saturni rõngastes elektritormi. Välk, mis valgustab varjukülge, heidab planeedi ööpilvedele punaseid tipphetki …
Kosmoselavastuse finaal
Ülalkirjeldatud sündmused leidsid aset aastatel 1980-1981, kui kaks automaatset planeetidevahelist jaama Voyager 1 ja Voyager 2 lendasid Saturnist mööda. Korduste vältimiseks otsustasin neist eraldi mitte rääkida - kõik uudised Saturni süsteemist, mis edastati Maale kahe seadmega, tinglikult "suhu pandud" ühe nime all "Voyager" (numbrit pole).
Mõnevõrra solvavaks muutub arusaamine, et kolme aastakümne pärast on meie kosmosetehnoloogia jäänud samale tasemele.
Igal õhtul, kui päike loojub ja pimenev taevas on kaetud tähtede hajumisega, näeme Kosmost. Kosmoseuuringud nõuavad fantastiliselt keerukat tehnoloogiat, mis põhineb raketi, elektroonika, tuumatehnoloogia ning muude teadusmahukate teadus- ja tehnoloogiaharude arenenud saavutustel. Seetõttu vajavad planeetidevaheliste sondide lennud vaatamata nende näilisele ebareaalsusele ja praktilise kasu puudumisele lahendust paljudele rakendatud probleemidele: võimsate ja kompaktsete energiaallikate loomine, kaugmaa kosmoseside tehnoloogiate väljatöötamine, struktuuride täiustamine ja mootorid, uute gravitatsioonimeetodite väljatöötamine, sealhulgas.h. kasutades Lagrange'i punkte. Kogu see uurimisvaldkond võib saada kaasaegse teaduse "veduriks" ja saadud tulemused võivad olla kasulikud pakilisemate probleemide lahendamisel. Sellest hoolimata jääb enamik probleeme lahendamata.
Kõik tänapäevased arglikud katsed välisplaneete uurida (Ulysses, Cassini, New Horizons missioonid) põhinevad samadel tehnoloogiatel ja arengutel, mida kasutati Voyageri projektis. 30 aasta jooksul pole loodud ühtegi uut tüüpi mootorit, mis sobiks planeetidevahelisteks lendudeks. Näiteks Jaapani uurimissondi Hayabusa ioontõukejõud, mida reklaamitakse ülimoodsate kõrgtehnoloogiatena, on tegelikult kahekümnenda sajandi keskpaiga hästi unustatud arengud-ioonide tõukejõudu kasutati laialdaselt Nõukogude Liidu hoiakukontrollisüsteemides meteoroloogilised satelliidid Meteor. Teiseks on ioonmootorid üsna spetsiifiline tööriist: nende kütusekulu on tõesti hämmastavalt madal (paar milligrammi sekundis), kuid vastavalt sellele tekitavad need mitme milltontoni tõukejõu. Kosmoselaeva kiirendamiseks kulub palju aastaid ja sellest tulenevalt ei saa reaalset kasu.
Tavalised vedelkütusel töötavad reaktiivmootorid (LPRE) pole mitte ainult väga ablas - nende töö on piiratud kümnete (sadade) sekunditega, lisaks ei suuda nad kosmoselaeva kiirendada näiteks vajaliku kiirusele, et jõuda näiteks Saturni orbiit. Põhiprobleem on see, et gaasi voolukiirus on liiga madal. Ja seda ei ole võimalik kuidagi tõsta.
Moe tipp 50ndatel - tuumareaktormootorit ei arendatud, kuna puudusid olulised eelised. Hoolimata tuumareaktori kustutamatust leegist vajab selline mootor töövedelikku - s.t. tegelikult on see tavaline vedelkütusega rakettmootor koos kõigi sellest tulenevate tagajärgede ja puudustega.
Freeman Dysoni 1957. aastal välja pakutud esialgne viis kosmoses reisimiseks tuumaplahvatuste impulsside abil (Project Orion) jäi paberile - liiga julge ja ausalt öeldes kahtlane idee.
"Kosmose vallutajad" (siin on kogu inimkonna suhtes irooniline) 50 aastat kosmoseaega pole suutnud luua tõhusat mootorit planeetidevahelises ruumis liikumiseks. Me poleks kunagi näinud ei Jupiteri ega Saturni, kui mitte vihjeks taevamehaanika spetsialistidelt - kasutada AMS -i kiirendamiseks planeetide raskusjõudu. "Planeetidevaheline piljard" võimaldab teil ilma mootorita saavutada tohutu kiiruse (15-20 km / s) ja uurida päikesesüsteemi äärealasid. Ainus probleem on rangelt piiratud "käivitusaknad" - paar päeva (nädalat) kord paari aasta jooksul. Väikseima vea jaoks pole ruumi. Pikad lennuaastad ja paar tundi uurimisobjektiga kohtumiseks.
Gravitatsioonimanöövrite abil lendasid "Voyagers", sama skeemi kohaselt lendab kaasaegne sond "New Horizons" Pluutosse, kuid ainult Päikesesüsteemi ületamiseks kulub 9 aastat. Ja siis on ekspeditsioonil vaid üks päev, et uurida kauget planeeti! Sond tormab Plutost suure kiirusega mööda ja kaob igaveseks tähtedevahelisse ruumi.
