Vojadžer 1, naš izaslanik… napokon među zvezdama


Svemirska sonda Vojadžer je preko 20 milijardi kilometara daleko od Zemlje i treba je popraviti: Evo šta se dogodilo.

Hvatajući slabašne signale kroz NASA-ine džinovske tanjire radio-antena, koji su deo mreže Deep Space programa, jedva da se čuju bledi šapati nezamislivo nam udaljenog robotskog istraživača Vojadžer 1, koji nam dostavlja poruku: možda neću još dugo.

Vojadžer 1 je dosad najudaljenija istraživačka sonda, koji i dalje funkcioniše i komunicira sa NASA-om, dok sve više ubrzava leteći kroz duboki svemir.

Poruka nije doslovni S.O.S. signal, mada podaci iz Vojadžerovog sistema motora upozoravaju NASA-ine inženjere da je problem na pomolu: Vojadžer će uskoro izgubiti sposobnost usmeravanja svog tanjira za radio-komunikaciju sa Zemljom – taj je „tanjir“ zapravo parabolična antena velike snage i predstavlja „pupčanu vrpcu“ koja Vojadžer 1 drži u životu.

Gubitak kontakta s Vojadžerom 1 ukazuje na više nego briljantnu završnicu preko 40 godina duge karijere prepune čudesnih naučnih otkrića, odiseje koja je 5. septembra 1977. započela prvo istraživanjem Jupitera i Saturna, a nastavila se  dugogodišnjim zadatkom pronalaženja same ivice međuzvezdanog prostora.

Pre nekoliko decenija započela je „Velika turneja“ (“Grand tour”) sondi Vojadžer 1 i 2 (Vojadžer dvojka lansiran je par nedelja pre jedinice, 20. avgusta 1977), a njihove misije podarile su čovečanstvu izvanredne slike i otkrića napravljena tokom njihovog prolaska kraj Jupitera, Saturna, Urana, Neptuna i njihovih meseca.

Sonde Vojadžer 1 i 2 otkrile su aktivne vulkane na Jupiterovom mesecu Io, nagoveštavajući postojanje ogromnog vodenog okeana u tečnom stanju pod ledenom korom Evrope, još jednog od čak 69 Jupiterovih meseca, pobudivši u nama i radoznalost za Titanom, Saturnovim misterioznim mesecom neprekidno skrivenim pod oblacima. Vojadžeri su nam poslali zapanjujuće slike Jupiterovih oblačnih pojaseva i ogromnih olujnih sistema, otvorivši nam oči za izvanredne detalje Saturnovih prstenova.

Nakon putovanja dugog 21 milijardu kilometara (i to u ovom momentu, udaljavajući se sve brže), Vojadžer 1 je nedavno prešao taj čarobni prag gravitacionog dometa našeg Sunca, ušavši slobodno u međuzvezdani prostor (dobro, ne baš sasvim slobodno:  u svemiru je mikrogravitacija sveprisutna). Uz ogromna, još neistražena područja koja su pred sondom, svaki neblagovremen završetak Vojadžerove misije sada bi bio nesaglediv gubitak. Naučnici su beskrajno željni da saznaju nešto više o onome što leži između zvezda unutar naše galaksije.

Vojadžer 1: paljenje alarmne lampice motora

Bilo je neizbežno da će u određenom trenutku Vojadžerova sposobnost da ostane u kontaktu početi da bledi. Upravljanje toliko udaljenom svemirskom opservatorijom  pretpostavlja nekoliko tehničkih izazova, od kojih nije najmanji onaj koji se tiče održavanja radio-komunikacije na ogromnim distancama. NASA to radi tako što Vojadžerove glavne radio-tanjire tj antene održava usklađenima sa Zemljom i ogromnim radio-uređajima NASA-ine mreže Deep Space.

Kada bi svemirske sonde bile prepuštene da plove kosmosom po inerciji, tanjiri za radio-komunikaciju ovih svemirskih letelica postepeno bi se izokrenuli pa samim tim i prestali da svoj položaj usklađuju sa Zemljom, reagujući na suptilne ali uporne sile kosmosa i zvezda, poput pritiska nastalog od sunčeve svetlosti ili solarnog vetra.

Vojadžer 1 je sve do sada koristio set „mlaznica za kontrolu položaja“ (attitude control thrusters) koji su se palili u izuzetno kratkim i malim „ekspozicijama“ kako bi obezbedili suptilno upravljanje svemirskim brodovima sa ciljem održavanja „poravnanja“ tj usklađenosti sa rutom leta i kontrolnim centrom na Zemlji. Ali, u poslednjih nekoliko godina, NASA je primetila kako su ovi potisnici počeli da sve češće otkazuju, stvarajući sve manje i manje potiska. Sve slabiji potisak je, logično, zahtevao sve duže periode aktivnosti mlaznica i njihovog paljenja, ne bi li odradili svoj posao korekcije položaja.

Magična granica: fazni prelazak Vojadžera 1 iz heliosfere, u međuzvezdani prostor

Magična granica: fazni prelazak Vojadžera 1 iz heliosfere u međuzvezdani prostor

Kako pokvareni Vojadžer odšlepati „na kanal“ kod majstora?

Stvar je ista kao kada imate kola: ne nastavljate da vozite automobil onda kada motor započne da brekće, ukoliko planirate da dalje nastavite vožnju. Šta tada učinite? Pa, odvezete ga kod mehaničara.

S obzirom da dovođenje Vojadžera u podesno stanje „negde u nekoj radionici“ nije bila opcija, inženjeri NASA morali su da doslovce „izmaštaju“ kako da održe Vojadžerovo zdravlje tokom njegove misije, pritom koristeći već postojeće resurse na sondi. Sećate li se one scene iz filma Apolo 13, a zapravo realnog incidenta koji se desio između 11. i 17. aprila 1970. godine, kada su inženjeri morali da otkriju način na koji bi astronauti mogli da uspostave sistem uklanjanja ugljen-dioksida korišćenjem plastične kese i samolepljive trake?

Rešenje za Vojadžer 1 je glasilo: ponovo pokušati s uključivanjem jedne drukčije grupe motora, koji su bili ugašeni čitavih 37 godina.

Ova garnitura agregata kod Vojadžera jesu njegovi “potisnici za korekciju manevara“ (Trajectory correction maneuver, TCM)”. Nisu testirani toliko dugo pošto su ih NASA inženjeri poslednji put koristili pre gotovo četiri decenije, ne bi li tada pomogli manevrisanju Vojadžera 1 kroz Saturnov sistem, kako bi sonda napravila bliske prelete nad ovom planetom i njenim titanskim mesecom, Titanom. Jednom kada je let kroz Saturnov sistem okončan, TCM potisnici više nisu bili potrebni pa su 8. novembra 1980. ugašeni… sve do 28. novembra 2017.

Pre nešto više od četiri meseca, nakon 37 godina i 20 dana, NASA je naložila Vojadžeru da ispita TCM potisnike. Ovaj radio-signal putovao je kroz svemir 19,5 sati da bi stigao do svemirske sonde, dok su inžinjeri NASA čekali puni nade i nestrpljenja.

A zatim, nakon još 19 sati i 37 minuta sati ćutanja, NASA radio-antena Goldstoun u pustinji Mohave primila je od Vojadžera 1 poruku da su potisnici uspešno upaljeni. Štaviše, radili su perfektno, i to kroz seriju veoma kratkih pulsnih paljenja u trajanju od po 10 milisekundi.

Inače, sve Vojadžerove potisnike razvila je kompanija Aerojet Rocketdine. U pitanju je vrsta mlaznica MR-103 koja ne leti samo na Vojadžeru već se nalazi i na drugim svemirskim letelicama NASA-e, kao što su Cassini i Dawn.

NASA sada ima način kako da Vojadžerov komunikacijski radio-tanjir i dalje drži precizno uperen ka Zemlji još najmanje dve ili tri godine, prelaskom na TCM sistem onda kada aktuelni potisnici u nekom trenutku budu sasvim otkazali.

Vojadžerova zaostavština

Pokrenuta 1977. godine, primarna misija Vojadžera 1 bila je da napravi letove kroz Jupiterov i Saturnov sistem, pre nego što ga Saturnova gravitacija bude dalje „pogurala“ na put koji bi ga izvukao iz solarnog sistema, uputivši ga potom u međuzvezdani prostor.

Sada je Vojadžer 1 najudaljeniji ljudski predmet poreklom sa Zemlje, i to otkako je pre 20 godina (1998) nadmašio  poštovanja i divljenja vrednog Pionira 10. Od marta 2018. godine, Vojadžer 1 je udaljen više od 21 milijardu kilometara – što je ravno 141 distanci između Zemlje i Sunca.

Vojadžer 2, trenutno preko 10 milijardi kilometara daleko od Zemlje, imao je put koji se razlikovao od putanje njegovog blizanca: „dvojka“ je prvo krstarila prema Uranu, a zatim i Neptunu, nakon posete Jupiteru i Saturnu. Vojadžer 2 je postao jedini svemirski brod koji je posetio sve četiri planete koje važe za gasne gigante, i jedini je koji je ikada posetio Uran ili Neptun.

Međuzvezdani izaslanici

Po napuštanju područje gasnih giganata, oba Vojadžera postala su de facto „izaslanici“ ljudske rase koji hitaju ka drugim zvezdama, ploveći međuzvezdanim prostorom, postigavši dovoljnu brzinu zahvaljujući solarnim vetrovima tokom svojih međuplanetarnih preleta unutar Sunčevog sistema.

Od tog trenutka, misija oba Vojadžera preobrazila se od istraživača nama bliskih planeta u udaljene „predstraže“ i ispostave koje mere svojstva kosmičkog prostora oko sebe – brzinu i pravac solarnog vetra i njima pripadajućih magnetnih polja, kao i aktivnost čestica s električnim nabojem koje lete pokraj njih.

Sada se o sondama Vojadžer 1 i 2 može razmišljati kao o izuzetno udaljenim „meteorološkim stanicama“ koje nas izveštavaju o “kosmičkim vremenskim prilikama”, dok prevaljuju sve veće udaljenosti.

Naučnici uključeni u misije Vojadžera 1 i 2 već dugi niz godina proučavaju „tanke mlazeve“ podataka koje sa obe svemirske sonde „docure“ do Zemlje, čekajući dan kada bi jedna ili obe sonde mogle prijaviti promenu u njihovom čestičnom ili magnetskom okruženju – čekajući da se dogodi tzv “promena vetra” koja bi pokazala da je sonda ušla u međuzvezdani prostor.

Promena vetra

U avgustu 2012, Vojadžer 1 je i zvanično prešao nevidljivu a tako teško dostižnu granicu koja deli carstvo sunčeve gravitacije od ostatka svemira. Ovaj prelazak u međuzvezdani prostor ogledao se u velikom porastu čestica s električnim nabojem koje potiču iz međuzvezdanog prostora; to su čestice čiji je smer pomeren usled njihovog „odbijanja“ o solarne vetrove.

Razlika između međuzvezdanog prostora i „balona“ solarnog vetra prisutnog oko našeg Sunca je suptilna i ljudskim čulima ne bismo primetili promenu. Zapravo bi, u svakom slučaju, naša čula „prijavila“ samo prazan prostor koji nas okružuje i ništa više.

Ali sa svojim izuzetno osetljivim detektorom čestica i magnetnih polja, Vojadžer 1 nam upravo sada pruža prvu predstavu i sliku onoga što leži između zvezda. Što duže bude ostao u komunikaciji s nama, odlazeći sve dublje u svemir, tim će pre i saznanja o našoj galaksiji biti dublja i dragocenija.

KQED, NASA.GOV