Där solvinden försvinner och evigheten står bredvid oss … Vad väntar dem som kunde bryta igenom heliopausen och röra vid ljuset från avlägsna stjärnor? Kuiperbältepartiklarnas spöklika sken. Decennier av flygning utan möjlighet att ersätta misslyckade enheter. Försök att etablera kommunikation med jorden på ett avstånd av 200 astronomiska enheter.
Kommer det att vara möjligt med modern teknik att ta sådana avlägsna gränser? Flyga dit radiosignalerna kommer med en fördröjning på ett dygn? Även ljuset viker för ett stort avstånd, men det mänskliga sinnet går framåt.
Hoppa genom dagsljus
30 miljarder kilometer. 70 års flygning med befintliga övre steg med motorer med flytande drivmedel. Moderna interplanetära stationer är inte konstruerade för sådana expeditioner. Efter tre till fyra decennier dör radioisotopbatteriet. Tillförseln av hydrazin i AMC -orienteringsmotorerna tar slut. Kommunikationen kopplas bort och sonden, som har somnat för alltid, löses upp i oändligt utrymme.
Hittills har mänskligheten lyckats bygga sex "rymdskepp" som har överskridit den tredje kosmiska hastigheten och lämnat solsystemet för alltid.
Här är namnen på hjältarna.
Automatiska interplanetära stationer i Pioneer-serien nummer 10 och 11. Lanserades 1972-73. "Pionjärerna" nådde området för de yttre planeterna och överförde fotografier och vetenskapliga data från Jupiter och Saturnus närhet till jorden för första gången. Efter att ha gjort en manöver i jätteplaneternas gravitation, lämnade de ekliptikregionen för alltid och gick in i en ojämlik kamp med rum och tid.
Kommunikationen med Pioneer 11 avbröts 1995, då den redan var långt bortom Plutos bana. Vid det här laget har sonden flyttat bort från solen med 90 AU. och fortsätter på sin väg mot stjärnbilden av skölden.
Dess tvilling varade exakt trettio år i yttre rymden: de senaste vetenskapliga uppgifterna från Pioneer 10 överfördes till jorden 2002. Enligt beräkningar borde det 2012 ha legat på 100 AU. från solen. En sond som har somnat för alltid med en guldplatta ombord flyger mot Alpha Taurus. Beräknad ankomsttid - 2 000 000 e. Kr.
Nästa hjältar är deltagare i det uppseendeväckande Voyager-uppdraget, den största expeditionen som någonsin gjorts på interplanetära flygningar. Två sönder gick på vägen tillbaka 1977 med hopp om att besöka närheten av alla de yttre planeterna. Det viktigaste Voyager -uppdraget slutade med fullständig triumf: sonderna studerade Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, deras ringar och 48 satelliter av de gigantiska planeterna från flybybanan. I det ögonblick då det passerade över det övre molnskiktet i Neptunus, efter 12 års flygning och 4 miljarder km avstånd, var avvikelsen för Voyager 2 från den beräknade banan otroliga 200 meter!
I dag, 37 år efter lanseringen, fortsätter de sin resa i det interstellära havet och rör sig bort från jorden på ett avstånd av 107 och 130 AU. Fördröjningen av radiosignalen från Voyager 1 -kortet är 17 timmar 36 minuter. Sändareffekten är bara 26 watt, men dess signaler når fortfarande jorden.
Minneskapaciteten för den inbyggda Voyager -datorn är 100 gånger mindre än för en modern mp3 -spelare. Den unika retroutrustningen fortsätter sitt arbete, genom virvelvindarna av elektromagnetiska stormar och decennier av arbete i det öppna rummet. Det finns flera liter dyrbar hydrazin kvar i tankarna, och radioisotopgeneratorns effekt når fortfarande 270 watt. Redan bortom Neptunus bana lyckades NASA-programmerare "reflektera" Voyagers omborddator: nu kodas sondata med en mycket säker dubbel Reed-Solomon-kod (märkligt nog, under lanseringen av Voyagers, har en sådan kod ännu inte använts i praktiken). I början av det nya århundradet bytte sonderna till en reservuppsättning av inställningskontrollmotorer (huvudsatsen hade gjort 353 tusen korrigeringar vid den tiden), men varje dag är det svårare för solsensorn att hitta sitt svaga ljus mot bakgrunden till tusentals ljusa stjärnor. Det finns ett hot om förlust av orientering och förlust av kommunikation med jorden.
Sommaren 2012 registrerade Voyager 1: s utrustning en kraftig minskning av intensiteten hos laddade partiklar i solvinden - sonden passerade gränsen för solsystemet och gick ut ur heliosfären. Nu förvrängs sondens signaler av ett nytt, aldrig tidigare inspelat ljud-plasmaet i det interstellära mediet.
För nionde året har den automatiska stationen "New Horizons", som lanserades i januari 2006, dykt upp i rymden. Uppdragets mål är Pluto, om vars utseende vi nästan ingenting vet. Beräknad ankomsttid till destinationen - 14 juli 2015. Nio och ett halvt års flygning - och bara tre dagar för en nära bekantskap med den mest avlägsna planeten.
New Horizons lämnade jordbana med den högsta hastigheten bland alla rymdfarkoster - 16, 26 km / s i förhållande till jorden eller 45 km / s i förhållande till solen, vilket automatiskt gjorde New Horizons till ett rymdskepp.
Det förväntas att efter Plutos passage, kommer sonden att fortsätta sitt arbete i öppet utrymme fram till mitten av det kommande decenniet, efter det att han vid den tidpunkten gått av solen från 50-55 AU. Den kortare uppdragstiden i jämförelse med Voyagers beror på den korta varaktigheten av radioisotopets "batteri" -drift - sommaren 2015 kommer RTG: s utlösning endast att vara 174 watt.
Något bakom "New Horizons" flyger ytterligare ett anmärkningsvärt föremål-ett fast drivande översteg ATK STAR-48B. Den tredje etappen av Atlas-5 lanseringsfordon, som förde New Horizons-sonden till sin avgångsbana till Pluto, fick också heliocentrisk hastighet och kommer nu säkert att lämna gränserna för solsystemet. Tillsammans med henne flyter två balansvikter av samma anledning till stjärnorna. Det andra stadiet (övre stadiet "Centaurus") förblev i en heliocentrisk bana med en omloppsperiod på 2,83 år.
Enligt beräkningar kommer STAR-48B i oktober 2015 att passera 200 miljoner km från Pluto och sedan försvinna för alltid i rymdets djup.
Fartygen somnar och tiden förlorar mening för dem. På hundratusentals, kanske miljoner år, kommer alla dessa konstgjorda föremål att nå stjärnorna. Men forskare är intresserade av möjligheten att skapa OPERATING rymdfarkoster som kan fortsätta arbeta i interstellära rymden under en längre tid och flytta bort från solen på ett avstånd av hundratals astronomiska enheter.
TAU -projekt
TAU (Tusen astronomiska enheter). 1987 -konceptet, som innebar att skicka en automatiserad station på ett avstånd av 1/60 ljusår från solen. Beräknad restid är 50 år. Expeditionens syfte: konstruktion av en grandios avståndsmätare med en bas på 1000 AU, högprecisionsmätning av avstånd till stjärnor, inklusive de utanför vår galax. Sekundära uppgifter: studie av heliopausregionen, lösning av problemet med ultralångdistans rymdkommunikation, verifiering av relativitetsteorins postulat.
Sondens strömförsörjning är en liten kärnreaktor med en termisk effekt på 1 MW. Jonmotor med 10 års livslängd. Författarna till TAU -projektet gick uteslutande från den teknik som fanns vid den tiden.
För närvarande är det mest detaljerade och genomförbara projektet för en interstellar expedition Innovative Interstellar Explorer. En kompakt sond med 35 kg vetenskaplig utrustning ombord och utrustad med tre RTG: er och ett rymdkommunikationssystem som kan ge stabil kommunikation med jorden från ett avstånd av 200 AU.
Acceleration med en konventionell raketaccelerator på kemiskt bränsle, gravitationsmanöver i närheten av Jupiter och jontruster, där arbetsvätskan är xenon. Alla tre av dessa tekniker finns och är väl beprövade i praktiken.
Marching ion-motor från Deep Space-1-sonden
En jonmotor kräver två saker: en arbetsvätska (gas) och flera kilowatt el. På grund av den försumbara förbrukningen av arbetsmediet kan jonmotorn fungera kontinuerligt i tio år. Ack, hans dragkraft är också försumbar - tiondelar av Newton. Detta är helt otillräckligt för en lansering från jordens yta, men i noll gravitation, på grund av kontinuerlig långsiktig drift och hög specifik impuls, kan en sådan motor accelerera sonden till höga hastigheter.
I det innovativa Interstellar Explorer-uppdraget, med hjälp av tre accelerationsmetoder, hoppas forskare kunna accelerera sonden till en hastighet av 35-40 km / s (över 4 AU per år). Detta är extremt högt enligt den moderna kosmonautikens mått (Voyager 1 har ett rekord på 17 km / s), men det är ganska praktiskt genomförbart med moderna elektriska framdrivningsmotorer och radioisotopgeneratorer med hög kapacitet.
Forskning under programmet Innovtive Interstellar Explorer har utförts av NASA -specialister sedan 2003. Ursprungligen antogs att sonden skulle sjösättas 2014 och nå sitt mål (flytta 200 AU från solen) år 2044.
Ack, det närmaste startfönstret missades. Interstellarsondprogrammet är inte ett prioriterat program för NASA (till skillnad från de mer realistiska Mars -roversna, interplanetära stationer och Webb -rymdteleskopet under uppbyggnad).
Gynnsamma förutsättningar för att starta en interstellär sond upprepas vart 12: e år (på grund av behovet av att utföra en manöver i Jupiters gravitationella fält). Nästa gång "fönstret" öppnas 2026, men det är långt ifrån att denna chans kommer att användas för sitt avsedda ändamål. Kanske kommer något att avgöras år 2038, men konceptet Innovative Interstellar Explorer kommer förmodligen att vara oändligt föråldrat vid den tiden.
Redan nu arbetar ingenjörer med elektrotermiska plasmacceleratorer (VASIMR), magnetoplasma-dynamiska motorer och en Hall-motor. Dessa variationer av den elektriska raketmotorn har också en hög specifik impuls, jämförbar med slag. imp. jontrustare, men de kan utveckla en storleksordning mer dragkraft - dvs. accelerera fartyget till de angivna hastigheterna på kortare tid.
