Forskare vid Jet Propulsion Laboratory berövades länge deras tysta vila. Spända av upptäckterna sov de i krampakt och start, och när de vaknade skyndade de tillbaka till flygkontrollcentret för den automatiska interplanetära stationen Voyager. Här fungerade digitala maskiner med fantastisk hastighet och förvandlade tusentals informationsbitar, förvrängda av rymden och atmosfäriska störningar, till telekronikramar, smal grafik och oändliga rader med siffror. Människor med andedräkt tittade på färgbilderna på den närmande Saturnus på skärmarna.
33 miljoner kilometer kvar på rymdspaningsplaneten. 4 år har gått sedan lanseringen vid kosmodromen, och en lång väg sträcker sig bakom Voyager i 2 miljarder kilometer. Det farliga asteroidbältet med dess oändliga strömmar av meteoritkroppar har passerat säkert. Sköra elektroniska enheter tål den hårda kylan i världens rymd och elektromagnetiska stormar i närheten av den största planeten i solsystemet - Jupiter.
Och framåt? Risken för kollisioner med stenar och isflak nära Saturnus innan Voyager ger sig ut på sin 8 -åriga resa till de mest avlägsna planeterna - Uranus och Neptunus.
… En storartad bild dök upp framför ögonen på dem som var i kontrollcentret. Saturnus, krönt med ett stort "halsband", upptog redan nästan hela bildramens bild. En guldgul planet med gråaktiga stolpar och brokiga bälten som knappt märktes i dimman rusade och snurrade i himlens svarta avgrund.
Forskare riktar blicken mot Saturnus berömda ringar, som har förföljt astronomer i flera århundraden.
Den store Galileo var den första som märkte något konstigt i Saturnus utseende. Galileos teleskop var för svagt, och det verkade för forskaren att Saturnus hade handtag som en sockerskål. Bara ett halvt sekel senare bevisade Christian Huygens att de konstiga halvcirklarna på planets sidor inte är mer än tunna, men mycket breda ringar.
Avståndet till planeten är 33 miljoner kilometer. På skärmen finns tre ringar av Saturnus, länge upptäckta med hjälp av teleskop: A, B och C. Men i rymdbilderna kan du se något som inte kan ses från jorden. Först och främst komplexiteten i ringenas struktur och deras fantastiska färg.
Den största ringen - den yttre - gnistrar med en silverfärgad färg, den mellersta är något rödaktig och den inre är mörkblå, den är genomskinlig, som om den är gjord av tunn, knappt påtaglig materia.
8 miljoner kilometer. Endast en fjärdedel av Saturns halvklot passar på en tv -bild. På planets sida lyste två månar tätt pressade mot varandra - Tethys och Dione. Men forskare återkommer ständigt till studiet av ringar. Inte tre, men sju ringar, kapslade inuti den andra, är synliga. Här är de, nyupptäckta: F - utanför gamla A, G - utanför nya F, E - den bredaste ringen längst bort från planeten, D - närmast Saturnus.
Men vad är det? Jämför fotografier, experter ser att var och en av de stora ringarna bryts upp i många smala, knappt märkbara "ringar". På ett foto räknades de 95! Även i den svarta "klyftan" 4 tusen kilometer bred mellan ringarna A och B, som alltid har erkänts som tomma, har forskare räknat dussintals tunna "ringar".
2 miljoner kilometer. Voyagers instrument syftar till att snabbt närma sig Titan, Saturns största måne. Den är större än planeten Merkurius. Astronomernas spänning är lätt att förstå. Titan är den enda satelliten i hela solsystemet med en kraftfull atmosfär som är 10 gånger tjockare än jordens. Voyager flög förbi Titan på ett avstånd av 6, 5 tusen kilometer - 60 gånger närmare än avståndet från jorden till månen. Och ändå såg forskare lite på skärmen - den tjocka dimman i Titans atmosfär, liknande kemisk smog, förhindrades.
1 miljon kilometer. På skärmen är den bländande ljusa Rhea Saturnus näst största måne. Det är fullt med kratrar - det kontinuerliga rymdbombardemanget varade i miljarder år. En annan satellit som lyser i rymdets flätiga svarthet kom att se kameran. Detta är Dione, som mer liknar vår måne än andra föremål i Saturnus -systemet, men "haven" på Dione är inte täckta med stelnad lava. Vattenis syns överallt, fast som sten. Nätverket av vita "rep" talar om de platser där vattnet sprack ut ur tarmarna omedelbart stelnade, omslutet av en hård frost. Yttemperaturen på Dione är minus 180 ° С - här lyser solen 900 gånger svagare än i jordens bana.
Den tidigare okända satelliten Saturn-12 (S-12) flyter framför forskarnas ögon. Överraskande nog är den i samma bana som Dione. Samtidigt flyger S-12 alltid före Dione på ett avstånd av 1/6 av omloppets omkrets. Inom himmelsk mekanik brukar ett sådant fenomen kallas orbitalresonans.
300 tusen kilometer. Datum med Saturnus kommer snart. Från scoutens vänstra sida, som om han välkomnade hans ankomst, dök Mimas upp. Han ser konstig ut. För miljarder år sedan kolliderade denna satellit med en stor himlakropp - en explosion av kolossal kraft rev ut så mycket is och sten från Mimas kropp att en krater 9 djup och 130 kilometer bred bildades. Kratern upptar en fjärdedel av satellitens halvklot!
101 tusen kilometer. På ett sådant avstånd möttes och skildes jätteplaneten och jordens budbärare. Saturnus är så stor att under timmarna av närmaste inflyttning kunde endast en liten molntäcke ses i tv -ramen. Moln med gulbrun färg, ogenomträngliga för ögat, finns överallt. Bland de fluktuerande vita ränderna, virvlarna och gloriorna löper några blågröna fläckar, lika stora som Grönland eller Australien - det här är "fönster" genom vilka gasvirvlar från planetens djup bryter igenom.
Av alla planeter i solsystemet är Saturnus näst efter Jupiter i storlek. Inuti den skulle det finnas tillräckligt med plats för tre hundra jordklot. Men jättens genomsnittliga densitet är mycket låg - om ett fantastiskt oändligt hav existerade någonstans, skulle Saturnus flyta på dess yta som en kork.
Enligt den nya modellen, skapad av Voyagers instrument, framstår planeten för oss som en oblat kula av väte och helium vid polerna. Saturnus kraftfulla gasformiga kuvert, med ökande tryck, förvandlas till ett flytande tillstånd närmare mitten. Flytande planet till grunden!
Och hur är det med den fasta kärnan? Det är jordens storlek, men har en massa 15-20 gånger mer. Så hög är materiens densitet i planetens centrum, där trycket är 50 miljoner jordatmosfärer! Och temperaturen är + 20 000 grader! Den flytande bollen kokar, och i den övre delen av planetens moln råder en kraftig förkylning. Hur uppstår denna enorma temperaturskillnad? Med planetens inre och dess kolossala tyngdkraft tar gasflöden hundratals år att överföra djupets värme till det övre molnskiktet i Saturns atmosfär.
Konstigt regn
Saturnus strålar ut i rymden tre gånger mer energi än den tar emot från solen. Först skapas värme genom gasjättens gradvisa sammandragning - dess diameter minskar med millimeter per år. Dessutom har Saturnus en annan fantastisk energikälla. Saturnus rödglödande sfär har svalnat sedan solsystemet föddes. Enligt astrofysikernas beräkningar, för 2 miljarder år sedan, på ett stort djup av planeten, sjönk trycket i det inre under den kritiska punkten för heliumkoncentration. Och det började regna … Konstigt regn som öser till denna dag. Heliumdroppar faller i tusentals kilometer i tjockleken på flytande väte, medan friktion uppstår och termisk energi dyker upp.
Stormigt väder
Under påverkan av planetens snabba rotation (vilken punkt som helst på Saturnus ekvatorn rör sig 14 gånger snabbare än på jordens ekvatorn) blåser vindar av monsterstyrka i den mystiska världen - på ett ställe registrerade Voyagers utrustning hastigheten på molnen i 1600 km / h. Hur tycker du om den här uppfriskande brisen?
Voyagers kameralinser glider in i Saturnus södra halvklot. Plötsligt dök det upp en oval fläck som var tiotusentals kilometer lång på Mission Control Center - en kopia av den stora röda fläcken på Jupiter. Planeten Jorden kan fritt passa in i platsen. Men detta är bara en rasande atmosfärisk virvel i Saturnus atmosfär, som inte har något slut.
Krascha
Voyager fortsatte sin flygning förbi Saturnus när radiokommunikationen plötsligt avbröts. Forskare var inte oroliga - enligt beräkningar försvann enheten in i "radioskuggan" på planeten. När scouten "dök upp" från andra sidan Saturnus blev situationen riktigt allvarlig. Styrmekanismen för skivspelaren med instrument har fastnat. Skulle det inte vara möjligt att fotografera nattsidan av planeten?! Det är synd att på grund av ett tekniskt fel måste det planerade mötet med de stora satelliterna - Enceladus och Tethys - ställas in.
Signaler strömmade från kontrollcentralen till den inbyggda datorn på den interplanetära stationen. Kontrollen över reparationen av mekanismen komplicerades av det kosmiska avståndet - fördröjningstiden för radiosignalen mellan jorden och Saturnus är 1,5 timmar. I slutändan låste Voyagers digitala hjärna upp TV -kamerornas inriktningsenheter, men tiden gick förlorad och bara Tethys blev nära bekant.
När enheten redan rörde sig bort från Saturnus med en hastighet av 22 km / s såg forskare en elektrisk storm i Saturnus ringar. Blixtnedslag, belyser skuggsidan, kastar röda höjdpunkter på planetens nattmoln …
Finalen i rymdspelet
Händelserna som beskrivs ovan ägde rum 1980-1981, då två automatiska interplanetära stationer Voyager 1 och Voyager 2 flög förbi Saturnus. För att undvika upprepningar bestämde jag mig för att inte prata om dem separat - alla nyheter om Saturnus -systemet, överförda till jorden av två enheter, villkorligt "stoppade i munnen" på en under namnet "Voyager" (inget nummer).
Det blir lite kränkande att inse att vår rymdteknik efter tre decennier har förblivit på samma nivå.
Varje natt, när solen går ner och den mörkare himlen är täckt av en skingring av stjärnor, ser vi Kosmos. Utforskning av rymden kräver fantastiskt sofistikerad teknik baserad på avancerade prestationer inom raket, elektronik, kärnteknik och andra vetenskapsintensiva grenar av vetenskap och teknik. Därför kräver flygningar av interplanetära sonder, trots deras verkliga overkänsla och brist på praktiska fördelar, lösningen på många tillämpade problem: skapandet av kraftfulla och kompakta energikällor, utveckling av teknik för långdistans rymdkommunikation, förbättring av strukturer och motorer, utvecklingen av nya tyngdkraftsmetoder hjälper manövrar, inklusive.h. använder Lagrange -poäng. Hela denna forskningsfront kan bli den moderna vetenskapens "lok", och de erhållna resultaten kan vara användbara för att lösa mer angelägna problem. De flesta problemen är dock fortfarande olösta.
Alla moderna försiktiga försök att utforska de yttre planeterna (Ulysses, Cassini, New Horizons -uppdrag) är alla baserade på samma teknik och utveckling som användes i Voyager -projektet. Under 30 år har inte en enda ny typ av motor skapats, lämplig för interplanetära flygningar. Till exempel är jontrustarna i den japanska forskningssonden Hayabusa, som påstås vara ultramoderna högteknologiska, faktiskt bortglömda utvecklingar från mitten av 1900-talet-jontrusorer användes i stor utsträckning i sovjetets inställningskontrollsystem meteorologiska satelliter Meteor. För det andra är jonmotorer ett ganska specifikt verktyg: de har verkligen en otroligt låg bränsleförbrukning (några milligram per sekund), men de skapar därför en kraft på flera millinewtons. Det tar många år att accelerera ett rymdfarkoster, och som ett resultat uppnås ingen verklig fördel.
Konventionella vätskedrivande jetmotorer (LPRE) är inte bara mycket glupska - deras arbete är begränsat till tiotals (hundratals) sekunder, dessutom kan de inte accelerera rymdfarkosten till önskad hastighet, till exempel för att nå Saturnus bana. Det grundläggande problemet är att gasflödet är för lågt. Och det går inte att höja det på något sätt.
Toppens topp på 50 -talet - kärnstrålemotorn fick ingen utveckling på grund av avsaknaden av några betydande fördelar. Trots en kärnreaktors osläckbara låga kräver en sådan motor en arbetsvätska - d.v.s. i själva verket är detta en konventionell vätskedrivande raketmotor med alla följder och nackdelar.
Det ursprungliga sättet att resa i rymden med hjälp av kärnkraftsexplosionernas pulser, som Freeman Dyson föreslog 1957 (Project Orion), förblev på papper - för vågat och uppriktigt sagt en tveksam idé.
"Rymdens erövrar" (här är det ironiskt i förhållande till hela mänskligheten) under 50 år av rymdåldern har inte kunnat skapa en effektiv motor för att röra sig i interplanetärt utrymme. Vi skulle aldrig ha sett vare sig Jupiter eller Saturnus, om inte för en ledtråd från specialister inom himmelsk mekanik - för att använda planets tyngdkraft för att påskynda AMS. "Interplanetary biljard" låter dig få enorm hastighet (15-20 km / s) utan att använda en motor och utforska utkanten av solsystemet. Det enda problemet är de strikt begränsade "startfönstren" - några dagar (veckor) en gång med några års mellanrum. Inget utrymme för det minsta misstaget. Långa år med flyg och några timmar för ett möte med föremål för forskning.
Med hjälp av gravitationsmanövrer flög "Voyagers", enligt samma schema, den moderna sonden "New Horizons" flyger till Pluto, men bara för att korsa solsystemet tar det 9 år. Och då har expeditionen bara en dag att utforska en avlägsen planet! Sonden kommer att rusa förbi Pluto i hög hastighet och för alltid försvinna in i interstellärt utrymme.
