Vědci z Jet Propulsion Laboratory byli na dlouhou dobu zbaveni klidného odpočinku. Vzrušeni objevy spali v záchvatu a startu, a když se probudili, spěchali zpět do centra řízení letu automatické meziplanetární stanice Voyager. Digitální stroje zde pracovaly báječnou rychlostí a transformovaly tisíce bitů informací, zkreslených vesmírným a atmosférickým rušením, do telechronicle snímků, štíhlé grafiky a nekonečných řad čísel. Lidé se zatajeným dechem si na obrazovkách prohlíželi barevné obrázky blížícího se Saturnu.
33 milionů kilometrů zůstal na planetě průzkumu vesmíru. Od jeho startu na kosmodromu uplynuly 4 roky a za Voyagerem se táhne dlouhá cesta na 2 miliardy kilometrů. Nebezpečný pás asteroidů s nekonečnými proudy meteoritových těles byl bezpečně překročen. Křehká elektronická zařízení odolala silnému mrazu světového vesmíru a elektromagnetickým bouřím v blízkosti největší planety sluneční soustavy - Jupitera.
A dopředu? Riziko srážek se skalami a ledovými kryhami poblíž Saturnu, než se Voyager vydá na svou 8letou cestu na nejvzdálenější planety - Uran a Neptun.
… Těm, kteří byli v Řídicím centru, se před očima objevil grandiózní obrázek. Saturn, korunovaný obrovským „náhrdelníkem“, již zabíral téměř celý rámec televizního obrazu. Zlatavě žlutá planeta se šedivými póly a pestrobarevnými pásy sotva rozpoznatelnými v mlze spěchala a točila se v černé propasti oblohy.
Vědci upírají svůj zrak na slavné prstence Saturnu, které už několik století pronásledují astronomy.
Velký Galileo si jako první všiml něčeho zvláštního ve vzhledu Saturnu. Galileův dalekohled byl příliš slabý a vědci se zdálo, že Saturn měl rukojeti jako mísa s cukrem. Jen o půl století později Christian Huygens dokázal, že podivné půlkruhy po stranách planety nejsou nic jiného než tenké, ale velmi široké prsteny.
Vzdálenost k planetě je 33 milionů kilometrů. Na obrazovce jsou tři prstence Saturnu, dlouho objevené pomocí dalekohledů: A, B a C. Na vesmírných snímcích však můžete vidět něco, co není ze Země vidět. Za prvé, složitost struktury prstenů a jejich úžasná barva.
Největší prsten - vnější - jiskří stříbrnou barvou, prostřední je mírně načervenalý a vnitřní tmavě modrý, je průsvitný, jako by byl vyroben z tenké, sotva hmatatelné hmoty.
8 milionů kilometrů. Pouze čtvrtina polokoule Saturnu se vejde na televizní obraz. Na straně planety zářily dva měsíce těsně přitlačené k sobě - Tethys a Dione. Vědci se ale vytrvale vracejí ke studiu prstenů. Nejsou vidět tři, ale sedm prstenců, vnořených jeden do druhého. Tady jsou, nově objevené: F - mimo staré A, G - mimo nové F, E - nejširší prsten nejdále od planety, D - nejblíže Saturnu.
Ale co to je? Při porovnávání fotografií odborníci vidí, že každý z velkých prstenů se rozpadá na mnoho úzkých, sotva znatelných „obručí“. Na jedné fotografii jich bylo napočítáno 95! I do černé „mezery“široké 4 tisíce kilometrů mezi prstenci A a B, která byla vždy uznávána jako prázdná, napočítali vědci desítky tenkých „obručí“.
2 miliony kilometrů. Voyagerovy nástroje mají za cíl rychle se blížit k Titanu, největšímu měsíci Saturnu. Je větší než planeta Merkur. Vzrušení astronomů je snadno pochopitelné. Titan je jediným satelitem v celé sluneční soustavě se silnou atmosférou, která je 10krát silnější než na Zemi. Voyager proletěl kolem Titanu ve vzdálenosti 6,5 tisíce kilometrů - 60krát blíže, než je vzdálenost Země od Měsíce. A přesto vědci na obrazovce viděli jen málo - hustá mlha atmosféry Titanu, podobná chemickému smogu, zabránila.
1 milion kilometrů. Na obrazovce je oslnivě jasná Rhea druhým největším měsícem Saturnu. Je to celé krátery - nepřetržité vesmírné bombardování trvalo miliardy let. Na kameru se dostal další satelit zářící v sametové temnotě vesmíru. Toto je Dione, který je více podobný našemu Měsíci než jiné objekty v systému Saturn, ale „moře“na Dione nejsou pokryta ztuhlou lávou. Vodní led je vidět všude, pevný jako kámen. Síť bílých „provazů“hovoří o místech, kde voda vycházející z útrob okamžitě ztuhla, zahalená prudkým mrazem. Povrchová teplota Dione je minus 180 ° С - zde slunce svítí 900krát slabší než na oběžné dráze Země.
Dříve neznámý satelit Saturn-12 (S-12) se vznáší před očima vědců. Překvapivě je na stejné oběžné dráze jako Dione. Přitom S-12 vždy letí před Dione ve vzdálenosti 1/6 obvodu oběžné dráhy. V nebeské mechanice se takový jev obvykle nazývá orbitální rezonance.
300 tisíc kilometrů. Datum se Saturnem se blíží. Z levé strany průzkumníka, jako by vítal jeho příchod, se objevil Mimas. Vypadá divně. Před miliardami let se tento satelit srazil s velkým nebeským tělesem - výbuch kolosální síly vytrhl z Mimasova těla tolik ledu a kamene, že se vytvořil kráter 9 hluboký a 130 kilometrů široký. Kráter zabírá čtvrtinu polokoule satelitu!
101 tisíc kilometrů. V takové vzdálenosti se obří planeta a posel Země setkali a rozdělili. Saturn je tak velký, že během hodin nejbližšího přiblížení bylo v televizním rámci vidět jen malou část oblačnosti. Všude jsou mraky žlutohnědé barvy, neproniknutelné okem. Mezi kolísavými bílými pruhy procházejí víry a svatozáře, některá modrozelená místa o velikosti Grónska nebo Austrálie - to jsou „okna“, kterými prorazí plynové víry z hlubin planety.
Saturn je ze všech planet sluneční soustavy na druhém místě za Jupiterem. Uvnitř by bylo dost místa pro tři sta koulí. Průměrná hustota obra je ale velmi nízká - kdyby někde existoval fantastický nekonečný oceán, Saturn by se na jeho povrchu vznášel jako korek.
Podle nového modelu vytvořeného Voyagerovými nástroji se nám planeta jeví jako zploštělá koule vodíku a hélia na pólech. Mocná plynná obálka Saturnu se s rostoucím tlakem mění blíže ke středu do kapalného stavu. Kapalná planeta až do samotného jádra!
A co pevné jádro? Je to velikost Země, ale má hmotnost 15–20krát větší. Tak vysoká je hustota hmoty ve středu planety, kde je tlak 50 milionů zemských atmosfér! A teplota je + 20 000 stupňů! Tekutá koule vře a v horní vrstvě mraků planety vládne silná zima. Jak tento obrovský teplotní rozdíl vzniká? Vzhledem k rozlehlosti vnitřku planety a její kolosální gravitaci proudění plynu trvá stovky let, než se teplo z hlubin přenese do horní oblačné vrstvy atmosféry Saturnu.
Podivný déšť
Saturn vyzařuje do vesmíru třikrát více energie, než dostává ze Slunce. Nejprve teplo vzniká postupným smršťováním plynového obra - jeho průměr klesá o milimetry za rok. Saturn má navíc další fantastický zdroj energie. Rozžhavená sféra Saturnu chladne od samého zrodu sluneční soustavy. Podle výpočtů astrofyziků před 2 miliardami let ve velké hloubce planety klesl vnitřní tlak pod kritický bod koncentrace hélia. A začalo pršet … Podivný déšť, který leje dodnes. Kapky hélia padají po mnoho tisíc kilometrů v tloušťce kapalného vodíku, zatímco vzniká tření a objevuje se tepelná energie.
Bouřlivé počasí
Pod vlivem rychlé rotace planety (jakýkoli bod na rovníku Saturnu se pohybuje 14krát rychleji než na rovníku Země) v tajemném světě foukají větry monstrózní síly - na jednom místě zařízení Voyageru zaznamenávalo rychlost mraků 1600 km / h. Jak se vám líbí tento osvěžující vánek?
Objektivy kamer Voyageru sklouzávají na jižní polokouli Saturnu. Najednou se na obrazovkách Mission Control Center objevila oválná skvrna dlouhá desítky tisíc kilometrů - kopie Velké rudé skvrny na Jupiteru. Planeta Země se může volně vejít do místa. Ale to je jen zuřivý atmosférický vír v atmosféře Saturnu, který nemá konce.
Pád
Voyager pokračoval v letu kolem Saturnu, když byla náhle přerušena rádiová komunikace. Vědci neměli obavy - podle výpočtů zařízení zmizelo v „rádiovém stínu“planety. Když se zvěd „vynořil“z druhé strany Saturnu, situace začala být opravdu vážná. Mechanismus řízení gramofonu s nástroji je zaseknutý. Nebylo by možné fotografovat noční stranu planety? Je škoda, že kvůli technické poruše bude muset být plánované setkání s velkými satelity - Enceladus a Tethys - zrušeno.
Signály vylévaly z řídicího centra do palubního počítače meziplanetární stanice. Řízení opravy mechanismu komplikovala kosmická vzdálenost - doba zpoždění rádiového signálu mezi Zemí a Saturnem je 1,5 hodiny. Nakonec digitální mozek Voyagera odemkl zaměřovací jednotky televizních kamer, ale čas byl ztracen a pouze Tethys se dobře seznámil.
Když se zařízení již vzdalovalo od Saturnu rychlostí 22 km / s, vědci viděli elektrickou bouři v prstencích Saturnu. Blesky osvětlující stinnou stranu vrhají na noční mraky planety červené odlesky …
Finále vesmírné hry
Výše popsané události se odehrály v letech 1980-1981, kdy dvě automatické meziplanetární stanice Voyager 1 a Voyager 2 proletěly kolem Saturnu. Abych se vyhnul opakování, rozhodl jsem se o nich nemluvit samostatně - všechny zprávy o systému Saturn, přenášené na Zemi dvěma zařízeními, podmíněně „vložené do úst“jednoho pod názvem „Voyager“(bez čísla).
Uvědomit si, že po třech desetiletích zůstaly naše vesmírné technologie na stejné úrovni, začíná být trochu urážlivé.
Každou noc, když slunce zapadá a tmavnoucí obloha je pokryta rozptylem hvězd, vidíme Kosmos. Průzkum vesmíru vyžaduje fantasticky propracovanou technologii založenou na pokročilých úspěších v oblasti raketové techniky, elektroniky, jaderné technologie a dalších vědecky a technologicky náročných odvětví. Proto lety meziplanetárních sond, navzdory jejich zdánlivému nereálnosti a nedostatku jakéhokoli praktického přínosu, vyžadují řešení mnoha aplikovaných problémů: vytvoření výkonných a kompaktních zdrojů energie, vývoj technologií pro dálkovou vesmírnou komunikaci, zdokonalení struktur a motory, vývoj nových metod gravitačních asistenčních manévrů, včetně.h. pomocí Lagrangeových bodů. Celá tato přední část výzkumu se může stát „lokomotivou“moderní vědy a získané výsledky mohou být užitečné při řešení naléhavějších problémů. Přesto většina problémů zůstává nevyřešena.
Všechny moderní nesmělé pokusy prozkoumat vnější planety (mise Ulysses, Cassini, New Horizons) vycházejí ze stejných technologií a vývoje, které byly použity v projektu Voyager. Za 30 let nebyl vytvořen jediný nový typ motoru, vhodný pro meziplanetární lety. Například iontové trysky japonské výzkumné sondy Hayabusa, které jsou nabízeny jako ultramoderní high-tech, jsou ve skutečnosti dobře zapomenutým vývojem v polovině dvacátého století-iontové trysky byly široce používány v systémech řízení přístupu sovětských meteorologické satelity Meteor. Za druhé, iontové motory jsou poměrně specifickým nástrojem: skutečně mají úžasně nízkou spotřebu paliva (několik miligramů za sekundu), ale podle toho vytvářejí tah několika milinewtonů. Zrychlení kosmické lodi trvá mnoho let, a v důsledku toho není dosaženo skutečného prospěchu.
Konvenční proudové motory na kapalná paliva (LPRE) jsou nejen velmi žravé - jejich práce je omezena na desítky (stovky) sekund, navíc nejsou schopny urychlit kosmickou loď na požadovanou rychlost, například aby dosáhla oběžná dráha Saturnu. Zásadním problémem je, že průtok plynu je příliš nízký. A není možné to nijak zvednout.
Vrchol módy v 50. letech - jaderný proudový motor nedostal vývoj, protože chyběly nějaké významné výhody. I přes neuhasitelný plamen jaderného reaktoru takový motor vyžaduje pracovní tekutinu - tj. ve skutečnosti se jedná o konvenční raketový motor na kapalné palivo se všemi z toho plynoucími důsledky a nevýhodami.
Původní způsob cestování ve vesmíru pomocí pulsů jaderných výbuchů, který navrhl Freeman Dyson v roce 1957 (Projekt Orion), zůstal na papíře - příliš odvážný a, upřímně řečeno, pochybný nápad.
„Dobyvatelé vesmíru“(zde je to ironie ve vztahu k celému lidstvu) za 50 let vesmírného věku nedokázali vytvořit účinný motor pro pohyb v meziplanetárním prostoru. Nikdy bychom neviděli ani Jupiter ani Saturn, nebýt nápovědy specialistů na nebeskou mechaniku - využít gravitaci planet k urychlení AMS. „Meziplanetární kulečník“vám umožňuje získat ohromnou rychlost (15–20 km / s) bez použití motoru a prozkoumat okraje sluneční soustavy. Jediným problémem jsou přísně omezená „spouštěcí okna“- několik dní (týdnů) jednou za několik let. Není prostor pro sebemenší chybu. Dlouhé roky letu a několik hodin na setkání s předmětem výzkumu.
S pomocí gravitačních manévrů „Voyagery“letěly, podle stejného schématu letí moderní sonda „New Horizons“k Plutu, ale jen k překročení sluneční soustavy to bude trvat 9 let. A pak bude mít expedice jen jeden den na průzkum vzdálené planety! Sonda se velkou rychlostí řítí kolem Pluta a navždy zmizí v mezihvězdném prostoru.
