Проект НАСА «Вояджеры» — это два уникальных космических аппарата «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Это фантастическая миссия, которая была запущена в 1977 году. Между прочим, интересно, что «Вояджер-2» был запущен немного раньше, чем «Вояджер-1». Основной целью «Вояджеров» было исследование планет Солнечной системы. Их траектории были рассчитаны так, чтобы они подлетали и исследовали разные планеты, но об этом речь не будет идти, а будет идти о том, что делали «Вояджеры» после того, как выполнили свою основную миссию.

После того как в 1980 году «Вояджер-1» покинул траекторию Юпитера, а в 1989 году «Вояджер-2» — траекторию Нептуна, они начали двигаться на периферию гелиосферы, в области, где солнечный ветер взаимодействует с межзвездной средой. С тех пор началась межзвездная миссия «Вояджеров», которая уникальна, не имеет никаких аналогов и в ближайшие, я думаю, 20 лет иметь не будет.

Рекомендуем по этой теме:
27871
Зона обитаемости

«Вояджеры» двигались от Солнца в сторону межзвездной среды, в том направлении, где она наиболее близка к Солнцу. До 2002 года миссия «Вояджеров» была достаточно скучной. В НАСА все время происходила борьба: менеджеры и администраторы хотели выключить аппараты, они говорили, что не происходит ничего интересного. Они все время хотели завершить миссию, а научное сообщество боролось, мы подписывали петиции за то, чтобы ее сохранить.

Что мерил «Вояджер»? Он мерил параметры солнечного ветра, то есть плотность, скорость, температуру, плазму солнечного ветра, которые менялись с расстоянием, с солнечным циклом и так далее.

В 2002 году вдруг начались сюрпризы: команда «Вояджера» ― одного из приборов, который измеряет энергичные частицы, ― обнаружила асимметрию функции распределения потоков энергичных частиц. По разным направлениям измерялось разное число частиц, разные потоки частиц. В 2002 году объявили о том, что «Вояджеры» пересекли первый форпост межзвездной среды, а именно гелиосферную ударную волну. Был большой шум, большие дискуссии о том, так ли это. Главная проблема состояла в том, что на «Вояджере-1» к 2002 году перестал работать прибор, меряющий параметры самого солнечного ветра, который точно бы дал ответ на вопрос. На «Вояджере-2» он работает до сих пор и очень хорошо меряет параметры солнечного ветра. Поэтому была дискуссия, были обсуждения. Однако на «Вояджере-1» хорошо работает магнитометр. По нему было замечено, что в 2004 году магнитное поле увеличилось до таких значений, которых никогда раньше не было. В 2004 году «Вояджер-1» пересек гелиосферную ударную волну. А в 2002-м это был предвестник, но он подогревал интерес.

С тех пор сюрпризы продолжаются. Фактически каждый год «Вояджер» дает нам тот или иной сюрприз, неожиданность, которые надо объяснять. В 2004 году он пересек гелиосферную ударную волну на расстоянии 94 астрономические единицы, то есть на расстоянии, большем чем в 90 раз, чем находится Земля от Солнца. А «Вояджер-2» пересек гелиосферную ударную волну чуть-чуть позже. Он немного отстает по траектории. Движутся оба аппарата примерно со скоростью 3–3,5 астрономических единиц в год. «Вояджер-2» пересек ударную волну на расстоянии 84-х — на 10 астрономических единиц ближе. Это было неожиданно, потому что, если посмотреть траектории, если посмотреть, какая в теории должна быть форма гелиосферной ударной волны, «Вояджер-2» должен был пересечь ее дальше. Оказалось, что это можно объяснить межзвездным магнитным полем. Ученые в том числе с помощью наших моделей смогли его объяснить.

Рекомендуем по этой теме:
2773
Агенты солнечной активности

Межзвездное магнитное поле, оказывается, сильно влияет на область взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой и устраивает такую асимметрию. Поэтому сейчас уже нет сомнений, что «Вояджер-2» уже пересек гелиосферную ударную волну, и именно из-за влияния межзвездного магнитного поля. Дальше оба аппарата летели (и летят до сих пор) совсем уже в другой области — там, где солнечный ветер имеет скорость не 400 километров в секунду, а 100 километров в секунду, температура солнечного ветра гораздо выше, а самое главное, энергичные частицы (или так называемые космические лучи), которые всегда присутствуют, ведут себя совсем по-другому. До пересечения «Вояджеров» считалось, что гелиосферная ударная волна является основным источником аномальных компонентов большинства космических лучей. То есть там должен быть максимум аномальной компоненты космических лучей. Оказалось, что это не так. «Вояджер» летит дальше, а поток космических лучей увеличивается. Почему? До сих пор идут дебаты по этому поводу, есть разные теории.

«Вояджеры» летели дальше, измеряя характер солнечного ветра: один летел чуть-чуть выше плоскости эклиптики, другой — чуть-чуть ниже, но примерно симметрично. В теории казалось, что вроде бы у них должно быть все одинаково. Но у «Вояджера-1» скорость постоянно уменьшалась, и где-то в 2009–2010 годах она стала уже совсем маленькой, порядка нуля. Опять была большая конференция НАСА, на которой объявили, что «Вояджер» вступил в неизвестную область гелиосферы — stagnation region, в область торможения солнечного ветра. Вместе с тем «Вояджер-2», который летит позже, фиксировал скорость примерно 100–150 километров в секунду, так она до сих пор и продолжается. На «Вояджере-1», я уже говорил, не работает плазменный прибор, поэтому там скорость оценивали по анизотропии энергичных частиц. Это достаточно хороший метод, но он дает возможность оценить скорость только в двух направлениях, а думали, что основная скорость может быть в третьем направлении. Команда «Вояджеров» рискнула и совершила маневр, развернула аппарат так, чтобы померить третью компоненту скорости, и оказалось, что она тоже маленькая. После этого объявили, что «Вояджер» попал в stagnation region. Никто не знал, что это такое, и до сих пор не знает.

Летом 2012 года случились странные вещи. Сперва начали сильно расти потоки галактических космических лучей, одновременно стали уменьшаться потоки гелиосферных космических лучей. Космические лучи — это энергические частицы, это заряженные частицы, это никакие не фотоны, а это заряженные частицы больших энергий — ГэВы или МэВы. Самые большие галактические лучи имеют энергии ГэВов. Поэтому начали говорить, что «Вояджер» куда-то приближается. И 25 августа 2012 года магнитное поле ―, а магнитометр, я напомню, на «Вояджере-1» работает ― увеличилось до величины в 4,5 микрогаусса. Это больше, чем когда-либо мерилось во всей внешней гелиосфере. Тогда команда «Вояджеров» объявила, что «Вояджер-1» пересек гелиопаузу и вошел в межзвездную среду.

Не все этому поверили. Очень многие из классиков этому не поверили Например, Баранов из России и такие известные ученые, как Фиск и Глеклер, не поверили этому. У них были основания, потому что направление магнитного поля в межзвездной среде полностью совпадало с направлением гелиосферного магнитного поля. Встает вопрос о том, откуда межзвездная среда знает, какое в гелиосфере магнитное поле. По идее, должно быть не только изменение величины, но и изменение направления магнитного поля. Вот тут были дебаты, и они продолжаются до сих пор. Но после того, как «Вояджер» пересек гелиопаузу в августе 2012 года, все стабилизировалось: потоки энергичных частиц гелиосферного происхождения уменьшились, галактические космические лучи стали постоянны (неменяющийся поток), а магнитное поле стало плавно-плавно, но поворачиваться.

Прошло четыре с половиной года, а никаких изменений нет. Все больше ученых склоняется к той мысли, что «Вояджер-1» на самом деле пересек гелиопаузу и находится в межзвездной среде. «Вояджер-2» приближается к гелиопаузе, как я уже сказал, на нем до сих пор как мерилась скорость в 100 километров в секунду, такой она и меряется. Поскольку мы можем мерить три компонента скорости, видно, что скорость разворачивается. Сейчас она уже практически перпендикулярна направлению от Солнца. Это говорит о том, что «Вояджер-2» скоро пересечет гелиопаузу. Скоро — это где-то в течение двух-трех лет ― точно никто не знает, но мы все ожидаем. Команда «Вояджера» работает и внимательно следит за тем, когда же наконец-то пересечет, чтобы не прозевать этот момент. Когда он пересечет, мы поймем, что же реально происходит в межзвездной среде, потому что «Вояджер-2» имеет работающий плазменный прибор.

Уже сейчас ясно, что свойства гелиопаузы, свойства границы гелиосферы в районе «Вояджера-1» и в районе «Вояджера-2» разные, и непонятно, почему это так. Межзвездная миссия «Вояджера» продолжается. Мы ожидаем, что энергии этого прибора хватит до 2025 года, а может быть, и дальше. До 2025-го хватит точно. Но сигнал идет от «Вояджера» уже порядка суток, поэтому Солнце с расстояния, где летят «Вояджеры», — маленькая точка. Есть вероятность, что датчики, которые передают сигнал, потеряют ориентацию. Ожидается, что вероятность потери сигнала сильно возрастет к 2030 году. У нас все равно есть возможность получать информацию от «Вояджеров» порядка 10 лет. Я думаю, они будут преподносить нам все больше и больше сюрпризов.